1. Modeliranje proizvodnje ocetne kisline iz bioplina : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeLeon Strašek, 2025, undergraduate thesis Abstract: Namen diplomskega dela je analiza simuliranja in modeliranja proizvodnje ocetne kisline iz bioplina. Ta proces je simuliran s pomočjo programa Aspen Plus, v katerem smo preverjali vpliv različnih parametrov na produkt. Pri analizi smo ocenjevali vpliv količine metana (CH4) in ogljikovega dioksida (CO2), ki sta glavni vhodni komponenti, ter primer vpliva dodatnega vtoka CO2, ki bi ga reciklirali in ga ponovno uporabili. Zaradi vedno več govora o zeleni kemiji, se je proces energetsko optimiral, da se prihrani pri energentih. Pri iskanju najučinkovitejšega modela je pomagala tudi umetna inteligenca (UI), natančneje program ChatGPT, v katerem se je uporabil GPT, ki je specializiran za simulacije v programu Aspen Plus.
Keywords: bioplin, ocetna kislina, ogljikov dioksid, umetna inteligenca, modeliranje, Aspen Plus
Published in DKUM: 10.09.2025; Views: 0; Downloads: 16
 Full text (2,35 MB) |
2. Improving electricity generation during the product reaction loop and the use of exhaust gas for co-product production using polyethylene waste and flue gas or woodAnita Kovač Kralj, 2022, original scientific article Abstract: More energy-efficient industries could reduce the problems of pollution, global warming,
energy security, and fossil fuel depletion, including processing waste into raw materials and more
efficient energy cogeneration. This research project considers the novelties of the upgraded electricity
cogeneration technique, including one open gas turbine during the high-pressure product reaction
loop and a second turbine during the exhaust gas for co-product production with only one compressor.
The upgraded electricity cogeneration was carried out in two steps and based on the productive use of
otherwise useless polyethylene waste, flue gas, and wood. The first step can simulate the simulation
model from the existing product production with well-known technology and process units using
the Aspen Plus® simulator. The maximum available electricity cogeneration can previously be
determined from the thermodynamics of the products and co-products, and an existing energy unit’s
characteristic capacity. In the second step, conventional natural gas can be replaced with waste
as the raw materials by using the same simulated model from the first step, including electricity
cogeneration using the gas turbines during the high-pressure reaction loop, and the exhaust gas as the
co-product with only one compressor. This research on electricity generation is based on processes
that include the pressure drop during the product reaction loop. This approach is illustrated using an
existing methanol production process, using wastes as sustainable raw materials, including electricity
cogeneration during the reaction loop and exhaust gas, generating a possible increase in annual profit
of 7.28 MEUR/a.
Keywords: waste recovery, cogeneration, exothermic reactor, gas turbine, exhaust gas, combined compressor
Published in DKUM: 15.05.2025; Views: 0; Downloads: 5
Full text (1,06 MB)
This document has many files! More... |
3. Integracija sušilnika z uparjalnikom pri proizvodnji sladkorja : magistrsko deloTija Mrak, 2025, master's thesis Abstract: Trajnostno načrtovanje sistemov postaja vedno bolj pomembno za nadaljnji razvoj sodobne družbe. Da bi dosegli cilje trajnostnega razvoja (SDG) v naslednjem desetletju, je treba obravnavati različne cilje, vključno z gospodarskimi, okoljskimi in socialnimi vprašanji.
V magistrski nalogi smo obravnavali problem rekonstruiranja obstoječega procesa proizvodnje sladkorja v Ormožu, ki je sestavljen iz več procesov. Naša naloga je bila v kemijskem procesu integrirati sušilnik z uparjalnikom. Vodna para je kot stranski produkt izhajala v ozračje, saj obrati v preteklosti niso bili povsem energijsko, ekonomsko in učinkovito zgrajeni. Proces smo želeli izboljšati s tako, da bi nam para služila kot vir dohodka.
V prvem delu smo primerjali dejanski in integriran kemijski proces. Prikazali smo realni proces proizvodnje ter našo idejno integracijo. Pri tem smo dejanske podatke poskušali preveriti s programsko opremo Aspen Plus. Obstoječi uparjalnik se segreva z nizko-tlačno paro, pridobljeno iz peči. Dejanski sistem segrevanja uparjalnika bi lahko nadomestili z integracijo sušilnika z uparjalnikom, da zvišamo vhodno temperaturo zraka v sušilnik za 40 °C, s tem se tudi zviša segrevanje za 40 °C v peči, ki segreva zrak pred vtokom v sušilnik.
V drugem delu smo naredili še ekonomični izračun, da smo lahko potrdili, ali bi se nam simulacija dejanskega procesa izplačala. Izračuni so nam podali rezultate, da bi integriran proces ustvaril višje prihodke kot odhodke.
Kot končni rezultat smo ugotovili, da bi dejanski proces proizvodnje sladkorja lahko izboljšali z integracijo obstoječega procesa.
Keywords: integracija, rekonstrukcija, optimiranje, Aspen Plus, sladkor
Published in DKUM: 03.02.2025; Views: 0; Downloads: 47
Full text (1,92 MB) |
4. Modeling and optimization of anaerobic digestion technology : current status and future outlookTina Kegl, Eloisa Torres Jiménez, Breda Kegl, Anita Kovač Kralj, Marko Kegl, 2025, review article Keywords: renewable energy, anaerobic digestion, biogas plant, mathematical models, optimization algorithms, products utilization
Published in DKUM: 31.01.2025; Views: 0; Downloads: 15
Full text (19,46 MB) |
5. Proizvodnja sintetičnega bencina iz trdnih komunalnih odpadkov : magistrsko deloMonika Uremović, 2024, master's thesis Abstract: Fosilna goriva so neobnovljivi energetski viri (premog, nafta, zemeljski plin in njihovi derivati), ki so nastali iz starodavnih rastlin in živali. Ta goriva so ključna za današnjo energetsko porabo, saj zagotavljajo okoli 80 % svetovne energije. Kljub njihovemu prispevku k industrializaciji in razvoju imajo negativen vpliv na okolje in podnebje, saj sproščajo ogljik v atmosfero. Fosilna goriva so omejen vir, ki se ne more hitro obnavljati, zato postaja prehod na obnovljive vire, kot sta sončna in električna energija, vse bolj nujen.
Naraščajoče svetovno prebivalstvo povzroča hitro večanje števila trdnih komunalnih odpadkov in s tem povezanih problemov ‒ onesnaževanje okolja, naraščajoči stroški in kopičenje odlagališč z odpadki. V ta namen bi v okviru krožnega gospodarstva razvili alternativne načine obdelave, s katerimi bi zmanjšali količino odpadkov in jih pretvorili v različne vrste energij.
Namen magistrskega dela je izvesti različne simulacije proizvodnje sintetičnega bencina iz trdnih komunalnih odpadkov, od sortiranih, delno sortiranih do nesortiranih, s pomočjo programa Aspen Plus pri različnih pogojih obratovanja (tlak in temperatura).
Najprej smo izvedli simulacije proizvodnje sintetičnega bencina pri sortiranih trdnih komunalnih odpadkih, kjer smo nadalje opazovali vpliv na proizvodnjo s spreminjanjem temperature oziroma tlaka. Nato smo izvedli še simulacijo proizvodnje sintetičnega bencina iz sortiranih trdnih komunalnih odpadkov z uporabo ogljikovega dioksida, predhodno pridobljenega iz dimnih plinov s separacijo na koloni PSA. Na koncu smo izvedli še simulacije proizvodnje sintetičnega bencina iz delno in še nesortiranih trdnih komunalnih odpadkov.
Ugotovitve so pokazala, da so bili najboljši rezultati pri simulaciji proizvodnje sintetičnega bencina iz sortiranih trdnih komunalnih odpadkov z uporabo ogljikovega dioksida iz dimnih plinov, ki je bil predhodno pridobljen s separacijo na koloni PSA. Prav tako so rezultati pokazali, da se proizvodnja zmanjšuje s povečanjem temperature pri istem tlaku in obratno povečuje s povečanjem tlaka pri isti temperaturi.
Keywords: sintetičen bencin, sintezni plin, trdni komunalni odpadki, dimni plini, krožno gospodarstvo, simulacija, Aspen Plus
Published in DKUM: 09.10.2024; Views: 0; Downloads: 47
Full text (3,04 MB) |
6. Proizvodnja etanola iz bioplina : magistrsko deloAjda Raj Miloševič, 2024, master's thesis Abstract: V zadnjem času se pospešeno raziskujejo možnosti pridobivanja energije, goriv in raznih kemikalij iz bioplina. Bioplin, ki je sestavljen predvsem iz CH4 in CO2, lahko uporabimo za proizvodnjo sinteznega plina, iz katerega pa lahko pridobivamo etanol. Etanol se lahko uporablja kot alternativno gorivo za motorna vozila in za ogrevanje stanovanj. V hrani in pijači deluje kot konzervans ali sredstvo za aromatiziranje. Prav tako pa se pogosto uporablja kot surovina v kemijski in farmacevtski industriji.
