1. Proizvodnja sintetičnega bencina iz trdnih komunalnih odpadkov : magistrsko deloMonika 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: 34
 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: 25
Celotno besedilo (2,10 MB) |
3. 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: 62
Celotno besedilo (7,13 MB) |
4. Optimiranje z uporabo matlaba v povezavi z aspen plus simulatorjem : magistrsko deloNejc Arh, 2023, magistrsko delo Opis: Magistrsko delo se osredotoča na kompleksen problem modeliranja procesnih enot, zlasti reakcijske destilacije. Pri tem uporabljamo že razvite modele v simulatorju Aspen Plus, vendar opozarjamo na omejitve v doseganju optimalnih rešitev. Predpostavili smo, da se s povezavo Aspen Plusa z Matlabom lahko dosežejo boljše optimizacijske rešitve. Cilj naloge je preveriti možnost optimizacije v Matlabu v povezavi z Aspen Plusom ter oceniti prednosti in slabosti različnih tipov optimizacije v Matlabu.
Teoretični del vključuje razlago reakcijske destilacije, njenih prednosti in slabosti ter kemijske reakcije v procesu reakcijske destilacije. Poleg tega razpravlja tudi o osnovah optimizacije. Eksperimentalni del vključuje uporabo programa Matlab za optimiranje procesa s poudarkom na uporabi Curve Fitting Toolbox. Prikazuje tudi uporabo programa Aspen Plus za simulacijo procesa ter integracijo obeh programov. Eksperimentalni del je izveden na osnovnem primeru in obširnejšem primeru s simulacijo in optimizacijo procesa reakcijske destilacije.
Osnovni primer pokaže, da je za izparevanje potrebno vložiti veliko več toplote, kot za segrevanje vode. Z njim potrdimo tudi uspešno delovanje povezave med programoma Aspen Plus in Matlab. Primer reakcijske destilacije pa predstavi uspešno optimiranje procesa na največji dobiček.
Ključne besede: reakcijska destilacija, Aspen Plus simulacija, Matlab optimizacija, modeliranje procesnih enot, optimizacija procesa destilacije
Objavljeno v DKUM: 11.01.2024; Ogledov: 397; Prenosov: 52
Celotno besedilo (1,37 MB) |
5. Proizvodnja amonijaka iz odpadnih plinov : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeKatarina Turk, 2020, diplomsko delo Opis: Ob neprestanem onesnaževanju okolja je potrebno stremeti k učinkovitim rešitvam glede zmanjševanja odpadnih snovi in izpustov v ozračje. Ponovna uporaba odpadnih plinov predstavlja potencialno rešitev za prihodnost. Proizvodnja amonijaka poteka iz vodika in dušika, ki ju lahko pridobivamo iz odpadnih plinov, natančneje iz dimnih plinov in z uplinjanjem plastike. S tega vidika se zdi uplinjanje odpadne plastike kot dobra rešitev, saj hkrati zmanjšujemo količino odpadnih snovi, poleg tega pa obstaja možnost uporabe plinov, ki pri tem nastajajo. Namen diplomskega dela je raziskati področje ponovne uporabe odpadnih plinov za pridobivanje amonijaka, simulirati proces proizvodnje amonijaka ter določiti kritične procesne parametre, ki ključno vplivajo na učinkovitost procesa. Predstavljene so računalniške simulacije proizvodnje amonijaka, ki so izvedene s programskim paketom Aspen Plus. Rezultati kažejo, da dobimo večjo količino želenega produkta na iztoku ob izbiri relativno nižjih obratovalnih temperatur ter relativno višjega obratovalnega tlaka v reaktorju in separatorju.
Ključne besede: amonijak, odpadni plini, ponovna uporaba, simulacija, Aspen Plus
Objavljeno v DKUM: 24.09.2020; Ogledov: 1349; Prenosov: 137
Celotno besedilo (984,68 KB) |
6. Odprtokodni procesni simulator DWSIM kot alternativa procesnemu simulatorju Aspen Plus : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeJulija Strunčnik, 2020, diplomsko delo Opis: Diplomsko delo predstavlja primerjavo med odprtokodnim procesnim simulatorjem DWSIM in procesnim simulatorjem Aspen Plus. Cilj diplomskega dela je ugotoviti, ali bi lahko odprtokodni procesni simulator DWSIM predstavljal alternativo plačljivemu programskemu paketu Aspen Plus in tako podjetje stroškovno razbremenil. DWSIM bi lahko služil tudi kot učno orodje mladim in neizkušenim inženirjem.
V obeh omenjenih procesnih simulatorjih smo izvedli enake simulacije in primerjali rezultate. Najprej smo analizirali rezultate simulacije preproste separacije metanola iz vodne raztopine, kjer smo preizkusili tri različne termodinamske modele: NRTL, Peng-Robinson in UNIQAC. Pri simulaciji poenostavljene procesne sheme sinteze dimetil etra iz metanola smo poleg primerjave dobljenih rezultatov simulacije izvedli tudi občutljivostno analizo. Pri simulaciji sinteze dimetil etra iz metanola z obtokom nezreagiranih surovin smo primerjali rezultate analize samo za UNIQAC termodinamski model.
Med ustvarjanjem procesnih shem smo ugotovili, da sta oba procesna simulatorja dokaj preprosta za uporabo. Aspen Plus je zaradi svoje dovršenosti malenkost preglednejši in enostavnejši za uporabo. Rezultati kažejo, da je odprtokodni procesni simulator DWSIM primerljiv s procesnim simulatorjem Aspen Plus v primeru lažjih simulacij. V primeru zahtevnejših oziroma kompleksnejših simulacij se poleg razlik v rezultati pojavijo tudi težave s konvergenco numeričnih algoritmov. Kljub temu sklepamo, da ima DWSIM velik potencial, v kolikor bo razvoj simulatorja potekal z dosedanjo hitrostjo in kot tak bo postal zelo konkurenčen procesnemu simulatorju Aspen Plus.
Ključne besede: simulacija procesov, procesne sheme, odprti dostop, Aspen Plus, DWSIM
Objavljeno v DKUM: 25.08.2020; Ogledov: 1226; Prenosov: 116
Celotno besedilo (2,71 MB) |
7. Optimizacija proizvodnje sinteznega plina iz trdnih komunalnih odpadkovAlen Moharič, 2017, magistrsko delo Opis: Industrijski razvoj in gospodarska rast temeljita na veliki rabi energije, pridobljene večinoma iz neobnovljivih virov, predvsem iz fosilnih goriv. Tako kot prizadevanja za uporabo obnovljivih virov energije, so tudi vedno večji pritiski glede odlagališč odpadkov in njihovega recikliranja. Ena od možnosti za zmanjšanje količin odpadkov na odlagališčih je njihovo sežiganje, pri tem pa nastajajo snovi, ki se dajo koristno uporabiti, kot je sintezni plin.
Namen magistrske naloge je bila simulacija proizvodnje sinteznega plina iz trdnih komunalnih odpadkov s programom Aspen Plus pri različnih obratovalnih pogojih (temperatura, tlak) reformerjev oziroma pirolizatorjev ter nadaljnja optimizacija teh pogojev s programom GAMS.
Najprej smo izvajali simulacije s spreminjanjem temperature in tlake v procesnih enotah, kjer smo proizvajali sintezni plin iz zemeljskega plina in/ali bioplina in/ali celuloze. Iz dobljenih temperaturnih in tlačnih odvisnosti smo narisali diagrame, iz katerih smo dobili odvisnosti za vse komponente. Dobljene rezultate smo nato uporabili pri programiranju s programom GAMS.
Z optimiranjem v programu GAMS, smo določali optimalno temperaturo in tlak obratovanja, pri namenski funkciji, ki išče maksimalni dobiček, pri čemer smo določili tudi razmerje surovin, iz katerih lahko proizvajamo sintezni plin (zemeljski plin ali bioplin, celuloza, polietilen).
Ključne besede: sintezni plin, trdni komunalni odpadki, simulacija z Aspen Plus, optimiranje
Objavljeno v DKUM: 30.03.2017; Ogledov: 1693; Prenosov: 334
Celotno besedilo (2,30 MB) |
8. SIMULACIJE IN OPTIMIZACIJE ODSTRANJEVANJA HLAPNIH ORGANSKIH SNOVI IZ ODPADNIH TOKOVTjaša Petrovič, 2016, magistrsko delo Opis: V magistrski nalogi smo izvedli modeliranje, simulacijo in optimizacijo procesa odstranjevanja HOS iz odpadnih vod s tehniko prepihovanja z zrakom (angl. air stripping). V prvem delu naloge smo ugotavljali vpliv ključnih procesnih parametrov na učinkovitost odstranjevanja. Rezultati kažejo, da se z višanjem temperature, razmerja volumskih pretokov zrak/voda, višine polnila in premera kolone, učinkovitost odstranjevanja povečuje. Sorazmerno s tem se povečujejo tudi skupni letni stroški procesa. Zaradi tega smo izvedli ekonomsko optimizacijo procesa, da bi dosegli zakonsko dovoljeno koncentracijo posameznih HOS v pitni vodi ob čim nižjih stroških. Enačbo odvisnosti skupnih letnih stroškov od posameznih procesnih spremenljivk smo pridobili z uporabo programa SuperPro Designer. Proces smo nato simulirali in optimizirali v programih Aspen Plus in GAMS. Rezultati optimizacije kažejo, da ima največji vpliv na stroške procesa temperatura, na katero mora grelnik segreti vodo pred vstopom v kolono. Simulator tako v vseh primerih optimizacije vzdržuje ta parameter na najnižji dovoljeni vrednosti, želene učinkovitosti odstranjevanja pa skuša dosegati predvsem s spremembo višine polnila. V primerih, ko to ne zadostuje, se spreminja tudi pretok zraka in s tem posledično razmerje volumskih pretokov zrak/voda. Simulator spreminja tudi premer kolone, ki pa je omejen na ozkem območju zaradi nevarnosti poplavljanja kolone, tako da ta parameter nima tako izrazitega vpliva. Optimizacijo smo izvedli za pet HOS: benzen, toluen, kloroform, etilbenzen in klorobenzen. Učinkovitosti, ki smo jih dosegli, so zelo visoke in znašajo tudi nad 99,95 %. Izračunani skupni letni stroški znašajo okoli 400 000 €/a, odvisno od zahtevane učinkovitosti odstranjevanja in od HOS, ki jo odstranjujemo iz odpadne vode. Rezultati kažejo, da se komponente z višjimi Henry-jevimi konstantami (etilbenzen, benzen, toluen) odstranjujejo lažje kot komponente z nižjimi vrednostmi teh konstant (klorobenzen, kloroform), ki za dosego enake učinkovitosti odstranjevanja zahtevajo višje letne stroške procesa.
Ključne besede: hlapne organske snovi, prepihovanje z zrakom, Aspen Plus, GAMS, simulacija, optimizacija, čiščenje odpadnih voda
Objavljeno v DKUM: 29.02.2016; Ogledov: 1920; Prenosov: 555
Celotno besedilo (11,69 MB) |
9. SIMULACIJE RAZBREMENITEV TLAKA V KEMIJSKIH PROCESIHSaša Rešeta, 2014, diplomsko delo Opis: Namen diplomske naloge je prikazati različne pristope za dimenzioniranje tlačno razbremenilnih naprav, ki se uporabljajo za zaščito procesov, v katerih obstaja nevarnost porasta tlaka. Prikazane so računske metode ter uporaba računalniškega programa Aspen Hysys. V prvem delu je prikazano računsko dimenzioniranje razbremenilnih ventilov in prelomnih diskov za razbremenitev cisterne z benzenom, ki je izpostavljena toplotnemu viru, ter za razbremenitev črpalke in reaktorja z dušikom. V drugem delu smo s programom Aspen Hysys izvedli dinamično simulacijo razbremenitve v tlačnem procesu ter dimenzioniranje ventila za cisterno z benzenom v primeru parnega in tekočega izpusta. Rezultat dinamične simulacije je časovni potek vrednosti pretoka, tlaka in temperature med razbremenitvijo. Ugotovili smo, da se maksimalni pretok iztekajoče snovi povečuje s povečevanjem premera odprtine, tlaka in temperature. S simulacijo smo dobili dimenzije varnostnega ventila cisterne in jih primerjali z rezultati računskih metod. Ugotovili smo, da je v primeru parne razbremenitve premer razbremenilnega ventila, dobljen z računalniškim programom, zelo blizu izračunani vrednosti. V primeru tekočinske razbremenitve je prišlo do določenih odstopanj, vendar so dobljene vrednosti znotraj istega reda velikosti.
Ključne besede: tlačna razbremenitev, varnost procesov, dinamična simulacija, Aspen Hysys, dimenzioniranje
Objavljeno v DKUM: 22.09.2014; Ogledov: 1741; Prenosov: 187
Celotno besedilo (1,59 MB) |
10. NIZKO TEMPERATURNE ADSORPCIJSKE HLADILNE NAPRAVEBogdan Vodušek, 2014, diplomsko delo Opis: Veliko energije se porabi za ogrevanje ter hlajenje prostorov. Ena izmed možnih rešitev hlajenja ali ogrevanja je z adsorpcijsko hladilno napravo, ki lahko koristi odpadno toploto ali sončno energijo, ker je ekonomsko učinkovitejše in okolju prijaznejše od uporabe kompresorskih in drugih hladilnih naprav. Diplomska naloga vključuje teoretične osnove različnih zasnov adsorpcijskih hladilnih naprav in simulacijo delovanja adsorpcijske hladilne naprave s programom Aspen Plus. V diplomskem delu so bili ugotovljeni ključni parametri pri katerih se dosega čim večja učinkovitost adsorpcijskih hladilnih naprav.
Ključne besede: hlajenje, adsorpcijska hladilna naprava, toplotna črpalka, delovne snovi, COP, simulacija – program ASPEN
Objavljeno v DKUM: 11.03.2014; Ogledov: 2458; Prenosov: 328
Celotno besedilo (4,24 MB) |
