Optimal Operation of Batch Membrane Processes

این مطالعه بر روی بهینه سازی کلی یک کلاس خاص از فرآیندهای جداسازی غشایی متمرکز است: آنهایی که شامل دیافیلتراسیون دسته ای هستند. شیوه های موجود توضیح داده شده و بهبودهای عملیاتی بر اساس تئوری کنترل بهینه پیشنهاد شده است. بخش اول کتاب به معرفی تئوری فرآیندهای غشایی، کنترل بهینه و بهینه‌سازی دینامیکی می‌پردازد. مسائل جداسازی تعریف شده و مدل‌های ریاضی فرآیندهای غشایی دسته‌ای مشتق شده‌اند. تئوری کنترل بر مسائل بهینه سازی دینامیکی از نقطه نظر مهندسی شیمی تمرکز دارد. روش‌های تحلیلی و عددی که می‌توانند برای درمان مشکلات کنترل بهینه فرآیندهای غشایی مورد استفاده قرار گیرند، شرح داده شده‌اند. بخش دوم متن بر اساس این مبنای نظری است تا راه حل هایی را برای مدل های غشایی با پیچیدگی فزاینده ایجاد کند. هر فصل با اشتقاقی از عملیات بهینه شروع می شود و با مطالعات موردی ادامه می یابد که جنبه های مختلف مسائل کنترلی مورد بررسی را نشان می دهد. نویسندگان راه خود را از مدل شار محدود کننده از طریق مدل‌های تعمیم‌یافته فزاینده برای ارائه یک رویکرد عددی ساده به حالت کلی عملکرد بهینه برای فرآیندهای دیافیلتراسیون دسته‌ای، ارائه می‌کنند. محققان علاقه‌مند به مدل‌سازی فرآیندهای دسته‌ای یا کاربردهای صنعتی بالقوه نظریه کنترل بهینه، این رساله را منبع ارزشمندی از الهام، دستورالعمل و ایده خواهند یافت.

This study concentrates on a general optimization of a particular class of membrane separation processes: those involving batch diafiltration. Existing practices are explained and operational improvements based on optimal control theory are suggested. The first part of the book introduces the theory of membrane processes, optimal control and dynamic optimization. Separation problems are defined and mathematical models of batch membrane processes derived. The control theory focuses on problems of dynamic optimization from a chemical-engineering point of view. Analytical and numerical methods that can be exploited to treat problems of optimal control for membrane processes are described. The second part of the text builds on this theoretical basis to establish solutions for membrane models of increasing complexity. Each chapter starts with a derivation of optimal operation and continues with case studies exemplifying various aspects of the control problems under consideration. The authors work their way from the limiting flux model through increasingly generalized models to propose a simple numerical approach to the general case of optimal operation for batch diafiltration processes. Researchers interested in the modelling of batch processes or in the potential industrial applications of optimal control theory will find this monograph a valuable source of inspiration, instruction and ideas.