Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények 77 Vegyészmérnök tudomány szerepe a fenntartható felődésben II. rész, Környezetbarát kéma technológa rendszerek tervezése, ú típusú kéma rendszerek alkalmazása, az optmálás korszerű matematka módszere INCZÉDY János Pannon Egyetem, 8201 Veszprém, Pf. 158. A hazánkban úttörő munkát végzett, fatalon elhunyt, Fonyó Zsolt emlékének tszteletére 25.26 A közlemény első részében 9 smertettük a legutóbb évtzedben kfelesztett, nagy hatékonyságú, ntegrácós tervezés módszereket, melyeknek felhasználásával az energa- és anyagtakarékos kéma technológa elárások tervezése és a megvalósított rendszerek működésének ellenőrzése bztonságosan megvalósítható. A fenntartható felődést szolgáló kéma technológa elárásoknak azonban nem csupán energa- és anyagtakarékosnak kell lennük, hanem környezetbarátnak s, vagys olyannak, mely a környezetet sem haszontalan hulladékkal, sem egészségre és a környezetre káros gáz és folyadék kbocsátással nem szennyez. Ennek megvalósítása pedg azt gényl, hogy a technológa elárások során keletkező melléktermékek úrahasznosítása a rendszeren belül maxmáls, a környezetre káros anyagok kbocsátása pedg mnmáls legyen. Ezért a tervezés során fontos fgyelembe venn a technológa folyamat során keletkező melléktermékek, hulladékok (fzka vagy kéma) funkcós tuladonságat, és a melléktermékek, hulladékok úrafeldolgozásának, hasznosításának technológáát meg kell tervezn. Ehhez pedg az kell, hogy a tervezés vezérlő paramétere a feldolgozandó anyagok funkcós tuladonsága legyen. A IV. feezetben a tuladonság ntegrácó alkalmazásának módszerét mutatuk be, melynek segítségével a maxmáls úrahasznosítást és mnmáls káros anyag kbocsátást garantáló technológa megtervezhető. Megegyezzük, hogy nemcsak a hasznos funkcós tuladonságú termékek, de a káros szennyezőket tartalmazó hulladékok kezelése során s a tuladonság mértéke a mérvadó, ugyans a megengedett határokat s tuladonság mérőszámaként, (ph, toxctás, színezettség, stb.) adák meg. A tuladonság ntegrácó nem csak a környezetbarát technológák tervezése során hasznos, de az ú típusú, anyagtechnológa rendszerek tervezésének során s. A funkcós tuladonságokkal rendelkező, különleges anyagszerkezetű, különleges mnőségű, ú típusú anyagok: fényvezetőszálak, hatóanyagok, ntellgens anyagok és a nanotechnológa eszközök, gyártástechnológáának tervezése és optmálása, a tuladonság ntegrácó segítségével bztonságosabbá tehető és nagy mértékben meg s gyorsítható. IV. Környezetbarát kéma technológa rendszerek tervezése tuladonság ntegrácóval 10 Tuladonság alapú Pnch analzs 10 Az par folyamat rendszerek nagy része működése során nagy mennységű, külső forrásból származó, költséges anyagokat (oldószereket stb.) használ fel, mely egyes műveletek során csak részben veszít hatékonyságából és egyéb belső forrásból származó hulladék anyagokkal kombnálva ura felhasználható. Olyan esetekben, mkor a felhasználhatóság kzárólag az anyag tuladonságától és nem kéma összetételétől függ, célszerű az ntegrálást a funkcós tuladonság mennység értéke szernt elvégezn. A műveletek hálózatából álló rendszerekben rendszernt több belső forrás áll rendelkezésre, melynek árama úrahasznosítható. Az áramokat különböző fogadó, nyelő egységekbe vezetük úrafelhasználás célából. Az áramoknak van G tömegsebessége és p tuladonság értéke, mérőszáma, mely utóbbra az alább megkötés érvényes: p mn p p (12) be max A megkötés ada meg az egyes nyelőkbe uttatható áramok tuladonság határat. Feladatunk az, hogy a források áramat nyelőkbe vezessük, ahol a keveredés megtörténk. Az áramok megosztását, a nyelők sorrendét, összekapcsolását, úgy kell kalakítan, hogy csak mnmáls külső forrásból származó frss anyagra legyen szükség, és a szennyező kbocsátás mnmáls legyen. Összekeverés során a bevtt tuladonságmennység értékét az összekevert áramok tömegsebessége és tuladonsága szaba meg: G ψ ( p ) = G ψ ( p ) G = G (13) T T ψ a tuladonság-keverés operatora. [Ha a tuladonság pl. sűrűség, úgy ψ ( p ) = 1/ p )]. Az dőegység alatt átadott tuladonság tartalom (mennység): M = G ψ ( p ) (14) A nyelő keverő egységekre érvényesek az alább operátor határértékek: ψ mn ψ be ψ max (15) A külső frss forrás a legobb tuladonságú, tehát ψ frss ψ be ψ max ψ frss = ψ ( p frss ) (16) Egy nyelő maxmáls tuladonság tartalma pedg: M = ψ (17) max G max mely, megszaba a források által bevhető maxmáls tuladonság mennységét. Pnch analízs elkészítésének lépése a következők: (1) Összeállítuk a nyelők áramlás sebesség és megengedett tuladonságtartomány adatat. Lásd a (12) feltételt. Kszámítuk a tuladonság operátor maxmáls értékét, és az
78 Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények dő egység alatt megengedett maxmáls átvhető tuladonság mennységét. Lásd a (14) egyenletet. Végül sorba állítuk a nyelőket növekedő ψ max szernt. Lásd (16) egyenletet. (2) Megszerkesztük a nyelő kompozt görbét: a kívánt G és a (17) egyenlettel kszámított, maxmáls tuladonság tartalom smeretében úgy, hogy mndenegyes nyelőnek, növekedő sorrendben, elkészítük a dagramát, sebesség és átvtt mennység koordnátákkal,. Az így kapott emelkedő egyenes szakaszokból késztük el. szuperpozícóval, a nyelők kompozt görbéét. Lásd 6. Ábra. (3) Kszámítuk a frss áram ránytangensének értékét (16) szernt és berazoluk a dagramba a frss áram vonalát, mely az orgóból ndul és ψ frss ránytangenssel emelkedk. Lásd 6. ábra. (4) Összeállítuk mndenegyes forrás sebesség és tuladonság adatat. A tuladonság operátor funkcós alakának segítségével kszámítuk valamenny forrás ψ operátorát. A forrásokat növekedő operator szernt állítuk sorba, és kszámítuk mnden forrás M tuladonság tartalmát. Lásd a (14) egyenletet. (5) Ezután a G sebesség és ψ operator adatokból felrazoluk növekedő sorrendben a források emelkedő vonalát, mad ezekből, fgyelembe véve a nyelők (felavítandó áramok) maxmáls tuladonság gényét (lásd (17) egyenletet) szerkesztéssel és egymásra helyezéssel, elkészítük a források kompozt görbéét. Lásd a 6. ábrát. 6. Ábra. Nyelő- forrás kompozt görbe készítése. (6) A források kompozt görbéét bal rányban elcsúsztatuk a frss vonalág, úgy, hogy az mndg a nyelő kompozt görbe alatt maradon és a forrás kompozt görbéével egyetlen pontban, a pnch pontban, érntkezzen, az átfedő tartományban. Ezután a dagramból meghatározzuk a pnch pont helyét, továbbá a frss forrás fogyasztás, és a szennyező kbocsátás mnmáls értékét. Lásd a 7. ábra dagramának bal alsó részét, lletve felső obb oldal részét. A források szolgáltaták a dús áramokat (D 1, D 2,..) a nyelők pedg a híg áramokat (H 1, H 2,... ). A külső (frss) forrás dús áramának elölése: D 0. Műveletek hatására a híg áramok ósága fokozódk, hasznos tuladonság tartalma növekszk, a dús áramoké pedg csökken. A fenntartható felődés szempontából rendkívül fontos úrahasznosítás megvalósításának tervezéséhez, a Pnch analízs számos értékes nformácót szolgáltat. Pnch pontban