A ЛОГИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДАННЫХ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ КАК ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИННОВАЦИЯ НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСФОРМАЦИИ ТРИГЛИЦЕРИДНОГО СЫРЬЯ В ЭФИРЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Аннотация
Исследование проведено с целью создания логико-математической модели производства эфиров жирных кислот из триглицеридсодержащего сырья, основанной на методах, адаптированных к соответствующим системам, и направленной в конечном итоге на решение задач повышения качества продуктов, создания гибких технологических схем, ориентированных на разнообразие видов сырья и продуктов, без проведения трудоемких и длительных экспериментов. Логико-математическая модель основана на модели расчета UNIFAC в модифицированном виде, которая позволила получить адекватные эксперименту расчетные данные. Модифицированная модель UNIFAC подтверждается комплексом экспериментальных данных, расчет технологических параметров показывает приемлемость в предсказании оптимальных технологических условий. Возможность достижения соответствия расчетных данных экспериментальным показана на примерах применения модели при решении задачи многоступенчатой экстракции свободных жирных кислот из триглицеридсодержащего сырья при оценке состава сырья и жидких фаз в экстракционных системах на разных стадиях проведения процесса экстракции, а также полученных продуктов при использовании метода газовой хроматографии. Обобщенные данные представлены в виде логико-математической модели, которая описывает систему использования расчетных данных, необходимых для производственного процесса. Логико-математическая модель учитывает несколько альтернативных вариантов технологии, включает критерии, по которым происходит выбор варианта технологического процесса. Полученные результаты представляют важный этап на пути развития цифровых производственных технологий и опыта разработки технологических инноваций. Приведенная модель становится основой для перевода технологии трансформации триглицеридсодержащего сырья в эфиры жирных кислот на инновационный уровень, в котором закладывается база для создания киберфизической системы, сочетающая работу инженера-технолога и цифровой системы.
Для цитирования:
Пермякова И.А., Вольхин В.В. Логико-математическая модель применения данных моделирования фазовых равновесий как технологическая инновация на примере технологии трансформации триглицеридного сырья в эфиры жирных кислот. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 4. С. 134-142. DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.6943.
Литература
Yin X., Qi L., Ji J., Zhou J. How does innovation spirit affect R&D investment and innovation performance? The moderating role of business environment. J. Innov. Knowl. 2023. V. 8. N 3. ID 100398. DOI: 10.1016/j.jik.2023.100398.
Ghobakhloo M. The future of manufacturing industry: a strategic roadmap toward Industry 4.0. J. Manuf. Tech. Manag. 2018. V. 29. N 6. P. 910-936. DOI: 10.1108/JMTM-02-2018-0057.
Charpentier J.-C. Modern Chemical Engineering in the Framework of Globalization, Sustainability, and Technical Innovation. Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. N 11. P. 3465-3485. DOI: 10.1021/ie061290g.
López F.J.D., Montalvo C. A comprehensive review of the evolving and cumulative nature of eco-innovation in the chemical industry. J. Clean. Prod. 2015. V. 102. P. 30-43. DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.04.007.
Kazakov A.A., Bessarabov A.M., Trokhin V.E. Development of Equipment Modules for Flexible Technology of High-Purity Inorganic Acids. Chem. Petrol. Eng. 2016. V. 51. P. 597–603. DOI: 10.1007/s10556-016-0092-x.
Pinho L.F., Von Rainer Fabiani L.F., Celeghini N.B.G. A Flexible Technology to Produce Gray Calcined Clays. In: Bishnoi, S. (eds) Calcined Clays for Sustainable Concrete. Singapore: Springer. V. 25. DOI: 10.1007/978-981-15-2806-4_20.
Zhang X., Ming X., Bao Y. A flexible smart manufacturing system in mass personalization manufacturing model based on multi-module-platform, multi-virtual-unit, and multi-production-line. Comp. Indust. Eng. 2022. V. 171. ID 108379. DOI: 10.1016/j.cie.2022.108379.
Hamnas A., Unnikrishnan G. Bio-lubricants from vegetable oils: Characterization, modifications, applications and challenges – Review. Ren. Sust. Energy Rev. 2023. V. 182. ID 113413. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113413.
EPA 800-R-11-002 «Environmentally Acceptable Lubri-cants» United States Environmental Protection Agency, Office of Wastewater Management, November 2011.
Kireeva D.R., Mufteeva N.T., Faizullina S.S., Vlasova L.I., Telin A.G., Dokichev V.A. Production of esters of sucharose and fatty acids in the presence of zeolites modified with cesium carbonate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 1. P. 92–100. DOI: 10.6060/ivkkt.20226501.6406.
Marchetti J.M. Heterogeneous esterification of oil with high amount of free fatty acids. Fuel. 2007. V. 86. P. 906-910. DOI: 10.1016/j.fuel.2006.09.006.
Lee K.Y., Peters C.A. UNIFAC modeling of cosolvent phase partitioning in nonaqueous phase liquid-water sys-tem. J. Environ. Eng. 2004. V. 130. N 4. P. 478-483. DOI: 10.1016/j.envpol.2007.10.001.
Esipovich A.L., Rogozhin A.E., Belousov A.S., Kanakov E.A., Otopkova K.V., Danov S.M. Liquid–liquid equilib-rium in the systems FAMEs + vegetable oil + methyl alco-hol and FAMEs + glycerol + methyl alcohol. Fuel. 2018. V. 217. P. 31-37. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.12.083.
Bacicheti J.M.O., Machado G.D., Cabral V.F. Liquid–liquid equilibrium calculations of systems containing vege-table oil + fatty acids + ethanol + water using new parameters for the unifac subgroups of ethanol and water. Fluid Phase Equilibria. 2021. V. 548. ID 113182. DOI: 10.1016/j.fluid. 2021.113182.
Batista E., Monnerat S., Stragevitch L., Pina C.G., Goncalves C.B., Meirelles A.J.A. Prediction of liquid-liquid equilibrium for system of vegetable oils, fatty acids and ethanol. J. Chem. Eng. Data. 1999. N 44. P. 1365. DOI: 10.1021/ je9900169.
Hirata G.F., Abreu C.R.A., Bessa L., Ferreira M.C., Batista E.A.C., Meirelles A.J.A. Liquid-liquid equilibrium of fatty systems: a new approach for adjusting UNI-FAC interaction parameters. Fluid phase Equilib. 2013. V. 360. P. 379-391. DOI: 10.1016/j.fluid.2013.10.004.
Roosta A. New group interaction parameters of the UNI-FAC model for the solubility of water in fatty acid methyl esters and biodiesel. Fuel. 2018. V. 220. P. 339-344. DOI: 10.1016/ j.fuel.2018.02.024.
Permyakova I.A. Vol’khin V.V., Kazakov D.A., Voroni-na N.S. Algorithm for calculating phase equilibria in sys-tems including higher fatty acids, triacylglycerols and low molecular weight alcohols. Theoretical foundations of chemical technology. Theor. Osnovy Khim. Tekhnol. 2018. V. 52. N 6. P. 676-688 (in Russian). DOI: 10.1134/S0040357118060106.
Silva D.I. S., Mafra M.R., Silva F.R., Ndiaye P.M., Ramos L.P., Filho L.C., Corazza M.L. Liquid–liquid and vapor–liquid equilibrium data for biodiesel reaction–separation systems. Fuel. 2013. V. 108. P. 269-276. DOI: 10.1016/j.fuel. 2013.02.059.
Baranov D.A. Processes and apparatuses of chemical technology. SPb.: Izd. Lan’. 2016. 408 p. (in Russian).
Maximo G.J., Ferreira M.C., Shiozawa S., Bessa L.C.B.A., Meirelles A.J.A., Batista E.A.C. Liquid–Liquid and Vapor–Liquid–Liquid Equilibrium in Food Processes. Thermodynamics of Phase Equilibria in Food Engineering. Academic Press. 2019. P. 275-334. DOI: 10.1016/B978-0-12-811556-5.00007-7.
Kulkarni M.G., Dalai A.K. Waste cooking oil – an economical source for biodiesel: a review. Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. P. 2901-2913. DOI: 10.1021/ie0510526.
Permyakova I.A., Volkhin V.V., Leontieva G.V. Processing of fatcontaining waste of different composition using flexible type technology. Butlerov. Soobsch. 2020. V. 61. N 3. P. 66-78 (in Russian). DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/20-61-3-66.
Meshalkin V.P. Enginering scientific methods of energy аnd resource effective intensive chemical process systems in digit. Economy conditions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 8. P. 6–23. DOI: 10.6060/ivkkt.20216408.6423.
