Matematické modelovanie etanolýzy tukov a olejov

Abstract

Etyl ester, oleochemikália s veľkým potenciálom naprieč rôznymi odvetviami, vzniká ako hlavný produkt procesu nazývaného etanolýza. Predložená dizertačná práca sa zaoberá matematickým modelovaním etanolýzy s prihliadnutím na v literatúre zanedbávanú vedľajšiu reakciu - saponifikáciu, ktorá má veľký vplyv na efektivitu výrobného procesu a kvalitu výsledného produktu. Bol navrhnutý a validovaný kvantitatívny model etanolýzy s priaznivou priemernou odchýlkou 0.04 mmol/g od experimentálnych dát získaných pri širokom rozsahu reakčných podmienok (40 ? 60 °C, 0.25 ? 1.0 % hm. NaOH). Tento model bol následne použitý pre simuláciu procesu, optimalizáciu reakčných podmienok a taktiež ako podklad k skúmaniu reakcie v prietočnom systéme pre účely riadenia tohto procesu. Pre jednoduchšie sledovanie reakcie a základnú experimentálnu identifikáciu systému bola vyvinutá off-line metóda využívajúca meranie indexu lomu spracovanej reakčnej zmesi a pre získavanie spätnej väzby v reálnom čase bola vyvinutá on-line metóda založená na FTIR spektroskopii. Tieto monitorovacie metódy boli validované na sade reálnych vzoriek a vykazovali rozdiel nižší ako 3.5 % v porovnaní s referenčnou metódou - plynovou chromatografiou. Získané poznatky boli aplikované pri návrhu a realizácii etanolýzy v prietočnom reaktore, pričom experimentálne dáta z prietočného reaktora boli v zhode so simuláciou navrhnutého modelu. Tento model následne poslúžil pri návrhu PID a MPC riadenia prietočného reaktora, pričom bol overený aj vplyv porúch na tento systém v priebehu riadenia. Táto práca prináša originálne poznatky o etanolýze a jej riadení s potenciálom aplikácie v priemyselnej praxi.