Determination of kinetic parameters for complex transesterification reaction by standard optimisation methods/Odredivanje kinetickih parametara slozene reakcije transesterifikacije primenom standardnih optimizacionih metoda

This paper represents a methodology for kinetic parameter estimation based on standard optimization methods. The parameter estimation procedure is applied to the example of modelling of non-catalytic transesterification reaction, based on laboratory experiments performed under elevated pressure. The kinetic model employed in this study consists of three consecutive and parallel reversible reactions of the second order, with six kinetic constants. The influence of the mass transfer effects was considered as well. The best results were obtained by Genetic Algorithm method. The application of this method resulted in kinetic parameters with improved accuracy in predicting concentrations of important reaction intermediates, i.e., diglycerides and monoglycerides. Activation energies of kinetic parameters obtained by the Genetic Algorithm method are in line with theoretical values determined by molecular orbital calculations. Keywords: optimisation technique, genetic algorithm, short-cut method, kinetic parameters, high pressure process. U ovom radu je predstavljena metodologija i rezultati odredivanja kinetickih parametara za slozenu reakciju transesterifikacije koriscenjem standardnih optimizacionih metoda. Odredivanje kinetickih parametara razlicitim optimizacionim metodama izvedeno je za nekatalizovane reakcije transesterifikacije suncokretovog ulja sa metanolom. Reakcija je ispitivana eksperimentima u sarznom reaktoru pod uslovima povisenog pritiska i temperature. Ova reakcija predstavlja jedan slozen reakcioni sistem, kako sa aspekta kinetike hemijskih reakcija tako i sa aspekta ravnoteze faza i prenosa mase. Sistem je visekomponentni pri cemu se ukupni sastav znatno menja tokom reakcije, a u zavisnosti od temperature i pritiska, reakcioni sistem menja i broj i sastav faza u ravnotezi. Primenjeni kineticki model cini sistem od tri povratne uporedno-uzastopne reakcije drugogog reda. Pod uslovima pritiska i temperature ispitanim u ovom radu (150°C i 1,1 MPa; 210°C i 4,5 MPa), ovaj reakcioni sistem u pocetnoj fazi cine dve tecne faze u termodinamickoj ravnotezi. Zbog ove cinjenice u pocetnoj fazi reakcije u obzir je uzet i uticaj prenosa mase na kineticke parametre. Tokom reakcije koju karakterise nastajanje meduproizvoda, mono i diglicerida, dolazi do stvaranja mikroemulzije sto je potvrdeno prethodnim istrazivanjima. Stoga se ovakav sistem u naknadnoj fazi moze smatrati uniformnim po celoj zapremini. Optimizacione metode primenjene u ovom radu zasnivaju se n