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Ganzheitliche Optimierung von chemischen Prozessen in der Pr

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by

Michael S

on 6 February 2014

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Transcript of Ganzheitliche Optimierung von chemischen Prozessen in der Pr

Impulsvortrag anlässlich des Tages der Prozesstechnik
Ganzheitliche Optimierung von chemischen Prozessen in der Prozessindustrie
Optimierung stationärer Prozesse
Prozessoptimierung
Begriffsdefinition
Neues Optimierungsziel:
Minimierung der Betriebskosten

Optimierung
Prozess
Agenda

Begriffsdefinition
Designoptimierung
Prozessoptimierung
Stationäre Prozesse
Dynamische Prozesse
Online Optimierung
Anlagenstrukturoptimierung
Ganzheitliche Optimierung

Hergang, Fortgang oder Ablauf um ein geschäftliches oder betriebliches Ziel zu erreichen

Optimum: Bestes erreichbares Resultat unter Berücksichtigung der Randbedingungen
Optimierung: Suche nach dem Optimum
- Verluste der Komp. A und C
- Kosten für Kühlwasser
- Energiekosten für den Heizdampf
Prozessoptimierung
Optimierung dynamischer Prozesse
Beispiel: Siemens LNG-Prozess
Dafür wird ein Kühlkreislauf benötigt und Siemens stellt die Kompressoren zur Verfügung.
Aufgabe ISK:
Entwicklung eines Tools für Siemens zur Simulation des Anfahrens der Verdichter zur Überprüfung der Motorleistung.
Prozessoptimierung
Anlagenstrukturoptimierung
Optimierungsproblem:
Vollständige Auftrennung eines Gemisches aus n Komponenten durch Destillation mit dem Ziel:
Minimale Investitions- und Betriebskosten

- Prozess mit min. n-1 Kolonnen
Auslegung des Prozesses
- Reihenfolge der Schnitte
- Stufenzahl und Feedboden
- Kolonnendruck
- Boden- oder Packungstyp

Berücksichtigte Kosten
- Kolonnen und Wärmetauscher
- Heizen und Kühlen
- Verlorenes Produkt

Online Optimierung
Unerwartete Änderungen
im laufenden Betrieb
Prozessoptimierung
Grenzen der Reaktion

- Minimale Umsatzrate der Reaktanten
- Maximale Durchflussmengen
- Maximale Wärmeübertragerleistung
- Bandbreite zulässiger Reaktortemperaturen

Grenzen der Destillation:

- Bandbreite von Produktmengen
- Produktspezifikationen
- Kapazität der Rückstandsbeseitigung
- Belastungsgrenzen der Kolonne
- Bandbreite von Kolonnendrücken
Prozessvariablen

- Varianten der Reaktorverschaltung
- Temperaturprofil entlang der Reaktorkaskade
- Rückführungsströme (Recycle-Ströme)
Prozessvariablen:

- Rücklaufverhältnis
- Verdampferleistung
- Kolonnendrücke (gelegentlich)
Untersuchung alternativer Prozessstrukturen als Unterstützung für eine Investitionsentscheidung:
Kostengünstige Verbesserungen

- Rückführungsströme (Recycle-Strom)
- Niedriger CAPEX
- Neue (realisierbare) Durchsatzraten
- keine verbesserte Produktpalette

Kostenintensive Verbesserungen

- Aufteilung der Reaktorkaskade in Zwei-Linien
- Vorschalten einer Zwischenabtrennung
hoher CAPEX, hoher OPEX
Neue (realisierbare) Durchsatzraten
- Auf den Markt zugeschnittene Produktpalette

Getroffene Investitionsentscheidung aufgrund von Ökonomischer und Prozesstechnischer Betrachtungen
Designoptimierung
Beispiel für ganzheitliche Optimierung
Produktionsprozess
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