Improvement of MADSim reaction environment and case-study related to methanol production

The goal of this thesis project is to improve MADSim, expanding the existing chemical reaction environment and creating a general model for a tubular reactor. Before this work, the program permitted to construct the kinetics of reactions using built-in functions such as Arrhenius law and power law, while the remaining part was left to the user. In order to simplify the procedure a standard heterogeneous model was introduced. Similarly it happened for chemical reactors: a specific unit has been introduced by the first developer, while a generalized version was coded for this work. Considering an increasingly predominant chemblock, methanol, a preliminary study on the thermodynamics, kinetics and industrial production of the compound was led with a consequently simulation in the MADSim environment, both validating the generic ki- netics and the reactor model proposed. The software potential emerged as considerable, making it valuable thanks to the possibility to be customized and, at the same time, to perform interesting industrial applications. The program is capable to accompany the manufacturing.

L’obiettivo di questa tesi è il miglioramento di MADSim, espandendo l’esistente ambiente di reazione e creando un modello generale di reattore tubolare. Prima di questo lavoro, il programma era in grado di processare la cinetica di reaziono utilizzando le funzioni interne come la legge di Arrhenius e la legge di potenza, mentre tutto il resto era lasciato all’utente. Per semplificare questa procedura è stato introdotto un modello eterogeneo standardizzato. Similmente è accaduto per i reattori chimici: un’unità specifica è stat introdotto dal primo sviluppatore, mentre è stata codificata una versione generalizzata ai fini di questa tesi. Consideranto il metanolo, sempre più presente nella scena dell’industria chimica, è stato condotto uno studio preliminare sulla termodinamica di quest’ultimo, la cinetica a riguardo e i metodi di produzione di tale composto, con la conseguente simulazione nell’ambiente di MADSim, validando così i modelli proposti per la cinetica e il reattore tubolare. Il soft- ware si è mostrato come funzionale, donandogli valore e interesse grazie alla possibilità di essere personalizzato e, allo stesso tempo, di eseguire e seguire applicazioni di stampo industriale. Il programma è quindi capace di accompagnare la manifattura.