Brakujące ogniwo w kontroli procesów chemicznych
Inżynieria chemiczna definiuje liczbę procesów "jednostkowych" – tych, które mają jedną określoną funkcję – prowadzących do produkcji środków chemicznych i obejmujących takie funkcje, jak rozdzielanie, oczyszczanie i mieszanie. Reaktory wykonują prawdopodobnie najbardziej decydujący proces jednostkowy, proces reakcji, w łańcuchu transformacji prowadzących od "surowca" chemicznego do pożądanych produktów końcowych. Dla operacji jednostkowych istnieje szereg symulacji komercyjnych i pakietów optymalizacji, zwykle nie licząc reaktorów chemicznych w związku z różnorodnością i złożonością parametrów. Jednak aby "powiększyć skalę" reakcji chemicznej z laboratoryjnej do przemysłowej, niezbędne jest dokładne zrozumienie parametrów rządzących kinetyką reakcji. Na kinetykę wpływa wiele czynników, łącznie z temperaturą, ciśnieniem, miejscami katalitycznych wiązań cząsteczek i stechiometrią, tj. stosunkiem, z jakim dochodzi do wiązania molekuł. Potrzeba wykonania licznych eksperymentów przeprowadzonych przez wysoko wykwalifikowanych chemików teoretycznych w celu zdefiniowania kinetyki reakcji często prowadzi do niedopuszczalnie wysokich kosztów. Celem projektu Aitekin była automatyzacja umożliwiająca zaawansowaną kontrolę reakcji. Modele reaktora z przepływem tłokowym (PFR) są powszechnie używane do opisywania reakcji chemicznych w systemach przepływu ciągłego. Ciecz jest modelowana do formy licznych cienkich "korków", co przypomina pokrojenie w plasterki salami, a następnie złożenie do z powrotem w jedną całość. PFR umożliwia przewidywanie zachowania reaktora chemicznego, prowadząc do optymalizacji konstrukcji reaktora. Zespół projektu Aitekin udostępnił PFR ze sprzętem do prowadzenia eksperymentów kinetycznych w zakresie skanowania temperatur (TS), gdzie TS używane jest do pomiaru szybkości reakcji, temperatur towarzyszących i poziomów konwersji chemicznej szybko i dokładnie. TS zintegrowano z oprogramowaniem opartym na technologii sztucznej inteligencji (AI) w celu umożliwienia identyfikacji mechanizmów kinetycznych i zaprojektowania reaktora na skalę przemysłową oraz kontroli systemu z ograniczonym udziałem człowieka. Oprogramowanie TS-AI symulujące jednostkę reakcji chemicznej kontroli procesu zostało następnie połączone z dwoma powszechnie dostępnymi symulatorami innych etapów procesu. W ten sposób zespół projektu Aitekin dostarczył w pełni operacyjną wersję beta pakietu symulacyjnego ze wszystkimi jednostkami procesu, łącznie z jednostką procesu reakcji chemicznej rzadko dostępną w oprogramowaniu komercyjnym. Zdolność do automatycznej identyfikacji mechanizmów reakcji kinetycznej powinna zaoszczędzić bezcenny czas i pieniądze, znacznie pobudzając europejski przemysł chemiczny.