V okviru magistrske naloge smo obravnavali proizvodnjo etanola iz bioplina. Osnovni cilj magistrske naloge je bil določiti optimalne pogoje za proizvodnjo etanola iz bioplina s pomočjo programa Aspen Plus. V ta namen smo izvedli numerično simulacijo proizvodnje etanola pri različnih obratovalnih pogojih (temperatura, tlak) in pri različnih sestavah vhodne surovine (količina dodanega CO2 in vodne pare). Z analizo teh vplivnih parametrov smo določili optimalne pogoje za proizvodnjo etanola.
Dobljeni rezultati kažejo, da največjo količino nastalega etanola dosežemo pri temperaturi 200 °C, tlaku 50 bar, količini dodanega CO2 300 kmol/h in pri količini dodane vodne pare 400 kmol/h. Pri teh optimalnih vrednostih vplivnih faktorjev se lahko količina proizvedenega etanola poveča tudi do 15 %.
Keywords: bioplin, sintezni plin, proizvodnja etanola, simulacija z Aspen Plus, optimiranje
Published in DKUM: 25.09.2024; Views: 0; Downloads: 32
Full text (2,10 MB) |
7. The reusage of water and steam utilities by using the integrated fork technique and the complete circular economyAnita Kovač Kralj, 2023, original scientific article Abstract: The reusage of water and steam utilities plays a key role in the mitigation of decarbonising and climate change, including reduced fossil-fuel energy consumption and reducing the dependence on natural gas. The water condensates can be used for utility and heat-recovery systems by an integrated fork technique, achieving economic benefits and a complete circular economy, presented in two steps. The main novelty of this fork technique includes the determination of a regulated heat flow rate for the integration between the dryer and evaporator, which enables an evaporation of the same water mass flow as by the existing evaporating system, which is performed in the first step. The main significance of this technique presents the manner of a fork system as a superstructure for waste condensates’ collection separately and combinedly, and sustainable reusage's alternatives of the condensates, such as steam or electricity cogeneration, presented in the second step. This technique is carried out in two steps, including real-simulated results using an Aspen Plus® simulator. This approach is illustrated using an existing sugar production, which is selected as the waste mass and energy reusage from the evaporator and dryer for low-pressure steam production, generating a possible increase profit of 1.9 MEUR/a. The saving of the heat flow rate after the integrated dryer with evaporator should be 15,816 kW, or 73 %, presenting as a percentage.
Keywords: steam utility, water condensate, fork technique, circular economy, integrated units, food industry
Published in DKUM: 10.05.2024; Views: 229; Downloads: 19
Full text (479,20 KB)
This document has many files! More... |
8. Primerjava med dejansko in simulirano katalitično proizvodnjo sinteznega plina : magistrsko deloEva Rozman, 2024, master's thesis Abstract: Zaradi vse večjega števila prebivalstva, širjenja industrije in pospešene gospodarske rasti se poraba električne energije eksponentno povečuje. Večina elektrike je še vedno proizvedena iz neobnovljivih virov energije, predvsem iz fosilnih goriv. Ravno tako se na odlagališčih, v naravi in v morju kopiči vse več odpadkov, ki niso ali ne morejo biti reciklirani. S proizvodnjo sintetičnega plina iz trdnih komunalnih odpadkov, bi pripomogli k proizvodnji energije, ki bi vsaj delno pomagala ohranjati okolje.
Namen magistrske naloge je bila simulacija proizvodnje sinteznega plina z računalniškim programom Aspen Plus pri različnih sestavah vhodnih surovin in primerjava simulirane proizvodnje z dejansko proizvodnjo v industriji.
V prvem delu smo izvedli simulacijo s katero smo preverili točnost sistema. V drugem delu smo spreminjali razmerje trdnih komunalnih odpadkov in lesne biomase na vtoku v proizvodnjo.
Ugotovili smo, da so trdni komunalni odpadki in lesna biomasa bolj donosni kot zemeljski plin. Na sintezno pozitivno vpliva večja količina trnih komunalnih odpadkov in manjša količina vodne pare.
Keywords: sintezni plin, trdni komunalni odpadki, simulacija, Aspen Plus, lesna biomasa
Published in DKUM: 24.04.2024; Views: 269; Downloads: 67
Full text (7,13 MB) |
9. Converting waste into products and energy using complete circular economy and the hydrogen effect technique to reduce dependence on natural gasAnita Kovač Kralj, 2023, original scientific article Abstract: Conversion of waste into products and energy has the potential to reduce CO2 emis-sion through implementation of a complete circular economy and utilisation of the hy-drogen effect technique. This study considers the novelties of the hydrogen effect tech-nique, which incorporates an upgraded input unit mathematical model. It includes real-simulated results obtained using an Aspen Plus & REG; simulator, and enlarged production. This technique is developed for optimal municipal solid waste (MSW) combustion, gas-ification, and reforming, presented as an upgraded input unit for syngas production, which can reduce CO2 emissions by 3 & BULL;106 kmol a-1. This approach is exemplified by utilizing existing methanol and dimethyl ether production processes from natural gas, as they can be achieved and exceeded using MSW with varying hydrogen amounts. The optimal upgraded methanol and dimethyl ether production processes can increase pro-duction by 47 % and 16 %, including only the upgraded input unit, as well as decrease the temperature in the product reactors by 30 & DEG;C.