a nyelők kumulatív árama által felvehető maxmáls tuladonságtartalom megegyezk a források 7. Ábra. Tuladonság alapú anyaghasznosítás Pnch dagrama. kumulatív tuladonságtartalmával. A pont alatt kerül felhasználásra a frss külső forrás. A pont felett vszont a belső forrásokból származó úrahasznosított, és a rendszerből kbocsátott tuladonság tartalom elentkezk. A külsőforrás gény és a hulladék kbocsátás csökkentése megvalósítható a művelet-hálózat ésszerű tervezésével, ha az alább szabályokat szem előtt tartuk: (1) Pnch pontban tuladonság tartalom nem mehet át. (2) Hulladék kbocsátás, Pnch alatt, és (3) frss forrás használata Pnch felett, nem lehetséges. Vszont, ha azt találuk, hogy a pnch alatt kevés a felhasználható forrás, a pnch felett pedg felesleg van, úgy nyelő szakaszok vhetők alulról a pnch fölé, és forrás szakaszok aláa. A (15) feltétel határanak ésszerű módosításával, mnd a frss felhasználás, mnd pedg a hulladék kbocsátás mértéke mnmálsra csökkenthető. Foo, Kazantz, El-Halwag, Mannan 11 dolgozatukban ó példát mutaták be a tuladonságalapú művelettervezésnek akkor, ha az egyébként hulladék-kbocsátásra kerülő, de értékes tuladonságot hordozó anyagok úrahasznosítását kell megtervezn és megvalósítan. Egyk esetben fémfelületek oldószeres zsírtalanítása során használt, részben kmerült oldószerelegyek regenerálásának, lletve úrahasznosításának technológáát, másk esetben pedg, mnőség papírgyártás során keletkező seletes, törtfényű (broke), árnyas pulpok felavítására kívántak alkalmas, és hulladékfeldolgozás szempontából optmáls technológát megtervezn. Első esetben a tuladonság tartalom követésére alkalmas mérőszámként, (rögzített hőmérsékleten) az oldószerelegy Red-féle gőznyomását (p gőz ), a másodk esetben pedg a pulpok fehér fényt vsszaverő készségét kfeező, MgO-ra vonatkoztatott reflektvtását (R), választották. Alábbakban szemléltetük mndkét esetben, a mérőszámok keverés szabályát, továbbá a tuladonság operátor és mérőszám összefüggését leíró egyenleteket. (18) (19)
Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények 79 (20) (21) Említett szerzők 11 a grafkus szerkesztéssel készült analízs dagramból vett adatok felhasználásával megvzsgálták és algebra számításokkal meghatározták, a szakaszokra bontott nyelők és források tuladonság tartalmának felesleg és defct értéket, mad az áramok összes lehetséges megosztásának és összekapcsolásának feltételezésével készített. szuperszerkezetű modellt korszerű számítógép optmáló program segítségével vzsgálták meg. Ennek eredményképen határozták meg azt az optmáls konfgurácót, mely a legksebb külső forrás fogyasztást gényl és hulladék kbocsátása a legksebb FÜGGELÉK F.1. Ú típusú segédanyagok és környezetkímélő technológák A fenntartható felődés megvalósításához nem elegendő a elenleg hagyományos technológák tervezésének optmálása és a hulladékok feldolgozására és felhasználására hatásos úabb, elárások kfelesztése. Feltétlenül szükség van olyan alapvetően ú technológa elárások kfelesztésére s, melyek eleve óval ksebb tömegű (víz-, oldószer-, szemcsés szlárd) anyagáramok felhasználását és regenerálását génylk, és a felhasznált anyagok az egészségre nem károsak, a környezetet nem szennyezk és gyakorlatlag regenerálás nélkül úra felhasználhatók. Ionos folyadékok Az onos folyadékok 100 C alatt hőmérséklet tartományban s folyékony halmazállapotú, nem llékony, (ks gőztenzóú), nem gyúlékony, ó oldóképességű szerves sók. A katon