Show simple item record

Методологија за синтезу реактора заснована на концептима интензификације процеса и примени метода оптимизације

dc.contributor.advisorNikačević, Nikola
dc.contributor.otherPetkovska, Menka
dc.contributor.otherLikozar, Blaž
dc.creatorŽivković, Luka V.
dc.date.accessioned2020-08-27T13:21:08Z
dc.date.available2020-08-27T13:21:08Z
dc.date.issued2019-09-06
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=7517
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:22405/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=51887631
dc.identifier.urihttp://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/17345
dc.description.abstractIn this Ph.D. thesis, a new methodology for Reactor Synthesis Based on Process Intensification Concepts and Application of Optimization Methods (ReSyPIO) is presented and applied to two different cases. In Chapter 1: Introduction – Motivation and Objectives, the motive for the research is presented, and Hypotheses are formulated. The ReSyPIO methodology that rests upon these Hypotheses and consists of three consecutive stages is briefly described in this Chapter. The first stage encapsulates all present phases and phenomena inside the reactor functional building block, called module. Modules come as a direct result of a conceptual representation of the analyzed system. In the second stage, modules are further segmented if needed and interconnected, creating a reactor superstructure that is mathematically described for all desirable operating regimes. In the last stage of the ReSyPIO methodology, the optimal structure, operating conditions, and the operational regime are determined with the use of rigorous optimization. All three stages of the ReSyPIO methodology have a backflow, meaning that if analysis leads to impractical, nonfunctional or inefficient results, modifications in reactor superstructure and modules can be made. The objective is to conceptually and numerically derive the most efficient reactor structure and a set of operating conditions that would be used as a starting point in the future reactor design. Chapter 2: Literature Review is used to cover and review the most important research published in the area of Process Intensification and different Process System Engineering techniques. Different approaches and studies present in academia are highlighted and their elements compared with the presented ReSyPIO methodology with the accent on its advantages and contribution to the engineering science community.Also, in this Chapter, an array of well researched analytical and numerical approaches is presented that could be used in the future to strengthen the ReSyPIO methodology further and facilitate its easier application. In Chapter 3: Description of the ReSyPIO Methodology Reactor Synthesis based on Process Intensification and Optimization of Superstructure is explained in detail, with a graphical representation of the main building block, called Phenomenological Module. A general explanation is given on how to form a reactor superstructure and mathematically describe it with sets of material and energy balance equations that correspond to a number of present phases and components in the system. The ReSyPIO methodology is first applied to a generic case of two parallel reactions in Chapter 4, called Application of the ReSyPIO Methodology on a Generic Reaction Case. The case corresponds to two parallel reactions that could be found in the fine chemical industry. The reactions are endothermic and slow with the undesired product. After the application of the ReSyPIO methodology, an optimal reactor structure consisting of a segmented module with 17 side inlets for the reactant and heat source is obtained. It is recommended for the reactor to work in a continuous steady-state mode as the dynamic operation would not lead to a sufficient increase in reactor efficiency...en
dc.description.abstractУ овој докторској дисертацији је представљена и примењена нова методологија за синтезу реактора заснована на концептима интензификације процеса и примени различитих оптимизационих техника (Reactor Synthesis Based on Process Intensification Concepts and Application of Optimization Methods – ReSyPIO). У поглављу Увод – Мотивација и циљеви, формиране су хипотезе на којима почива ReSyPIO методологија и дата је мотивација за истраживање. ReSyPIO методологија је укратко представљена и описана кроз три узастопне етапе. Прва етапа уоквирава све присутне фазе и феномене у реактору унутар функционалних градивних јединица, названих модули. Модули представљају резултат концептуалног приказа анализираног система. У другој етапи, модули се по потреби могу даље поделити у сегменте и међусобно повезати, креирајући суперструктуру реактора. Суперструктура је математички описана за све режиме рада реактора од интереса. У последњој етапи ReSyPIO методологије, оптимална структура, услови и режим рада реактора су одређени применом ригорозне оптимизације. Све три етапе ReSyPIO методологије имају повратни ток, што значи да уколико анализа води ка непрактичним, нефункционалним или неефикасним решењима, модификација математичког модела, суперструктуре и/или модула је могућа. Циљ примене ReSyPIO методологије је да се концептуалним и нумеричким приступом дође до оптималне препоруке за структуру реактора, оперативне услове и режим рада, која би била почетна претпоставка у будућем дизајну уређаја. Преглед литературе даје опис и приказ свих истраживања од интереса, из области Интензификације процеса и Теорије и анализе процесних система. Наглашени су различити приступи и студије присутне у истраживачкојзаједници, а њихови елементи упоређени са представљеном ReSyPIO методологијом са акцентом на предностима и научном доприносу. У овом поглављу је дат и низ добро истражених аналитичких и нумеричких приступа који би могли да буду коришћени у оквиру ReSyPIO методологије и олакшају њену примену. У поглављу Опис ReSyPIO методологије, је детаљно објашњена синтеза реактора заснована на концептима интензификације процеса и оптимизацији суперструктуре. Прво је дата процедура за графичку и концептуалну репрезентацију система, преко главних градивних јединица, феноменолошких модула. Потом је објашњено како се креира суперструктура реактора. На крају је дат уопштен поступак за математички опис суперструктуре преко скупова једначина материјалног и енергетског биланса, чији број зависи од броја присутних фаза и компонената у систему. ReSyPIO методологија је први пут примењена на случају две генеричке паралелне реакције у поглављу под називом Примена ReSyPIO методологије на случају генеричке реакције. Овај случај одговара реакцијама које се могу наћи у индустрији финих хемикалија. Реакције су ендотермне и споре, при чему је кинетички фаворизовано креирање нежељеног производа. Након примене ReSyPIO методологије, добијена је оптимална структура реактора која се састоји од сегментисаног модула са 17 улаза за извор топлоте и реактант који се дозира. Предложено је да реактор ради континуално, у стационарном режиму рада, јер би динамички режим рада резултовао недовољним повећањем ефикасности реактора...sr
dc.formatapplication/pdf
dc.languageen
dc.publisherУниверзитет у Београду, Технолошко-металуршки факултетsr
dc.rightsopenAccessen
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectreactor synthesis - process intensification - process integration - dynamic optimization - multi-objective optimization - water-gas shift reaction - sorption-enhanced reaction - membrane reactor - trickle solids reactorsr
dc.subjectсинтеза реактора - интензификација процеса - интеграција процеса - динамичка оптимизација - мултиобјектна оптимизација - реакција водене паре - реакција побољшана сорпцијом - мембрански реактор - реактор са падајућим честицамаen
dc.titleA methodology for reactor synthesis based on process intensification concepts and application of optimization methodsen
dc.title.alternativeМетодологија за синтезу реактора заснована на концептима интензификације процеса и примени метода оптимизацијеsr
dc.typedoctoralThesisen
dc.rights.licenseBY-NC-ND
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/64899/Disertacija.pdf
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/64900/IzvestajKomisije23000.pdf


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record