Learning Centre

Studies on computer-aided conceptual process design

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Seuranen, Timo
dc.date.accessioned 2012-02-17T07:52:51Z
dc.date.available 2012-02-17T07:52:51Z
dc.date.issued 2006-08-18
dc.identifier.isbn 951-22-8267-4
dc.identifier.issn 0358-0776
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/2731
dc.description.abstract Conceptual process design phase is of prime importance to the performance and the profitability of a new or retrofit process. It is also a highly complex task with a large number of process alternatives, a large variety of requirement specifications and large differences in temporal and spatial scales. Therefore, it is essential to continuously improve design methods. The research should not only be focused on modelling unit operations or processes but also to develop a framework to support design tasks during the lifecycle of the chemical process. Main target of this thesis is to study and present methods how to intensify the conceptual process design phase. The newly developed methods and tools are applied to process equipment selection and pre-design, separation process synthesis and process design support. First, the theory of case-based reasoning (CBR) was studied with focus in applicability in process engineering. CBR was utilised for general separation process synthesis. The main phases of general CBR-based separation process synthesis algorithm consist of selection of the methods of single separations, selection of separation sequences and selection of combined (hybrid) separations. Selection of single separation also includes selection of azeotropic separations. The applicability of CBR in separation process selection and design was studied by building few prototype CBR systems. The possibilities of CBR and object database techniques in chemical process engineering field have been illustrated by building applications for an inherently safer process design and for a heat exchanger selection. A web-service based approach in conceptual process design, parameterised constructors, which are able to construct process and initial data for control system configuration is also introduced in the thesis. The preliminary process design task can be first defined in a more general level and as the design process proceeds; more accurate models (e.g. PI and control system diagrams, simulation models) are composed and used. en
dc.description.abstract Käsitteellisen prosessisuunnittelun vaihe on erittäin tärkeä uuden tai uudistettavan prosessin suorituskyvyn ja tuottavuuden kannalta. Se on myös erittäin monimutkainen tehtävä johtuen lukuisista prosessivaihtoehtoista, vaatimusmäärittelyiden monimuotoisuudesta sekä tila- ja aikaskaalojen eroavuuksista. Tämän vuoksi on välttämätöntä, että prosessisuunnittelumenetelmiä jatkuvasti kehitetään paremmiksi. Tutkimusta pitäisi kohdentaa yksikköoperaatioiden ja -prosessien mallituksen lisäksi myös kemiallisen prosessin koko elinkaaren aikaisia suunnittelutehtäviä tukevan palvelukehyksen kehittämiseen. Väitöskirjassa tutkittiin ja esitettiin menetelmiä, joiden avulla käsitteellistä prosessisuunnittelua voidaan tehostaa. Kehitettyjä menetelmiä ja työkaluja on sovellettu prosessilaitteen valintaan ja esisuunnitteluun, erotusprosessisynteesiin ja prosessisuunnittelun tukemiseen. Työssä tutkittiin tapauspäättelyn teoriaa keskittyen sen soveltuvuuteen prosessisuunnittelussa. Tapauspäättelyä sovellettiin erityisesti erotusprosessien synteesimenetelmän kehittämiseen. Tapauspäättelypohjaisen erotusprosessisynteesialgoritmin päävaiheet koostuvat yksittäisen erotuksen valintamenetelmistä, erotusjärjestyksen valinnasta ja yhdistettyjen (hybridi) erotusten valinnasta. Yksittäisen erotuksen valintamenetelmä sisältää myös atseotrooppiset erotukset. Tapauspäättelyn soveltuvuutta erotusprosessin valintaan tutkittiin rakentamalla muutamia prototyyppisovelluksia. Oliokantatekniikan ja tapauspäättelyn etuja demonstroitiin rakentamalla luontaisesti turvallisemman