mdazólum-, prdínum-, ammónum-, foszfónum származék, az anon pedg a klordtól kezdve a tetrafluorborátg nagyon változatos lehet. Előnyösen használhatók a hagyományos oldószerek helyett, poláros vegyületek oldószereként, reaktorban leátszódó szntézs reakcók, vagy kétfázsú elválasztás műveletek megvalósítása során. Regenerálásuk, mnthogy nem desztllácóval, hanem érntkeztetéssel történk, nem energa gényes és rendszernt hulladékmentes s. A BASF (Ludwgshafen) üzemeben az etox-dfenl-foszfn és a detox-fenl-foszfn előállítása, a dfenl-klór-foszfn, ll. másodk esetben, a dklór-fenl foszfn etanollal történő reakcóával történk, mad azt a sósav megkötése és eltávolítása követ. Utóbb lépésekhez korábban ammónát, vagy metlamnt használtak. Legúabban azonban a sav megkötést mdazol alapú onos folyadékkal (Basl ) végzk. Ezzel skerült az energa- és anyag felhasználást a korábbnak néhány %-ára, a hulladék kbocsátást pedg korábbnak felére csökkenten. 12 Fluoros kétfázsú rendszerek alkalmazása szerves szntézsek során. Egyes folyadék halmazállapotú, szerves perfluor vegyületek olyan tuladonságokkal rendelkeznek, melyek kválóan hasznosíthatók az ú típusú, környezetbarát kéma technológák megvalósítása során. Nem bomlékony, stabls, nem degradálódó, hdrofób anyagok, melyek vízzel és az általánosan használt szerves oldószerek nagy részével, szobahőmérsékleten nem elegyednek, de egyes oldószerekkel nagyobb hőmérsékleten homogén elegyet alkotnak, szuperkrtkus CO 2 -ban kválóan oldódnak, és a gázokat s oldák. A perfluor- és szerves- oldószeres, kétfázsú, rendszer alkalmazásának felfedező Horváth T. István és Rába József voltak, akknek közleménye 1994-ben elent meg. 13 Kataltkus szntézs során, kétfázsú rendszer alkalmazása esetén, szobahőmérsékleten a katalzátor-vegyület a perfluor fázsban, a reakcóban résztvevő alkotók pedg a vele érntkező szerves oldószeres fázsban oldott állapotban vannak elen. Felmelegítés hatására a két fázs egymással homogén fázst alkot, a reakcó leátszódk, mad lehűtés és két fázs megelenése és elválasztása után a reakcó termék(ek) egyszerű módon megkaphatók és a katalzátor s vsszanyerhető (pl. szlárd fázsú szelektív extrakcóval). Perfluor oldószerek: dekafluor-pentán; perfluor-hexán; hexafluor benzol, stb. Perfluor katalzátor: bsz[trsz(3-perfluor decl) fenl) foszfn] palládum(ii) dklord, stb. Perfluor lgandum: trsz[3-(perfluordecl)fenl] foszfn, stb. Perfluor reagens: perfluor-oktl-odd; perfluor-1-oktanol, stb. Szntézs megvalósítása fázsok között katalzátorátvtel segítségével. A hagyományos szerves kéma technológák átalakításának egyk legsürgetőbb feladata a kéma reakcók leátszódásához elengedhetetlenül szükséges egységes fázst bztosító, nagy mennységű oldószer költséges regenerálásának kküszöbölése. Sok évvel ezelőtt, mkor a kfnomult oncserés technkák megszülettek és széles körben par alkalmazást nyertek, ígéretesnek tűnt az a felfedezés, hogy oncserélő hordozón megkötött fémonok, mnt homogén redox katalzátorok előnyösen használhatók, mert a reakcóelegyből bármkor, rendkívül egyszerűen, maradék nélkül eltávolthatók. 14 Az úabban alkalmazott, fázsok között katalzátor-átvtelt, a reagenst és/vagy katalzátort tartalmazó vzes fázsból, a szubsztrátumot tartalmazó, szerves oldószeres fázsba, olyan szerves reagens lletve folyékony oncserélő (pl. tetrabutlammónum-bromd,, vagy tetrabutl foszfonumklord) segítségével végzk, mely mndkét fázsban oldódk.. Átvvő katalzátorként, fent említetteken kvül alkalmazhatók egyes korona-éterek és poletlénglkol s. Így homogén fázsban halogénezés, alklezés, oxdácós, redukcós, stb. reakcók hathatók végre, kedvező sebességgel, vszonylag alacsony hőmérsékleten, költséges, vízmentes oldószerek alkalmazása és költséges regenerálása nélkül. 15
