1. Optimiranje odstranjevanja formaldehida iz azeotropne zmesi butanol/isobutanol/formaldehid/metanol/voda s pretvorbo v heksametilentetraminJan Hartl, 2024, diplomsko delo Opis: Namen diplomske naloge je bil preučiti izvedljivost odstranjevanja formaldehida iz azeotropne zmesi butanol/isobutanol/formaldehid/metanol/voda s pretvorbo formaldehida v heksametilentetramin (HMTA).
V sklopu eksperimentalnega dela smo izvedli eksperimente v skladu s centralno kompozitnim eksperimentalnim načrtom in razvili statistično relevanten linearni model, ki opisuje odvisnost masnega deleža formaldehida v raztopini v odvisnosti od dodane množine metanola in amonijaka. Z razvitim modelom smo optimirali reakcijske pogoje s ciljem minimiranja deleža formaldehida in preostalega amonijaka v raztopini. Model potrjuje hipotezo, da je prisotnost metanola problematična, saj stabilizira formaldehid (pretvorba formaldehida ob prisotnosti metanola v hemiacetal) in ga tako naredi manj dostopnega za pretvorbo v HMTA. Po pričakovanjih pa višanje množine amonijaka kot reaktanta zmanjšuje delež preostalega formaldehida.
Rezultati kažejo, da je na laboratorijski ravni odstranjevanje formaldehida iz azeotropne zmesi s pretvorbo v HMTA izvedljivo. Kot eno izmed možnih tehnologij za ločevanje HMTA iz raztopine smo uporabili vakuumsko destilacijo, s katero HMTA odstranimo kot destilacijski ostanek. Pri pogojih, ki smo jih določili kot optimalne, se je masni delež formaldehida v raztopini znižal iz začetnih 1,39 % na 0,048 %.
Ključne besede: odstranjevanje formaldehida, heksametilentetramin, azeotropne zmesi, vakuumska destilacija, načrtovanje eksperimentov, optimiranje reakcijskih pogojev.
Objavljeno v DKUM: 19.09.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 21
 Celotno besedilo (1,84 MB) |
2. Odstranjevanje onesnažil (AOX in tenzidi) iz odpadne vode v kozmetični industrijiAna Mohor, 2024, diplomsko delo Opis: Svet se v zadnjih desetletjih spopada z močno onesnaženostjo okolja, ki je posledica prekomerne človeške dejavnosti. Industrijski obrati dnevno proizvedejo velike količine odpadne vode, ki je polna različnih kemikalij, težkih kovin in drugih strupenih snovi, ki se izlivajo v reke, jezera in morja.
V diplomski nalogi smo želeli določiti metodo oziroma zaporedje metod, ki bi učinkovito odstranile adsorbljive organske halogene (AOX-e) in tenzide iz odpadne vode. AOX-i in tenzidi so onesnažila, ki so relativno obstojna, še posebej AOXi in strupena. AOX-e in tenzide smo najprej poskusili odstraniti z metodo koagulacije/flokulacije, ki se je izkazala za zelo učinkovito pri odstranjevanju tenzidov. Ni pa se izkazala pri odstranjevanju AOX-ov, saj so vrednosti AOX-ov še vedno presegale zakonsko predpisano vrednost.
Preizkusili smo učinkovitost še dveh metod za dodatno čiščenje; adsorpcijo z aktivnim ogljem in destilacijo. Metodi smo izvedli ločeno na vzorcih izpostavljenih predhodni koagulaciji/flokulaciji. Obe metodi sta bili uspešni pri odstranjevanju tenzidov iz vode, medtem ko je za odstranjevanje AOX-ov bila uspešna le adsorpcija z aktivnim ogljem. Adsorpcija z aktivnim ogljem se je izkazala za uspešno, saj so se vrednosti AOX-ov zmanjšale pod zakonsko predpisano vrednost. Iz tega smo lahko sklepali, da bi kombinacija metod koagulacija/flokulacija in adsorpcija z aktivnim ogljem lahko bila uspešna pri odstranjevanju obeh onesnažil iz odpadne vode.
Pri destilaciji so rezultati meritev pokazali, da se je večina AOX-ov predestilirala v destilat, kar pa ni v skladu s tenzidi, ki so večinoma ostali v destilacijskem ostanku. Ugotovili smo, da bi za to metodo morali še nadalje proučiti primerne pogoje obratovanja kot je določitev temperature destilacije pri kateri bi lahko destilirali, da bi tako AOX-i kot tenzidi ostali v destilacijskem ostanku.
Ključne besede: AOX, tenzidi, flokulacija, adsorbcija, destilacija
Objavljeno v DKUM: 05.08.2024; Ogledov: 113; Prenosov: 58
Celotno besedilo (3,40 MB) |
3. 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) |
4. Proces proizvodnje tekočega zraka z izrabo kriogene energije uplinjanja utekočinjenega zemeljskega plina : magistrsko deloRok Kramberger, 2023, magistrsko delo Opis: Kriogeno shranjevanje energije predstavlja eno izmed perspektivnih procesov shranjevanja odvečne energije. Na svetu je vse bolj aktualen ladijski transport zemeljskega plina, ki je zaradi specifike transporta utekočinjen. V terminalih UZP, do katerih poteka transport UZP, je potreben proces, pri katerem poteka uplinjanje UZP, ki se ga nato uvaja v visokotlačno transmisijsko plinovodno omrežje. Nam najbližji terminal uplinjanje UZP je na Hrvaškem otoku Krk, v kraju Omišalj. Pri procesu fazne spremembe zemeljskega plina iz tekočega v plinasto, je potrebno veliko energije, ki je potrebna za proces uplinjanja UZP in za uplinjanje izkorišča toploto morske vode. Višek proizvedene kriogene energije se izkoristi za proizvodnjo električne energije, s pomočjo turbin in znaša približno 840.000 kJ ton-1 UZP. Za povečanja izkoristka kriogene energije uplinjanja UZP, je ustrezna soproizvodnja tekočega zraka, ki izkorišča kriogeno temperaturo UZP, ki je približno enaka temperaturi utekočinjenega zraka. V magistrskem delu je opravljena računalniška simulacija proizvodnje tekočega zraka, z izrabo kriogene energije uplinjanja UZP, z 3 različnimi modeli, pri različnih obratovalnih pogojih procesa. Računalniška simulacija je izvedena s programskim paketom Aspen Plus.
Soproizvodnja tekočega zraka je smiselna pri modelu s frakcionirno destilacijo. Specifična entalpija znaša 320 kJ kg-1. Prav tako se zmanjša poraba energije procesa, ki znaša 281.634 kW. Uničena eksergija znaša 108,03 kJ na kg UZP. Letno povečanje prihodka procesa je 2,34 M€ in dobiček od procesa je 2,18 M€. Stroški investicije znašajo 2,76 M€, pri obratovalni stroških 638.000 €. Dodatno izboljšanje procesa je možno z uporabo tekočega dušika kot hladiva, ki zmanjša investicijske in obratovalne stroške procesnih naprav.
Ključne besede: utekočinjen zemeljski plin, utekočinjen zrak, kriogena energija, frakcionirna destilacija, terminal UZP, izraba kriogene energije.
