1. Proizvodnja sintetičnega bencina iz trdnih komunalnih odpadkovMonika Uremović, 2024, magistrsko delo Opis: 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.
Ključne besede: sintetičen bencin, sintezni plin, trdni komunalni odpadki, dimni plini, krožno gospodarstvo, simulacija, Aspen Plus
Objavljeno v DKUM: 09.10.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 20
 Celotno besedilo (3,04 MB) |
2. Proizvodnja etanola iz bioplina : magistrsko deloAjda Raj Miloševič, 2024, magistrsko delo Opis: 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 %.
Ključne besede: bioplin, sintezni plin, proizvodnja etanola, simulacija z Aspen Plus, optimiranje
Objavljeno v DKUM: 25.09.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 14
Celotno besedilo (2,10 MB) |
3. |
4. Modeling and multi-objective optimization of forward osmosis processTina Kegl, Jasmina Korenak, Hermina Bukšek, Irena Petrinić, 2024, izvirni znanstveni članek Opis: In order to ensure efficient wastewater treatment and seawater desalination, adequate modeling and optimization of the forward osmosis (FO) process has the potential to be very helpful. This paper deals with the FO model parameters calibration and FO process optimization by a gradient-based optimization method. For this purpose, an upgraded FO model, which involves temperature- and agent-dependent parameters, was developed. The FO model calibration was done using NaCl as agents in draw solution, while MgCl2 was used for model validation. The agreements between simulated and measured FO performance were satisfactory; relative index of agreement are higher than 0.99. By using the proposed FO model, the optimization of FO process conditions was performed with various definitions of the objective and constraint functions. In case of maximizing the water flux, minimizing reverse solute flux, and fulfilling the required constraints, the ratio of water flux and reverse solute flux increased up to 40 % for NaCl and up to 20 % for MgCl2; meanwhile the effective osmotic pressure difference was improved 2-times for NaCl and up to 3.8-times for MgCl2. The optimization process proved to be stable and efficient and can easily be adapted or upgraded for more complex dynamic FO modeling.
Ključne besede: forward osmosis, modeling, model and process parameters, calibration procedure, gadient-based optimization
Objavljeno v DKUM: 23.08.2024; Ogledov: 67; Prenosov: 18
Celotno besedilo (12,72 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
5. Primerjava med dejansko in simulirano katalitično proizvodnjo sinteznega plina : magistrsko deloEva Rozman, 2024, magistrsko delo Opis: 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.
Ključne besede: sintezni plin, trdni komunalni odpadki, simulacija, Aspen Plus, lesna biomasa
Objavljeno v DKUM: 24.04.2024; Ogledov: 269; Prenosov: 60
Celotno besedilo (7,13 MB) |
6. Improvement of biogas production utilizing a complex anaerobic digestion model and gradient-based optimizationTina Kegl, Breda Kegl, Marko Kegl, 2024, izvirni znanstveni članek Opis: : Anaerobic digestion (AD) is a promising technology for renewable energy production from organic waste. In order to maximize the produced biogas quantity and quality, this paper deals with the optimization of the AD process in a CSTR bioreactor of a full-scale biogas plant. For this purpose, a novel approach was adopted coupling, a highly complex BioModel for AD simulation, and a gradient-based optimization method. In order to improve AD performance, the dosages of various types of biological additives, the dosages of inorganic additives, and the temperature in the bioreactor were optimized in three different scenarios. The best biogas quality was obtained using multi-objective optimization, where the objective function involves the following two conflicting objectives: the maximization of biogas production and minimization of the needed heating energy. The obtained results show that, potentially, the content of CH4 can be increased by 11%, while the contents of H2, H2S, and NH3 can be reduced by 30%, 20%, and 81% when comparing the simulation results with the experimental data. The obtained results confirm the usefulness of the proposed approach, which can easily be adapted or upgraded for other bioreactor types.
Ključne besede: additives, anaerobic digestion, approximation method, BioModel, complex substrate, gradient-based optimization, process conditions
Objavljeno v DKUM: 12.03.2024; Ogledov: 298; Prenosov: 27
Celotno besedilo (7,33 MB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
7. Modeliranje in večnamenska optimizacija pridobivanja energije in koristnih produktov iz organskih odpadkov na osnovi anaerobne razgradnje : doktorska disertacijaTina Kegl, 2022, doktorska disertacija Opis: 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.
Ključne besede: anaerobna razgradnja, fizikalno-matematični model, gradientni optimizacijski algoritem, kalibracija modelnih parametrov, oskrbovalno omrežje CO2, nanotehnologija
Objavljeno v DKUM: 05.10.2022; Ogledov: 1295; Prenosov: 980
Celotno besedilo (39,79 MB) |
8. Določitev vsebnosti legirnih elementov v železovih zlitinah : diplomsko delovisokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeMonika Uremović, 2022, diplomsko delo Opis: Železove zlitine so zaradi visoke uporabnosti prevladujoč proizvodni izdelek po vsem svetu, saj jih najdemo v vseh gospodarskih panogah. Danes je zavedanje o njihovih prednostih uporabe ter trajnosti razširila rabo, nekoč pa so njihovo uporabo omejevali začetni stroški. Le te lahko delno znižamo tako, da s pomočjo masnih bilanc izračunamo količino dodanega elementa, da dobimo zlitino zahtevane sestave. S tem je potrebno izvesti manj laboratorijskih analiz, tako pa prihranimo čas in stroške. Ponavljajoče izračune lahko izvajamo s programom Excel in programskim okoljem Force, ki uporablja programski jezik Fortran. Namen diplomske naloge je opredelitev masnih bilanc z matematičnim modelom za izračun določenih dodanih elementov v ogljikova in legirna jekla z uporabo računalniških programov. Pri tem predpostavljamo, da je izračun vnosa dodanih elementov v železovo zlitino zahtevane sestave s pomočjo masne enačbe natančen, saj le tako omogočimo cenejšo in natančnejšo izvedbo.
Ključne besede: železove zlitine, legirni elementi, masne bilance, matematični model, ogljikova jekla
Objavljeno v DKUM: 19.09.2022; Ogledov: 824; Prenosov: 51
Celotno besedilo (2,28 MB) |
9. Proizvodnja sečnine iz odpadnih plinov : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeEva Rozman, 2021, diplomsko delo Opis: Onesnaževanje okolja z odpadki in odpadnimi plini postaja vse večji problem. K zmanjševanju onesnaževanja lahko pripomoremo s ponovno uporabo odpadkov in odpadnih plinov, s čimer zmanjšamo količino nakopičenih smeti in izboljšamo kakovost zraka. Sečnino industrijsko proizvajamo iz amonijaka in ogljikovega dioksida, pri čemer slednjega lahko pridobimo iz odpadnih plinov, ki nastajajo pri gorenju fosilnih goriv v termoelektrarnah. S pridobivanjem surovin iz odpadnih plinov preprečujemo nadaljnje onesnaženje okolja in zmanjšamo porabo osnovnih surovin. Namen diplomske naloge je izdelati simulacijo proizvodnje sečnine iz odpadnega plina ter določiti optimalno temperaturo in tlak. Simulacije proizvodnega procesa so narejene z računalniškim programom Aspen Plus. Rezultati kažejo, da s povišanjem tlaka in znižanjem temperature povišamo presnovo v reaktorju. Optimalni pogoji poleg presnove izboljšajo proces tudi z ekonomskega vidika, saj z manjšimi stroški in ob manjši količini vhodnih surovin proizvedemo več sečnine.
Ključne besede: sečnina, odpadni plini, Aspen Plus, ogljikov dioksid, ponovna uporaba
Objavljeno v DKUM: 22.09.2021; Ogledov: 1447; Prenosov: 72
Celotno besedilo (2,17 MB) |
10. Proizvodnja glikolne kisline iz odpadnih plinov : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjeŽan Turk, 2021, diplomsko delo Opis: V svetu nastaja vedno več odpadnih snovi in velik delež tega je tudi odpadnih plinov. Zato je zelo pomembno stremeti k rešitvam, s katerimi bomo v čim večji meri zmanjševali odpadne snovi. Ponovna proizvodnja odpadnih plinov v procesih je ena od možnih rešitev, saj bomo s tem prispevali k manjši porabi surovin in čistejšemu okolju. Eden izmed teh odpadnih plinov je tudi ogljikov monoksid, ki nastaja pri nepopolnem gorenju ogljikovodikov. Proizvodnja glikolne kisline poteka iz formaldehida in ogljikovega monoksida, ki ga dobimo z uplinjanjem plastike. Velika prednost te proizvodnje je, da zmanjšujemo izpuste tega odpadnega plina in z njim pridobimo glikolno kislino. Namen diplomske naloge je pridobiti glikolno kislino iz odpadnega plina in simulirati proces glikolne kisline ter določiti optimalne pogoje procesa z največjo učinkovitostjo. Simulacija procesa proizvodnje glikolne kisline je simulirana v računalniškem programu Aspen Plus. Rezultati so pokazali, da se dejanski proces da izboljšati iz kemijskega in ekonomskega vidika.
Ključne besede: glikolna kislina, odpadni plini, ogljikov monoksid, Aspen Plus, ponovna uporaba.
Objavljeno v DKUM: 09.07.2021; Ogledov: 1466; Prenosov: 122
Celotno besedilo (1,03 MB) |