prosessin valintajärjestelmä sekä lämmönsiirtimen esisuunnittelusovellus. Olemassa olevia esimerkkitapauksia voi käyttää hyväksi uusien samankaltaisten ongelmien ratkaisuissa. Väitöskirjassa käsitellään myös prosessisuunnittelun lisäarvopalveluita, parametrisoituja muodostimia, jotka pystyvät eri tilanteissa muodostamaan prosessi- ja automaatiokonfiguraatio lähtien suunnittelijan antamista korkeamman tason vaatimuksista. Suunnittelutehtävä määritellään ensin yleisemmällä tasolla. Suunnitteluprosessin edetessä prosessisuunnittelun lisäarvopalveluiden avulla muodostetaan ja käytetään tarkempia malleja (esim. PI- ja säätökaavioita, simulointimalleja). Päätarkoituksena on rutiinisuunnittelun tehostaminen, automaatiotoimintojen (tyyppipiirikuvauksien), ajotapadokumenttien sekä automaatiosuunnittelun lähtötietojen generointi. Tavoitteena on suunnittelukulttuurin muutos ja osoittaa, miten uutta suunnittelukulttuuria voidaan toteuttaa prosessi- ja automaatiosuunnittelun kannalta. fi
dc.format.extent 64, [53]
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Helsinki University of Technology en
dc.publisher Teknillinen korkeakoulu fi
dc.relation.ispartofseries Plant design report series en
dc.relation.ispartofseries Tehdassuunnittelun raporttisarja fi
dc.relation.ispartofseries 90 en
dc.relation.haspart Pajula, E., Koiranen, T., Seuranen, T., Hurme, M., Computer aided process equipment design from equipment parts, Computers and Chemical Engineering, Vol. 23, Supplement S683-S686, 1999. [article1.pdf] © 1999 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Pajula, E., Seuranen, T., Hurme, M., Selection of separation sequences by case-based reasoning, Computer-Aided Chemical Engineering, Vol. 9, 469-474, 2001. [article2.pdf] © 2001 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Pajula, E., Seuranen, T., Koiranen, T., Hurme, M., Synthesis of separation processes by using case-based reasoning, Computers and Chemical Engineering, Vol. 25, 775-782, 2001. [article3.pdf] © 2001 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Seuranen, T., Pajula, E., Hurme, M., Applying CBR and object database techniques in chemical process design, D. W. Aha, I. Watson (editors), Case-Based Reasoning Research and Development, Proceedings of the 4th International Conference on Case-Based Reasoning (ICCBR 2001), Vancouver, BC, Canada, 30 July - 2 August, 2001, Lecture Notes in Artificial Intelligence, Vol. 2080, 731-743, 2001. [article4.pdf] © 2001 Springer Science+Business Media. By permission.
dc.relation.haspart Seuranen, T., Pajula, E., Hurme, M., Synthesis of azeotropic separation systems by case-based reasoning, Computer-Aided Chemical Engineering, Vol. 10, 343-348, 2002. [article5.pdf] © 2002 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Seuranen, T., Hurme, M., Pajula, E., Synthesis of separation processes by case-based reasoning, Computers and Chemical Engineering, Vol. 29, 1473-1482, 2005. [article6.pdf] © 2005 Elsevier Science. By permission.
dc.relation.haspart Seuranen, T., Karhela, T., Hurme, M., Automated process design using web-service based parameterised constructors, Computer-Aided Chemical Engineering, Vol. 20, 1639-1645, 2005. [article7.pdf] © 2005 Elsevier Science. By permission.
dc.subject.other Chemistry en
dc.title Studies on computer-aided conceptual process design en
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.description.version reviewed en
dc.contributor.department Department of Chemical Technology en
dc.contributor.department Kemian tekniikan osasto fi
dc.subject.keyword case-based reasoning en
dc.subject.keyword conceptual process design en
dc.subject.keyword separation process synthesis en
dc.subject.keyword process life-cycle en
dc.identifier.urn urn:nbn:fi:tkk-007253
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.contributor.lab Laboratory of Chemical Engineering and Plant Design en
dc.contributor.lab Kemian laitetekniikan ja tehdassuunnittelun laboratorio fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse