Inkrementelle Identifizierung von kinetischen Modellen für homogene Reaktionssysteme

In diesem Papier wird ein inkrementeller Ansatz zur Identifizierung von Stöchiometrien und Kinetik komplexer homogener Reaktionssysteme vorgestellt. Das Identifizierungsproblem wird in eine Folge von Teilproblemen zerlegt. Zunächst werden die Reaktionsströme für die verschiedenen Spezies auf Basis von Bilanzgleichungen und Konzentrationsmessungen aus isothermalen Experimenten geschätzt. Diese Aufgabe stellt ein schlecht gestelltes inverses Problem dar, das eine geeignete Regularisierung erfordert. Durch den Einsatz der Ziel-Faktoren-Analyse können geeignete Reaktionsstöchiometrien identifiziert werden. In einem weiteren Schritt werden die Reaktionsraten geschätzt, ohne eine kinetische Struktur zu postulieren. Schließlich werden die kinetischen Gesetze, d.h. die Abhängigkeiten der Reaktionsraten von Konzentrationen, konstruiert, indem die beste Modellstruktur aus einer Menge von Modellkandidaten ausgewählt wird. Dieser inkrementelle Ansatz hat sich als sowohl effizient als auch flexibel im Hinblick auf die Nutzung des verfügbaren Prozesswissens erwiesen. Die Methodologie wird am industriell relevanten Acetoacetylierung von Pyrrol mit Diketene veranschaulicht.