Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Tiede ja tutkimus » Väitös Oulun yliopistossa: Erotusprosessien mallinnus kehittyneillä työkaluilla

Oulun yliopisto

Väitös Oulun yliopistossa: Erotusprosessien mallinnus kehittyneillä työkaluilla

Tiedote.
Julkaistu: 10.03.2014 klo 13:38
Julkaisija: Oulun yliopisto

Erotusprosessien mallinnus kehittyneillä työkaluilla

Väitöstyössä kehitettiin kemikaalien valmistuksen osaprosessien suunnitteluun ennustuskykyisiä matemaattisia malleja. Kemiallisiin prosesseihin, kuten biojalostamoihin, kuuluu luontaisena osana tuotettavien kemikaalien ja raaka-aineiden erottaminen toisistaan. Näiden erotusprosessien suunnittelu vaatii pitkälle vietyjen matemaattisten kuvausten eli mallien käyttöä. Mallien käytöstä saadaan suurin hyöty, jos niillä voidaan ennustaa luotettavasti esimerkiksi mitä erotusprosessissa tapahtuu, jos jokin tuotantoon vaikuttava tekijä muuttuu.

Analogiaa tämän väitöskirjan päätavoitteelle voi hakea esimerkiksi ilmastonmuutoksen etenemisen ennustamisen keskeisestä kysymyksestä: Miten havaittu ilman hiilidioksidi­pitoisuuden lisääntyminen vaikuttaa tulevaisuudessa havaittuun säähän ja ilmastoon? Jotta tämän tyyppiseen kysymykseen voidaan vastata ilmastotutkimuksessa, tai erotusprosessien suunnittelussa, tulee molemmissa olla käytettävissä hyvin kattava kokeellinen aineisto havaittujen muutosten vaikutuksista tai ennustuskykyinen matemaattinen malli ja muodostetun mallin ratkaisuun soveltuva menetelmä. Ensimmäistä vaihtoehtoa ei voida yleensä käytännössä toteuttaa, joten ennustuskykyisen mallin käytön voidaan katsoa olevan paras saatavilla oleva vaihtoehto vaikutusten selvittämiseksi.

Erotusprosessien mallinnus on kehittynyt viime vuosikymmeninä nopeasti tietokoneiden laskentakapasiteetin lisääntymisen seurauksena. Tästä huolimatta tälläkin hetkellä on useita kohteita, joissa prosessin käyttäytymistä ei voida ennustaa siten, että käytettävissä olisi sekä yleisesti todennettuihin ilmiöihin perustuva malli että mallin ratkaisuun soveltuva luotettava menetelmä. Tässä väitöstyössä valittiin tarkasteltaviksi kohteiksi neste-neste-erotuksen ja kalvoerotuksen kuvaukseen käytettäviä malleja. Neste-neste-erotusta kuvaavien mallien erityispiirteenä on ollut perinteisesti, että niitä ei voida ratkaista luotettavasti ilman suhteettoman pitkän laskenta-ajan käyttöä, kun taas kalvoerotuksen tapauksessa riittävän ennustuskykyisiä malleja ei ole yleisesti saatavilla.

Tästä johtuen väitöstyössä kehitettiin neste-neste-erotusmallien ratkaisuun uusi menetelmä, rajoitettujen homotopiamenetelmien muunnos, joka kykenee luotettavasti ratkaisemaan faasistabiilisuusongelman. Menetelmän luotettavuus todennettiin useissa neste-neste-erotusta kuvaavissa esimerkeissä. Kaasujen kalvoerotuksen kuvausta varten kehitettiin kalvon aineensiirtoa kuvaava malli. Aineensiirtoon käytetyn mallin ennustuskyky havainnollistettiin biomassan kaasutuksen tuotevirtaa kuvaavan seoksen erotuksessa, kun kalvon materiaalina käytettiin erästä zeoliittirakennetta.

Kokonaisuutena voitiin todeta, että tarkasteltujen erotusprosessimallien ennustavuutta voidaan parantaa yhdistämällä malli, jolla on sekä selkeä ilmiöpohja että luotettava ratkaisustrategia. Lisäksi mallien käytettävyys erotusprosessien suunnittelussa on parantunut työn tulosten pohjalta.

- - -

Diplomi-insinööri Jani Kangas väittelee Oulun yliopistossa 14.3.2014. Prosessitekniikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Separation process modelling. Highlighting the predictive capabilities of the models and the robustness of the solving strategies (Erotusprosessien mallinnus. Mallien ennustuskyky ja ratkaisustrategian luotettavuus). Vastaväittäjänä toimii professori Rajamani Krishna (Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences, University of Amsterdam, Alankomaat) ja kustoksena professori Juha Tanskanen. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla Kuusamonsalissa (YB 210) kello 12.

- - -

Oppiarvo ja nimi:
Diplomi-insinööri Jani Kangas

Syntymäaika ja -paikka:
1977 Kokkola

Yo-tutkintovuosi ja koulu:
1996, Kiviniityn lukio, Kokkola

Nykyinen työpaikka:
Oulun yliopisto
050 4677 460

Tiedekunta ja yksikkö:
Teknillinen tiedekunta, prosessitekniikan koulutusohjelma
0294 480 000

Väitöskirjan www-osoite: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-0376-8

Hae kategoriasta

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs