Design of an auotmatic method for the soft-sensing of the surfactant concentration in a mini-plant of hydroformylation of long-chain alkenes in microemulsions

A novel process concept for the hydroformylation of long-chain alkenes in microemulsion is investigated as a environmental-friendly and sustainable solution for the production of aldehydes from biobased products. A proof of concept has been devised in a hydroformylation mini-plant at TU Berlin. However, challenges in the efficient recycle of the expensive catalyst used in the reaction still remain. The phase separation process used for this purpose highly depends on the surfactant concentration of the mixture, which is not possible to track. Hence, black-box modelling methodologies to describe the phase separation behavior and image processing operations for phase level detection are applied and integrated into the development of a soft-sensor for the surfactant concentration. The latter serve as part of the solution for the full dynamic real time optimization framework, and to obtain a stable three-phase separation operation inside the settler.

L'innovativo processo dell'idroformilazione di alcheni a catena lunga in microemulsioni è considerato una soluzione sostenibile per la produzione di aldeidi da prodotti biologici derivati. L'idea è stata sviluppata in un mini-impianto costruito all Technische Universität Berlin. Tuttavia, il recupero del costoso catalizzatore utilizzato nel sistema pone ancora delle sfide importanti. Il processo di separazione di fase usato per questo obiettivo è infatti altamente dipendente dalla concentrazione di tensioattivo, il cui livello non è misurabile. Per risolvere questo problema in questa tesi, sono proposte metodologie per la modellistica sperimentale per descrivere il comportamento della separazione di fase della microemulsione e per il processamiento di immagini per la rilevazione automatica del livello delle fasi. Questi metodi sono qui applicati e integrati per lo sviluppo di un soft-sensor per la stima della concentrazione di tensioattivo. Tutto questo ha un ruolo fondamentale nell'ottimizzazione del processo e per garantire un funzionamento stabile della separazione di fase nel decanter.