Diskreettien reaktioiden mallintaminen jatkuvalla jakaumalla monikomponenttijärjestelmissä

Thumbnail Image

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemiantekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-05-05

Department

Major/Subject

Kemian tekniikka ja prosessit

Mcode

CHEM3050

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

39

Series

Abstract

Tämä kandidaatin työ on kirjallisuuskatsaus kemian prosessiteollisuudessa käytetystä simulointimallista, jossa diskreettejä reaktioita mallinnetaan jatkuvalla jakaumalla monikomponenttijärjestelmässä (engl. continuum lumping, CL). CL-mallinnuksen tarkoitus on yksinkertaistaa monikomponenttijärjestelmien prosessoinnin mallinnusta jakamalla komponentit eri luokkiin niiden samankaltaisten ominaisuuksien perusteella. Työssä perehdytään aiheeseen ensin matemaattisesta näkökulmasta, ja esitellään perusajatus, miten kyseinen mallinnus toimii ja miten komponenttien ominaisuuksia hyödyntäen saadaan monikomponenttijärjestelmien mallinnus yksinkertaistettua. Jakauma- ja saantofunktioilla CL-mallinnus voidaan toteuttaa monikomponenttijärjestelmille. Niiden avulla tarkastellaan monikomponenttijärjestelmän eri komponenttiluokkien muutosta prosessissa jatkuvalla jakaumalla. Työssä käydään läpi kemiallisia prosesseja, joista löytyy onnistunutta näyttöä jatkuvan mallin käytöstä monikomponenttijärjestelmien prosessin mallinnuksessa. Tämä tehdään esittelemällä käytettyjä menetelmiä ja sovelluksia, joita eri prosessien mallinnuksessa on hyödynnetty. Esimerkkiprosessit ovat krakkaus, polymerointi ja pyrolyysi. Työssä esitellään myös muutamia uusia prosesseja ja käyttökohteita, joihin CL-mallinnusta voitaisiin tulevaisuudessa käyttää prosessin simuloinnin keinona. Tähän osioon on valittu sellaisia käyttökohteita, joissa prosessoidaan monikomponenttijärjestelmiä, ja joilla on tulevaisuuden prosessiteollisuuden kannalta merkittävä rooli sekä ekologisesti että taloudellisesti. Tällaisia kohteita ovat mm. hiilen talteenotto ja bioraaka-aineiden prosessointi.

This bachelor's thesis presents a literature review of a simulation model used in the chemical process industry. In this model discrete reactions are modelled with a continuous distribution in a multi-component system. This methodology is called continuum lumping (CL), and its purpose is to simplify the modelling of multi-component system processes by categorizing components into different classes based on their similar characteristics. The thesis initially delves into the subject from a mathematical perspective, introducing the fundamental concept of how this modelling operates and how the properties of components are leveraged to simplify the modelling of multicomponent systems. Essential distribution and yield functions are discussed, which enable the implementation of modelling for multi-component systems. This thesis introduces chemical processes that demonstrate successful utilization of continuous modelling in the modelling of multicomponent system processes. This is accomplished by presenting the methodologies and applications employed in various process simulations. Examples of such processes include cracking, polymerization, and pyrolysis. The thesis discusses several novel processes and applications where CL-modelling could potentially be employed as a means of simulating processes in the future. This section focuses on selected applications involving the processing of multicomponent systems, which are expected to play a significant role in the future of process industries both ecologically and economically. Examples of such applications include carbon capture and processing of bio-based raw materials.

Description

Supervisor

Aromaa, Jani

Thesis advisor

Jakobsson, Kaj

Keywords

continuum lumping, monikomponenttijärjestelmä, prosessien mallintaminen

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202407305148

Collections

[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM