Hkratno reševanje diferencialno-algebrskih reakcijskih sistemov in sinteza v sklopu celotnih procesov z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem : doktorska disertacija /

This work presents a new methodology for simultaneous MINLP synthesis of reactor networks in overall proces schemes. It follows a multilevel-hierarchical MINLP approach to the synthesis of process flowsheets and fully represents the first MINLP 1 level. In the proposed methodology the superstructura...

Popoln opis

Shranjeno v:
Bibliografske podrobnosti
Glavni avtor: Pahor, Bojan, 1965- (Author)
Drugi avtorji: Kravanja, Zdravko. (Thesis advisor)
Format: Thesis Knjiga
Jezik:Slovenian
Izdano: Maribor : [B. Pahor], 2002.
Teme:
Oznake: Označite
Brez oznak, prvi označite!
LEADER 06955nam a2200277 i 4500
001 118955520
003 SI-MaCOB
005 20020911000000.0
008 020621s2002 xv a f|m |||| ||slv c
017 |a 200203546  |b svn 
041 0 |a slv  |b slv  |b eng 
080 |a 66  |2 do 4. izd. 
100 1 |a Pahor, Bojan,   |d 1965-   |4 aut 
245 0 0 |a Hkratno reševanje diferencialno-algebrskih reakcijskih sistemov in sinteza v sklopu celotnih procesov z mešanim celoštevilskim nelinearnim programiranjem :   |b doktorska disertacija /   |c Bojan Pahor.  
260 |a Maribor :   |b [B. Pahor],   |c 2002. 
300 |a 115 f. :   |b graf. prikazi, tabele ;   |c 30 cm.  
502 |a Univ. Maribor, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo.  
504 |a Bibliografija: f. 80-83.  
520 |a This work presents a new methodology for simultaneous MINLP synthesis of reactor networks in overall proces schemes. It follows a multilevel-hierarchical MINLP approach to the synthesis of process flowsheets and fully represents the first MINLP 1 level. In the proposed methodology the superstructural MINLP approach in an equation oriented environment, is now upgraded with a sequential geometric analysis in a modified attainable region (AR), where an economic rather than performance criterium is used to define the objective function. The feedback loop is performed until the analysis step in the AR suggests no reactor network extension or improvement of the objective function. The proposed MINLP approach to the synthesis of reactor networks and to the synthesis of overall process schemes thus has the following scopes: a) a postulation of compact superstructure of the reactor network, where the principles of the attainable region are applied; b) modelling of the DAE systems, which represents their simultaneous solution and MINLP synthesis, where the method of Orthogonal Collocation on Fixed Finite Elements was used for simulteneous numerical integration; c) solving problems with discontinuous profiles, due to the bounds, singularities of nondiferential constraints, with the generalised smoothing technique; d) MINLP formulation of an optimal finite element location in nonisothermal cascade of PFRs and e) MINLP formulation of the whole superstructure of the reactor network, where the targeting is performed with segregated models, while the integration of process units into an overall process scheme is performed with detailed ones; f) economic sensitivity analysis of the proposed optimal solution obtained by MINLP synthesis, where the modified optimization algorithm is proposed, which also incorporates a depreciation as an optimization variable and last but not least g) the combined MINLP synthesis/AR analysis approach as a simultaneous strategy for approaching the global optimization, while due to the economic aspect of the overall process synthesis, the interactions with other process subsystems will also be considered. The combined MINLP synthesis/AR analysis approach enables a certain degree of flexibility and adaptability of the reactor network superstructure. In this way, optimization models become much smaller and more compact and MINLP synthesis is performed much a simpler way. The DAE formulation of the process models is exact and its integration into the process superstructure is relatively easy. This in turn favours simple, and hence, more realistic process flowsheets with reactor networks, where the economy of scale, their connectivity and heat integration can be appropriately accounted for in the selected units. The use of the proposed methodology is illustrated by non-trivial motivating examples. 
520 |a V doktorski disertaciji je predstavljena nova metodologija za hkratno MINLP sintezo omrežja kemijskih reaktorjev kot dela celotne procesne sheme. Temelji na večnivojskemu MINLP 1. Metoda izhaja iz superstrukturnega pristopa v enačbno orientiranemu okolju, ki je nadgrajen z zaporedno geometrijsko analizo v dosegljivemu območju obravnavanega reakcijskega sistema. Odločitveni kriterij, ki ga pri tem uporabljamo, je ekonomski. Izmenično izvajanje multiperiodnega MINLP optimiranja v enačbno orientiranem okolju in izvajanje analize dobljenih rezultatov v dosegljivemu (ekonomskemu) prostoru poteka, dokler vrednost namenske funkcije t.j. dobiček, raste oz. dokler lahko z izboljšavami začetne superstrukture dobimo enostavnejše rešitve, ki so glede na določen reakcijski sistem bolj stvarne. Posebnost pristopa je v tem, da uporablja metoda v namenski funkciji pričakovano vrednost ekonomskega kriterija (kosmati dobiček, dobiček, stroški ipd.) za kar je bilo potrebno teorijo dosegljivega območja ustrezno modificirati. Celovit MINLP pristop k sintezi reakcijsko/procesnih problemov je večplasten in zajema: postavitev kompaktne superstrukture reakcijskega omrežja, pri čimer so bila uoorabljena spoznanja metodologije dosegljivega območja; modeliranje diferencialno algebrskih sistemov enačb (DAE) t.j. njihovo hkratno reševanje in MINLP sintezo procesov z metodo ortogonalne kolokacije s stalnimi končnimi elementi; reševanje problemov nezveznosti kontrolnih profilov, zaradi mej, singularnosti ali neodvedljivih pogojev s posplošeno metodo gladke poenostavitve; MINLP formulacijo identifikacije optimalnega končnega elementa v neizotermni kaskadi cevnih kemijskih reaktorjev in MINLP formulacijo celotne kompaktne superstrukture omrežja kemijskih reaktorjev, kjer se ciljanje izvaja s poenostavljenimi modeli, integracija procesnih enot v procesno shemo pa z detaljnimi modeli; izvedbo ekonomske občutljivostne analize optimalne rešitve MINLP sinteze, kjer je predlagan modificiran optimizacijski pristop, ki vključuje tudi amortizacijo kot optimizacijsko spremenljivko; uporabo hkratne strategije za doseganje celovitosti optimizacijskega pristopa, saj je zaradi ekonomskega vidika na sintezo procesov potrebno ugotoviti in upoštevati interakcije s preostalimi procesnimi (pod)sistemi. Takšen pristop omogoča fleksibilnost in prilagodljivost superstrukture omrežja kemijskih reaktorjev in zato lažje izvajanje MINLP sinteze celotne procesne sheme. DAE formulacija modelov je eksaktna, njihova postavitev v superstrukturo pa relativno enostavna in bolj realistična struktura omrežja kemijskih reaktorjev v celotni procesni shemi. Uporaba predstavljene metodologije je ilustrirana s primeri. 
653 0 |a procesna tehnika  |a sinteza procesov  |a optimiranje procesov  |a reševanje diferencialno-algebrskih sistemov  |a MINLP optimiranje  |a reaktorsko omrežje  |a toplotna integracija  |a sinteza reakcijskega omrežja  |a računalniški programi 
653 0 |a chemical engineering  |a process design  |a process synthesis  |a optimization  |a differential algebraic systems  |a MINLP  |a reactor network  |a heat integration  |a computer program 
700 1 |a Kravanja, Zdravko.   |4 ths 
040 |a NUK  |b slv  |c SI-MaIIZ  |d KTFMB  |e ppiak 
040 |a NUK  |b slv  |c SI-MaIIZ  |d KTFMB  |e ppiak 
040 |a NUK  |b slv  |c SI-MaIIZ  |d UKM  |e ppiak