Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V doktorski disertaciji obravnavamo tematiko s področja rekonstruiranja obstoječih industrijskih procesov. Pri tem podrobneje predstavljamo predlagan koncept za rekonstrukcijo, ki zajema ključne aktivnosti za doseganje izboljšav nerentabilnih kemijskih procesov. Aktivnosti so zajete v predvidenih korakih, kot so spoznavanje procesa, matematično modeliranje, optimiranje, generiranje alternativ in ocena ustreznosti generiranih alternativ. Kompleksna infrastruktura, veliko število nemerljivih podatkov in alternative, ki jih je potrebno v naprej preučiti, so omejitve, ki zahtevajo kompleksen pristop k rekonstrukcijskemu načrtovanju. Obrati v preteklosti niso bili prilagojeni tipičnim rekonstrukcijskim zahtevam, ki bi omogočale večjo energijsko učinkovitost, zadovoljivo produktivnost in rentabilnost. Z ustreznimi modifikacijami se lahko bistveno izboljšajo omenjeni dejavniki in podaljša življenjska doba obstoječih kemijskih procesov. Pri tem imajo ustrezno razviti rekonstrukcijski načrti pomembno vlogo za doseganje konkurenčnosti ob upoštevanju negotovosti, trendov prihodnjih cen in zanimanj po tržnih produktih. Znotraj koncepta sta v prvem delu generiranja alternativ predlagana preprosti in kompleksni sklop tehnoloških izboljšav, ki temeljita na rekonstrukciji obstoječega procesa v smeri novih produktov. Drugi del generiranja alternativ zajema modifikacije v smeri surovinskih, produktnih in tehnoloških izboljšav. Za preprosti in kompleksni sklop izboljšav smo razvili matematične modele na podlagi simulacij kemijskih procesov in matematičnega programiranja za vsako izmed predlaganih alternativ posebej. Sintezni pristop je omogočal hkratno optimiranje procesnih parametrov in koriščenje morebitnih interakcij med procesnimi podsistemi, ki so na videz ločeni. Za surovinske, produktne in z njimi povezane tehnološke izboljšave smo razvili drevesno in mrežno superstrukturo z matematičnimi modeli, ki predstavljajo ustrezno orodje za simultano iskanje najprimernejše procesne alternative glede na optimizacijski kriterij. Razviti koncept za rekonstrukcijsko načrtovanje in prenovo obstoječih kemijskih procesov ter ustvarjene matematične modele smo aplicirali na realnem industrijskem procesu proizvodnje metanola. Rezultati kažejo, da je predlagani rekonstrukcijski koncept na podlagi matematičnih modelov privedel do izboljšav v primeru proizvodne novega produkta dimetil etra z neposredno potjo sinteze iz zemeljskega plina in višjo tržno ceno novega produkta. Prispevek raziskav lahko umestimo na področje rekonstrukcijskega načrtovanja v procesni sistemski tehniki. Načrtovanje zajema veliko količino podatkov na podlagi realnih kemijskih procesov, simulacij, hevrističnih pravil in spoznanj dobljenih tekom generiranja procesnih alternativ. Disertacija ne temelji na strateškem odločanju, temveč na razvoju orodij in tehnik za rekonstruiranje obstoječih procesov in procesnih linij v kemičnih in procesnih industrijah.
Ključne besede: rekonstrukcija, sintezni pristop, matematično programiranje, obstoječ industrijski proces, generiranje procesnih alternativ
Objavljeno v DKUM: 11.07.2016; Ogledov: 2061; Prenosov: 150
Celotno besedilo (5,65 MB)

Opis: Približno 46 % vseh svetovnih emisij Hg je posledica izgorevanja fosilnih goriv v namene pridobivanja električne in toplotne energije. Zaradi visokih koncentracij onesnaževala v dimnih plinih si strokovnjaki prizadevajo razviti ustrezno tehnologijo, ki bi omejila izpuste Hg že na viru. Tako bi se izognili problematiki povečanega biogeokemijskega kroženja Hg, ki predstavlja prehod iz fosilnih goriv v zrak, vodo, tla in se akumulira v živih organizmih. Na podlagi podatkov o kemijskem ravnotežju in kinetiki smo razvili enostaven matematično-kemijski model, kot začetno stopnjo, za preverjanje realnega obnašanja prisotnih ionov v raztopini pri razžveplanju dimnih plinov (RDP). Z demonstracijo uporabe modela smo ocenili stopnjo odstranitve Hg iz naprave ter dimenzionirali velikost potrebne opreme pri razvoju sodobne tehnologije. Čiščenje emisij sicer poteka po dveh principih, ki smo jih preučili v laboratoriju ter s pomočjo literature. Prva rešitev je temeljila na odstranitvi elementarnega Hg iz dimnih plinov v mokrem postopku RDP sistema z oksidacijo, kjer se konstantno ruši ravnotežje, ki ga opisuje Henry-ev zakon. Oksidacijo smo izvedli z vrsto oksidantov - tudi s kisikom, ki se uvaja v vodno fazo z dispergiranjem zraka. Na spontanost reakcij oksidacije so kazale negativne Gibbs-ove entalpije. Druga možnost je temeljila na odstranitvi večjega števila onesnaževal v postopku RDP, ki je ekonomsko in tehnološko primerljiv ali boljši od postopkov, ki so komercialno že uveljavljeni ali v fazi razvoja. Preučili smo objavljene tehnologije na principu: homogene oksidacije s halogenidi (Br2, Cl2) pred razžveplanjem dimnih plinov, adsorpcije na aktivnem oglju ter dodajanja kemijskih oksidantov, kot sta NaClO2 in H2O2, v mešalni pretočni reaktor za pospešitev katalizirane reakcije. Alternativne tehnologije smo ocenili na podlagi porabe materialov, energentov, dela ter obratovalnih stroškov. Ekonomske parametre smo uporabili v ekonomskem kriteriju, ki omogoča izbiro tržno najustreznejše tehnologije ter pregledom okoljskih kriterijev, ki podajajo sugestijo za izbiro okoljsko najustreznejšega načina odstranjevanja Hg.
Ključne besede: elementarno živo srebro, homogena oksidacija živega srebra, proces razžveplanja dimnih plinov, adsorpcija Hg na aktivnem oglju, optimizacija in matematično modeliranje kemijskega sistema
Objavljeno v DKUM: 18.05.2011; Ogledov: 2761; Prenosov: 212
Celotno besedilo (2,98 MB)