Simulación y control de retroalimentación de estado de un proceso de adsorción de oscilación de presión para producir hidrógeno
Autores: Martínez García, Mario; Rumbo Morales, Jesse Y.; Torres, Gerardo Ortiz; Rodríguez Paredes, Salvador A.; Vázquez Reyes, Sebastián; Sorcia Vázquez, Felipe de J.; Pérez Vidal, Alan F.; Valdez Martínez, Jorge S.; Pérez Zúñiga, Ricardo; Renteria Vargas, Erasmo M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación y control de retroalimentación de estado de un proceso de adsorción de oscilación de presión para producir hidrógeno
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Proceso
Hidrógeno
Purificación
Método PSA
Controladores
Pureza
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Uno de los procesos de separación utilizados para la producción y purificación de hidrógeno es la adsorción por tamiz molecular utilizando el método de Adsorción por Oscilación de Presión (PSA). El proceso utiliza dos lechos que contienen carbón activado y una secuencia de cuatro pasos (adsorción, despresurización, purga y represurización) para la producción y purificación de hidrógeno. La composición inicial es 0.11 CO, 0.61 H y 0.28 CH en fracciones molares. El objetivo de este trabajo es llevar la pureza del hidrógeno a 0.99 en fracción molar e implementar controladores que puedan mantener la pureza deseada incluso en presencia de las perturbaciones que ocurren en el proceso de PSA. El diseño del controlador (PID discreto y control de retroalimentación de estado) se basó en el modelo de Hammerstein-Wiener, que tuvo un ajuste del 80% sobre el riguroso modelo de PSA. Ambos controladores fueron validados en una planta virtual del proceso de PSA, mostrando un gran rendimiento y robustez contra perturbaciones. Los resultados obtenidos muestran que es posible seguir la trayectoria deseada y atenuar las dobles perturbaciones, logrando mantener la pureza del hidrógeno en un valor de 0.99 en fracción molar, lo que cumple con los estándares internacionales para ser utilizado como biocombustible.
Descripción
Uno de los procesos de separación utilizados para la producción y purificación de hidrógeno es la adsorción por tamiz molecular utilizando el método de Adsorción por Oscilación de Presión (PSA). El proceso utiliza dos lechos que contienen carbón activado y una secuencia de cuatro pasos (adsorción, despresurización, purga y represurización) para la producción y purificación de hidrógeno. La composición inicial es 0.11 CO, 0.61 H y 0.28 CH en fracciones molares. El objetivo de este trabajo es llevar la pureza del hidrógeno a 0.99 en fracción molar e implementar controladores que puedan mantener la pureza deseada incluso en presencia de las perturbaciones que ocurren en el proceso de PSA. El diseño del controlador (PID discreto y control de retroalimentación de estado) se basó en el modelo de Hammerstein-Wiener, que tuvo un ajuste del 80% sobre el riguroso modelo de PSA. Ambos controladores fueron validados en una planta virtual del proceso de PSA, mostrando un gran rendimiento y robustez contra perturbaciones. Los resultados obtenidos muestran que es posible seguir la trayectoria deseada y atenuar las dobles perturbaciones, logrando mantener la pureza del hidrógeno en un valor de 0.99 en fracción molar, lo que cumple con los estándares internacionales para ser utilizado como biocombustible.