Objavljeno v DKUM: 06.09.2023; Ogledov: 443; Prenosov: 35
Celotno besedilo (4,21 MB) |
5. Izolacija eteričnih olj iz poprove mete ( mentha piperita) : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeLiza Curk, 2023, diplomsko delo Opis: Pri diplomski nalogi smo iz poprove mete, lat. Mentha piperita, izolirali eterična olja z različnimi kovnencionalnimi in nekonvencionalnimi metodami. Pri vseh ekstrakcijskih metodah smo uporabili tri topila, metanol, etanol in petroleter, z izjemo Clevengerjeve destilacije, kjer je topilo voda. Nato smo ekstrakte analizirali na vsebnost lahkohlapnih komponent in kvalitativno in kvantitativno določili sestavo olj s pomočjo plinske kromatografije z masno spektrometrijo. Identificiranih je bilo 71 komponent, v najvišjih deležih pa se v eteričnem olju pojavljajo mentol (37,7 %), menton (31,2 %), neomentol (3,3 %), piperiton (2,6 %) in mentil acetat (2,6 %). Ugotovljeno je bilo, da so bili najvišji izkoristki ektrakcij doseženi z ekstrakcijo po Soxhletu, čeprav so bili v splošnem izkoriski zelo nizki. Preučevali smo tudi vpliv topila na izkoristek ekstrakcije in ugotovili, da je najprimernejše topilo metanol, pri analizi vsebnosti pa lahko vidimo, da so se pri vseh treh topilih izločale enake glavne komponente. Poleg tega so rezultati pokazali, da so bile kemične sestavine eteričnih olj pri vseh metodah podobne z manjšimi količinskimi razlikami.
Ključne besede: izolacija, separacija, GC-MS, eterična olja, destilacija
Objavljeno v DKUM: 06.09.2023; Ogledov: 922; Prenosov: 0
Celotno besedilo (3,79 MB) |
6. Prenos znanja med modeli nevronskih mrež z metodo destilacije : diplomsko deloMatic Marušič, 2022, diplomsko delo Opis: S pojavom vedno večjih zbirk podatkov se je pojavila tudi potreba po vedno večjih modelih strojnega učenja za učenje in napovedovanje na teh zbirkah, kot so nevronske mreže. Posledica tega je nezmožnost uporabe na napravah z omejenimi prostorskimi in računskimi viri, npr. na pametnih mobilnih napravah, pametnih urah in kamerah. Potencialna rešitev je prenos znanja, kjer znanje večjega modela nevronske mreže destiliramo v pomanjšan model nevronske mreže, ki se lahko potem uporablja na robnih napravah. V diplomskem delu smo preizkusili koncept destilacije na klasifikacijskih problemih, ga prenesli na regresijske probleme ter analizirali učinkovitost z uporabo klasičnih metrik uspešnosti.
Ključne besede: strojno učenje, destilacija znanja, prenos znanja, nevronska mreža
Objavljeno v DKUM: 24.10.2022; Ogledov: 580; Prenosov: 43
Celotno besedilo (2,54 MB) |
7. Proizvodnja bioetanola iz lignocelulozne biomase : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeKlemen Rola, 2021, diplomsko delo Opis: V diplomskem delu je predstavljen proces proizvodnje bioetanola iz lignocelulozne biomase, skupaj s problematiko s katero se v procesu srečujemo. Poudarek je predvsem na destilaciji in dehidraciji bioetanola. V ta namen je bila v programu Aspen Plus izvedena simulacija za pridobivanje bioetanola blizu azeotropne sestave. Destilacija je sestavljena iz dveh zaporedno vezanih rektifikacijskih kolon, ki sta bili vsaka zase modelirani in optimizirani z NQ analizo. Na vsaki koloni je bila izvedena občutljivostna analiza za namen proučevanja vpliva različnih parametrov na porabo toplotne energije. Za pridobivanje čistega etanola smo izvedli azeotropno destilacijo s cikloheksanom in destilacijo s spreminjajočim tlakom. Cilj dehidracije je pridobiti 99,60 ut.% etanola. Azeotropna destilacija je bila modelirana z dvema kolonama: glavno kolono, kjer se pridobi bioetanol visoke čistoče in regeneracijsko kolono, kjer se na dnu kolone pridobi čista voda. Destilacija s spreminjajočim tlakom je bila modelirana z dvema zaporedno vezanima kolonama, ki obratujeta pri različnih tlakih. To omogoči pridobivanje čistega bioetanola. Na sistemu se je izvedla občutljivostna analiza, za namen proučevanja interakcij med obema kolonama. Ugotovljeno je bilo, da ima spreminjanje deleža destilata obeh kolon največji vpliv na porabo energije v obeh kolonah. Za namen primerjanja porabe toplotne energije smo izračunali neto porabo toplotne energije na enoto proizvedenega brezvodnega bioetanola. Vrednosti so bile primerljive z literaturo. Ugotovljeno je bilo da se dodatno znižanje v porabi energije lahko doseže z rekuperacijo energije, ali z uporabo drugih tehnik za dehidracijo. Kombinacija rekuperacije in uporabe manj energijsko intenzivnih postopkov lahko močno zmanjša porabo energije v procesu. Zaključili smo, da je za zmanjšanje porabe energije v proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase smiselno razmišljati tudi o kogeneraciji energije iz drugih stranskih produktov.
Ključne besede: Bioetanol, Destilacija, Lignocelulozna biomasa, Azeotrop, Aspen Plus
Objavljeno v DKUM: 22.09.2021; Ogledov: 1254; Prenosov: 176
Celotno besedilo (4,34 MB) |
8. Določevanje lahkohlapnih in težjehlapnih spojin v ekstraktih rastlin iz družine Zingiberaceae z uporabo različnih kromatografskih tehnik : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeKaja Makoter, 2020, diplomsko delo Opis: Ingverjevke (Zingiberaceae) so družina rastlin z značilnim vonjem in okusom, znane po vsem svetu. V kulinarične namene jih uporabljajo predvsem kot začimbe, imajo pa tudi številne medicinske učinke. Rastline vsebujejo številne komponente, kot so terpeni, flavonoidi, diarilheptanoidi, ogljikovi hidrati, beljakovine, škrob in druge. Da bi določili komponente različnih rastlin, smo izvedli analize na štirih rastlinah iz družine ingverjevk: mali galangal (Alpinia officinarum), ingver (Zingiber officinale), kurkuma (Curcuma longa) in kardamom (Elettaria cardamomum).
Pri analizi lahkohlapnih komponent v eteričnih oljih smo izvedli destilacijo z vodno paro po Clevengerju, ter na tak način ekstrahirali eterična olja v preiskovanih rastlinskih vrstah. Ta smo analizirali s plinsko kromatografijo, sklopljeno z masnim spektrometrom (GC-MS). Prav tako smo dele rastlin zmleli in izvedli ekstrakcijo s pomočjo ultrazvoka, kjer smo kot topilo uporabili metanol. Te ekstrakte smo analizirali z reverzno-fazno tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti z UV zaznavo (RP-HPLC-UV). Nazadnje smo izvedli še analizo komponent v posameznih rastlinah s pomočjo GC-MS, kjer smo vzorce predhodno derivatizirali.
Ugotovili smo, da v eteričnih oljih malega galangala in kardamoma prevladujejo monoterpeni, medtem ko v eteričnih oljih ingverja in kurkume prevladujejo seskviterpeni. Glavna komponenta eteričnega olja malega galangala je 1,8-cineol (1,8-cineol), ingverja α-zingiberene (α-zingiberen), kurkume β-turmerone (β-turmeron), ar-turmerone (ar-turmeron) in ar-curcumene (ar-kurkumen) in kardamoma α-terpinyl acetate (α-terpinil acetat) in 1,8-cineol (1,8-cineol).
Z RP-HPLC-UV metodo smo pri malem galangalu določili diarilheptanoide ter flavonoide, med katerimi je bilo največ galangina. Pri ingverju smo določili gingerole, med katerimi je bilo največ 6-gingerola, in shogaole (šogaole). Pri kurkumi pa smo potrdili naslednje komponente: kurkuminoidi (kurkumin, demetoksikurkumin in bis-demetoksikurkumin), ar-turmerone (ar-turmeron), curlone (curlon) in α-turmerone (α-turmeron).
Pri analizi komponent z GC-MS smo po derivatizaciji spojin v vzorcih dokazali prisotnost monosaharidov.
Med spojinami eteričnih olj prevladujejo lahkohlapne komponente, medtem ko ostale identificirane komponente spadajo med težjehlapne komponente.
Ključne besede: Ingverjevke (Zingiberaceae), eterična olja, GC-MS, RP-HPLC-UV, destilacija z vodno paro po Clevengerju, ekstrakcija na UZ kopeli, derivatizacija
Objavljeno v DKUM: 24.09.2020; Ogledov: 1338; Prenosov: 209
Celotno besedilo (6,56 MB) |
9. Sinteza in simulacija separacijskih alternativ za separacijo n-butanola iz zmesi formaldehid, metanol, izobutanol, n-butanol in voda : magistrsko deloPatricia Grušovnik, 2019, magistrsko delo Opis: V okviru magistrskega dela smo pripravili in preučili različne sheme separacijskih alternativ za separacijo n-butanola iz zmesi formaldehid, metanol, izo-butanol in voda ter izvedli njihovo simulacijo s programom Aspen Plus V10. Simulirali smo štiri različne procesne sheme. Tri procesne sheme smo sintentizirali na principu zaporednih destilacijskih kolon, četrto shemo pa smo sintentizirali na principu azeotropne destilacije. Četrto procesno shemo smo simulirali dvakrat. V primeru prve simulacije smo kot glavni kriterij postavili čim boljšo separacijsko učinkovitost, v drugi simulaciji pa smo postavili kot glavni kriterij ekonomsko ugodnost sheme.
Raziskali smo vpliv obratovalnih parametrov na čistost n-butanola in porabo pogonskih sredstev. Iz rezultatov je razvidno, da obratovalni parametri, razen pretoka destilacijskega ostanka v preučevanih območjih nimajo velikega vpliva na čistost pridobljenega n-butanola, imajo pa velik vpliv na porabo pogonskih sredstev.
Nadaljnje smo sintentizirane sheme ovrednotili z ekonomskega in separacijskega vidika. Najvišji izkoristek procesa in najvišjo čistost n-butanola smo dosegli pri simulaciji separacije dane zmesi z uporabo treh zaporednih destilacijskih kolon. Končni produkt je n-butanol s čistostjo w = 99,9 % . Izkoristek separacije dane procesne sheme je bil 99,9 %.
Najnižji izkoristek procesa, če ne upoštevamo osnovne procesne sheme z eno destilacijsko kolono smo dobili pri simulaciji procesne sheme z dvema destilacijskima kolonama (93,1 %).
Ekonomsko analizo shem smo opravili s programom Aspen Economic Analyzer.
Najvišja investicija bi bila v procesno shemo z dvema destilacijskima kolonama (1,96 M€), najnižja investicija pa v procesno shemo na principu azeotropne destilacije, kjer je glavni kriterij ekonomska ugodnost sheme (0,763 M€). Ta shema ima tudi najnižjo dobo vračanja (0,11 a).
Ključne besede: n-butanol, ločevanje azeotropov, destilacija, simulacija
Objavljeno v DKUM: 10.10.2019; Ogledov: 1106; Prenosov: 133
Celotno besedilo (2,03 MB) |
10. Simulacija razpenjalnika s programskima orodjema Scilab in GAMSJan Puhar, 2018, diplomsko delo Opis: V diplomski nalogi je prikazan opis procesa ravnotežne destilacije z modeli različnih kompleksnosti: kot problem s sistemom linearnih enačb, sistemom nelinearnih enačb in sistemom DAE (diferencialno-algebrskih enačb). Delo obsega prikaz sistema enačb, potrebnega za rešitev vsakega od problemov in razvoj matematičnega modela za rešitev problemov v programskih orodjih Scilab in GAMS.
Namen diplomskega dela je bil z obema programskima orodjema izdelati ustrezen model. Ugotovili smo, kako predstaviti probleme z modelom ter prikazali smo izpisane rezultate za posamezen primer in ustrezno kodo v Scilabu in GAMS-u.
Ključne besede: ravnotežna destilacija, model, Scilab, GAMS, sistem enačb
Objavljeno v DKUM: 13.09.2018; Ogledov: 1125; Prenosov: 175
Celotno besedilo (1,33 MB) |