80 Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények F. 2. Optmálás korszerű matematka módszere Amnt az a közlemény első részének 1.feezetében 9 olvasható: a legobb hatékonyság ellemző értékek elérése és meghatározása célából, a tervezett folyamat rendszer működését, egyrészt a különböző, belső szerkezet megoldások (különböző konfgurácók, kapcsolás sorrendek, esetleg más, alapelvében eltérő, ú típusú elválasztás elárás, segédanyag, alkalmazása stb.) szempontából (szerkezet optmálás), másrészt pedg, a különböző bemenő működtetés paraméter értékek tartományában elentkező vselkedése szempontából (paraméter optmálás), kell megvzsgáln. A lehetséges kombnácók nagy száma matt, gyakran megvalósíthatatlannak tűnő, számítást olyan szuperszerkezetű hálózat terv és olyan különleges algortmus segítségével lehet csak megvalósítan, melyben mnden számbaöhető művelet típus, mnden kapcsolat lehetőség, stb. szerepel, de végül s a hálózat terv, a számítások eredményeképpen, az egyetlen optmáls rendszer méretére ksebbíthető. A legúabb optmálás elárások olyan algortmust alkalmaznak, melyben a nagyszámú szerkezet változatok gen-nem (logka) értékenek és a működés paraméterek folytonos értékenek egymás mellett elenlevő tengerében a célfüggvény (pl. költség, szennyező kbocsátás, stb.) mnmalzálását úgy végzk el, hogy az eredménytér eleme közül menetközben mndazokat, melyeknek elenléte logkalag nem megengedhető, vagy korlátot lépnek át és a cél elérése szempontából nem relevánsak, ktörlk, és végül s egy kevésbé komplex, optmáls technológa szerkezetet és rendszert elölnek k. Hozzáférhető számítógép programok A legutóbb évtzedekben kugróan megnövekedett a száma a forgalomba kerülő, nagytelesítményű, sok változós, bonyolult összetételű rendszerek működésének vzsgálatára alkalmas, számítógépes programmoknak. 16 A NIST (Natonal Insttut of Standards and Technology) Matematka és Informatka Dvízóának program kínálata: a GAMS ( Gude to Avalable Mathematcal Software) rendkívül gazdag 17. Ezek közül elsősorban a MINLP (Mxed-Integer Non-Lnear Program) vegyes egészszámú nemlneárs programot, és a legúabb, globáls (teles rendszert átfogó szemléletű), modellek alkalmazását érdemes megemlíten. Utóbb csoportba tartozk pl. a GDP (Generalzed Dsunctve Programmng) csomag, melyben a teles rendszer leírására konkrét, bnárs és folytonos változókat egyaránt tartalmazó, egységes függvényt állítanak elő, melyre három megkötés (korlát) érvényes. A MINLP programok változata A kéma technológa rendszerek tervezése során feltétlenül szükséges MINLP program alkalmazása ahhoz, hogy a technológa rendszerek dszkrét szerkezetének és folytonos paraméterenek optmálása egydeűleg legyen megvalósítható. A megoldásra a legutóbb évtzedek során, számtalan próbálkozás történt, és számos elárás (algortmus) született. Napankban, mnt felebb s utaltunk rá, a hozzáférhető programcsomagok száma elentős, és továbbra s növekedőben van. A pac változó kívánalmanak megfelelően egyes fontosabb technológa rendszerek (pl. desztlláló, vagy szennyvízkezelő üzemek) tervezéséhez kész csomagok kaphatók. A megoldás elárásoknak algortmusoknak számos válfaa van, de egyszerűsített alapelvük a következőképen fogalmazható meg: Z (mn) = f ( x, y) (22) h ( x, y) = 0 (23) g ( x, y) 0 (24) x X, y {0,1} Z a célfüggvény, pl. összköltség, melynek mnmumát keressük. x-el a folytonos változókat (pl. állapothatározó), y-al a dszkrét (pl. gen nem) változókat elöltük. A h elű, a rendszer telesítményét megszabó, kéma és termodnamka egyenletekkel leírható kapcsolatok függvénye, a g egyenlőtlenség pedg a változók megengedhető tartományát, korlátat szaba meg. X és {0.1} a tartományok (dobozok) határa. A feladatmegoldás algortmusa a folytonos változókat tartalmazó lneárs rendszerek szélsőérték keresésére szolgáló, a kísérlettervezésben ól smert, számos kézkönyvben, tankönyvben megtalálható, vszonylag egyszerű szmplex módszer algortmusából felődtek k. A Dantzg-tól származó 18, 1947 óta smert, szmplex módszer, az egyk legegyszerűbb és leggyorsabb elárás lneárs rendszerek optmálására, cél-függvények szélső értékének meghatározására. Alapelve a következő: 19 z = f ( x1, x2... xn) (25) A polnommal felírható, konvex célfüggvény z értéke n számú, x változótól függenek. A szélső értékek a több dmenzós eredménytérben, zárt poléder csúcsan elennek meg. (Két dmenzós síkon háromszög, háromdmenzós térben tetraéder csúcsan.) Mnmum keresés esetén, ésszerű algortmus szernt végg tapogatva az eredménytáblán levő pontokat, vszonylag rövd úton, gyorsan megtalálható a teles rendszerre érvényes, valód mnmum érték. (Legegyszerűbb esetben, ha az eredménytér kétdmenzós sík, és mnmumkeresés a feladat, a háromszög csúcsan lévő értékek közül a legnagyobbat kdobuk és helyébe, tükrözéssel ú értéket teszünk. A lépéseket mndaddg folytatuk, míg a legksebb értékhez nem utunk.) A pontosság és megbízhatóság érdekében a keresés utolsó szakaszában a krtkus eredménytértartományt szorosabban s átvzsgálhatuk, és terácót s végezhetünk. A dgtáls számítógépek felődésével nem csak a szmplex módszer telesítőképessége volt nagy mértékben fokozható, de az optmumkeresés a nem lneárs rendszerek vzsgálatára, végül pedg a vegyes egészszámú, vagys folytonos és dszkrét változókat egyaránt tartalmazó, nem lneárs rendszerek vzsgálatára s ktereszthetővé vált. A vegyes egészszámú program megvalósítását elsősorban a hatvanas évek óta smert, Branch & Bound (korlátozás és szétválasztás) program 20 alkalmazása tette lehetővé. Ennek működés alapelve az, hogy a vzsgálandó eredménytér pontaból ks lokáls csoportokat képezünk és azokat elfogadhatóság és értékelhetőség szempontából külön-
Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények 81 külön vzsgáluk meg. Ha az így kapott értékek nagyobbak, mnt a felső korlát, úgy azokat törölük. Ha az érték a csoportban legksebb, és ksebb mnt az eddg talált értékek, úgy azt megtartuk. A nem értékelhetőket úra vzsgáluk. Az algortmus óságától függ, hogy mlyen gyorsan lehet az gazolt, valód mnmum értéket megtaláln. 21 A folyamatos rtkítás ellenére, abban az esetben, ha az egészszámú változók száma a folytonos változókéhoz képest nagy és nagyszámú, többezres nagyságrendű adatot tartalmazó eredménytér vzsgálatáról van szó a számítás dő génye már rendkívül naggyá válk. Az egészszámú számítástechnka alkalmazásával ugyans a csúcsok (szélső értékek) pontos helyének meghatározása gondot okoz, mert a csúcs többnyre két egészszám között helyezkedk el. Ennek a problémának megoldására született meg a 80-as években a Branch & Cut (szétválasztás és metszés) program 22. Ez lehetővé tesz, hogy az eredménytér burkoló hálóának csúcsa közelében, síkokkal metszéseket végezzünk, melyeknek segítségével az egészszámú eredmények a felszínre kerülve értékelhetőkké válnak. Így mód van a helyek, értékek pontos meghatározására. A letapogatással végzett optmum keresés során gyakran előfordul, hogy a rendszerben több hely mnmum s elentkezk. Utólagos összehasonlító elárás segítségével dönthető el, melyk a teles rendszerre érvényes globáls mnmum. Ma már a vegyes egészszámú nem lneárs rendszerek optmálásának számítógépes programa megoldottnak teknthető. A elenleg folyó kutatások most főleg arra rányulnak, hogy az optmálás, elszakadva a fent lert egymásra épülő algortmusok alkalmazásától, egységes szerkezetű, globáls szemléletű, egyszerűsített logka program alkalmazásával legyen megvalósítható. Megegyzés A két részben megrt rodalm összefoglaló, amnt az a címoldalon levő dedkácóból ktűnk, elsősorban azzal a céllal készült, hogy megemlékezzünk Fonyó Zsolt 25,26 kollégánk úttörő munkásságáról. Ugyanakkor a megírás késztetéséhez az a szándék s hozzáárult, hogy a haza kémkus társadalom fgyelmét rárányítsa azokra a legutóbb évtzedekben vlágszerte elért eredményekre, melyek messze túlmenően a vegypar nap gondanak megoldásán, elsőrendű szerepet átszhatnak az egész emberség megmaradását fenyegető katasztrófák elhárításában, és övőnk alakulásának tervezésében s. A Teremtő sok mlló évvel ezelőtt alakította k csodálatos Vlágunkat, melyet az emberség szédületes kapzssága, egyre fokozódó mértékben zsákmányol k és tesz tönkre. A Vlág szépségének fenntartása és megtartása mndannyunk érdeke és felelőssége s. Hvatkozások 9. Inczédy, J. Magyar Kéma Folyórat 2007, 113, 13-19. 10. Kazantz, V.; El-Halwag M. M. Chem. Eng. Prog. 2005, 101, 28-37; www.cepmagazne.org (2005.Aug.) 11. Foo, D. C.Y,; Kazantz, V.; El-Halwag, M. M.; Mannan, Z.A. Chem.Eng.Sc. 2006, 61, 2626-2642. 12. Salng, P.R. (BASF, Ludwgshafen): Strateges for sustanable development of chemcal synthess wth the eco-effcency analyss and see-balance, 1st European Chem. Congress, Budapest, 30. 8. 2006. 13. Horváth, I.T.; Rába, J. Scence 1994, 266, 72. 14a. Inczédy, J. Analytcal Applcaton of Ion Exchangers, Pergamon Press, Oxford, 1966, p.82. 14b.Erdey, L.; Inczédy, J.; Markovts, I. Talanta 1980, 4. 25; 15. Chem Fles, Vol. 1.. No 7. www.sgma-aldrch.com/fluka 2006. 16. Grossman, I.E.; Caballero,.J.A.; Yeomans; H. Advances n mathematcal programmng for the synthess of process systems (Department of Chemcal Engneerng, Carnege Mellon Unversty, Pttsburgh, PA 15213, USA, PDF copy, 2003. 17. NIST: Gude to Avalable Mathematcal Software.<http: //gams.nst.gov > 18. Dantzg, G.B. Lneare Programmerung und Erweterungen. Sprnger Verlag, Berln, 1966. 19. Doerffel, K.; Eckschlager, K. Optmale Strategen n der Analytk, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffndustre, Lepzg, 1981. 20. Land, A.H.; Dog; A.G. Econometrca 1960, 28, 497-520. 21. Sager, S. Numercal methods for mxed-nteger optmal control problems (Thess), Interdscplnary Center for Scentfc Computng, Unverstāt Hedelberg, 2005, PDF copy 22. Nemhauser, G.; Wolsey, L. Integer and combnatoral optmzaton,wley Interscence,1988, ISBN 0-471-35943-2. 23. Pntér, J.D. GAMS/LGO Nonlnear solver sute: key features, usage, and numercal performance,2006, http: //www.google.hu/search?hl=hu&q=mxed-integer+nonlnear +Programng%2C+Pruessner%2C+GAMS&btnG=Google+k eresés&meta= 24. Venkatasubramanan, V.; Polts, D.N.; Patkar, P.R. AICH Journal 2006, 52, 1004-1009. 25. Fonyó, Zs. Integrált vegypar rendszerek folyamatszntézse. Akadéma lev.tag, székfoglaló előadás, 1999.2.16. 26. Fonyó, Zs. A vegypar folyamattervezés koncepconáls khvása. Akadéma r.tag, székfoglaló előadás, 2004.11.16. The essental role of the chemcal engneerng scence n the sustanable development, Part 2. Followng the descrptons of the optmsaton procedures of the economc energy and materal consumpton n the chemcal technologcal processes, ntroduced n the frst part of the artcle, the optmsaton of the property controlled processes are presented. The property based process nvestgatons receved a hgh prorty and nterest n our tme, The reason of ths occurrence s not only due to the fact, that the propertes of the by-products and wastes have promnent roles n the damage of health and of the envronment, but due to the ncreasng ndustral producton of the very mportant, new type, materal engneerng products, whch of values are charactersed by ther specal, (sometmes very sophstcated) functonal propertes. If one can fnd correct relaton, or relatons, between the characterstc property of the substance, and also some connected characterstc measurable quanttes, and we know the threshold lmt of the acceptable mxng rate of two fluds, the extent of the exchange of propertes, between the two matchng materal streams, can be controlled. The Pnch analyss can be used successfully, very smlarly to those cases, where the energy and materal ntegraton s were carred out. From the results of the analyss the thermodynamcally allowed balance of the property ether n the producton or n the regeneraton processes can be estmated. As examples, taken from the lterature, the reuse of mxed solvents,
82 Magyar Kéma Folyórat - Összefoglaló közlemények orgnatng from degreasng processes of metal surfaces, and the proprety mprovement of the recrculated, faulty, fbre products n the paper makng process are ntroduced. In the frst case, at the reuse of solvent mxture, Red vapour pressure measurements were used for controllng the property. In the paper makng process the optcal reflectvty of the pulp stream was measured, whch s a key property of the paper product. In the Appendces new type chemcals (onc lquds), and new type chemcal systems (fluorous and phase transfer) are ntroduced. By ther use the waste water and waste solvent formatons, whch are very usual at the tradtonal synthess works, can be removed. The expensve, energy consumng regeneraton s of solvents can be saved. In the fluoruos phase systems the homogenc phase, preferred for the reacton, and the two phase state preferred for the separaton step, can be changed by temperature at wll. In the phase transfer catalyss the catalyst s transferred to the reacton phase by a catonc reagent, beng soluble n both phases,. In the last paragraph, the essental mathematcal programmes of optmsaton, developed n the very last tme, are dscussed, and ther development and ther use brefly explaned. Snce n many cases, unts wth very dfferent operaton prncple may be chosen nto the structure of the technologcal systems, and the dscrete and contnuous varables are present smultaneously, t s ndspensable the use of mxed nteger non lnear programmes (MINLP). Today, thanks to the fantastc hgh developments of the nformatcs, there are many programmes avalable for the predcton of the optmal confguratons and operatons of the planned, chemcal engneerng process systems.