Keywords: waste gasification, flue gas, syngas, hydrogen, circular economy, combustion
Published in DKUM: 13.02.2024; Views: 320; Downloads: 36
Full text (524,98 KB)
This document has many files! More... |
10. Modeliranje in večnamenska optimizacija pridobivanja energije in koristnih produktov iz organskih odpadkov na osnovi anaerobne razgradnje : doktorska disertacijaTina Kegl, 2022, doctoral dissertation Abstract: Tehnologije z uporabo anaerobne razgradnje imajo pomembno vlogo pri zmanjševanju odpadkov in izpustov toplogrednih plinov v ozračje ter pri proizvodnji energije iz obnovljivih virov. Gre za kompleksno in večplastno temo, ki jo obravnava doktorska disertacija.
V tej disertaciji je predstavljen razvoj novega fizikalno matematičnega BioModela za simulacijo in optimizacijo procesa anaerobne razgradnje organskih odpadkov. Prav tako je pozornost namenjena določanju neznanih ali težko določljivih parametrov BioModela. Posebej so izpostavljene vpeljane novosti na področju modeliranja in optimizacije tako parametrov BioModela kot tudi procesa anaerobne razgradnje, ki predstavljajo izviren prispevek doktorske disertacije k znanosti. Novosti se nanašajo na (i) upoštevanje dnevno spremenljive sestave vhodnega kompleksnega substrata in dnevno spremenljivih procesnih pogojev v bioreaktorju, (ii) modeliranje razgradnje ogljikovih hidratov, lipidov in proteinov ob delovanju 3 vrst hidrolitičnih encimov in 13 različnih vrst acetogenih, acidogenih in metanogenih bakterij, pri čemer imajo pomembno vlogo različni inhibitorji, ki zavirajo rast in delovanje posameznih vrst bakterij, (iii) modeliranje procesov disociacije-asociacije, precipitacije in prenosa mase iz tekoče v plinasto fazo, (iv) upoštevanje sestave bioplina iz CO2, CH4, H2, H2S, NH3 in vodne pare, (v) določanje trenutnega pH brez dolgotrajnih iteracij, (vi) vpeljavo temperaturno in pH odvisnih parametrov, (vii) modeliranje aktivnosti bioloških in anorganskih aditivov, (viii) razvoj novega optimizacijskega postopka z naborom aktivnih spremenljivk za kalibracijo prametrov BioModela in (ix) vpeljavo aproksimacijskega gradientnega algoritma v postopek optimizacije. Celotna programska koda za modeliranje in optimiranje procesa anaerobne razgradnje je razvita v objektnem programskem jeziku C#. Za nadaljnjo uporabo CO2 iz bioplina in še iz nekaterih drugih točkovnih virov je s pristopom mešanega celoštevilskega nelinearnega programiranja razvit konceptualni model za optimizacijo celotnega oskrbovalnega omrežja CO2, od zajemanja, skladiščenja do uporabe CO2 za proizvodnjo metanola. Za nadaljnjo uporabo CH4 iz bioplina kot goriva v dvogorivnih dizelskih motorjih je narejena kritična analiza vpliva uporabe nanodelcev kot aditivov h gorivu. Prav tako je predstavljena analiza uporabe nanodelcev kot adsorbentov za odstranjevanje kovin iz odpadnih voda z namenom odstranjevanja težkih kovin in nutrientov iz tekočega digestata.
Rezultati numeričnih simulacij procesa anaerobne razgradnje potrjujejo zanesljivost novo razvitega BioModela in učinkovitost tako novo razvitega postopka za kalibracijo parametrov kot tudi optimizacijskega gradientnega algoritma z aproksimacijsko metodo. Na osnovi opravljenih raziskav na področju nadaljnje obdelave produktov procesa anaerobne razgradnje pa lahko zaključimo, da z ustrezno kombinacijo tehnologije anaerobne razgradnje, tehnologije zajemanja, skladiščenja in uporabe CO2 ter nanotehnologije lahko prispevamo k zmanjšanju onesnaževanja okolja.
Keywords: anaerobna razgradnja, fizikalno-matematični model, gradientni optimizacijski algoritem, kalibracija modelnih parametrov, oskrbovalno omrežje CO2, nanotehnologija
Published in DKUM: 05.10.2022; Views: 1295; Downloads: 1006
Full text (39,79 MB) |
