Shortcut models at GVC/DECHEMA 2004

Abstract

Der Prozessentwurf wird in vielen Fällen mit dem Simulator als Basiswerkzeug durchgeführt, obwohl in der Forschung bereits spezialisierte Synthesewerkzeuge entwickelt wurden. Daher ist eine Integration von Syntheseunterstützung in Fließbildsimulatoren in der Praxis wünschenswert.

Als vereinfachtes Modell eines Trennapparats kann ein Splitter mit festgelegten Trennfaktoren verwendet werden. Dieser Splitter berücksichtigt allerdings nicht das thermodynamische Verhalten des zu trennenden Stoffsystems (Azeotrope und Grenzrückstandslinien) und erlaubt darüber hinaus keine quantitative Bewertung von Prozessalternativen. Im Gegensatz dazu bieten rigorose Kolonnenmodelle Einblick in das Verhalten einer destillativen Trennung, benötigen aber detaillierte Angaben wie Rücklaufverhältnis, Stufenzahl, oder Zulaufboden, die in frühen Phasen des Prozessentwurfs nicht relevant sind.

Shortcut-Modelle, die auf Näherungsverfahren basieren, vereinen die Vorzüge der zuvor genannten Modelle, in dem sie mittels einfacher Spezifikation der gewünschten Produkte die Bewertung eines Trennprozesses hinsichtlich Machbarkeit und Energieverbrauch erlauben. Da sie allein auf dem thermodynamischen Verhalten des zu trennenden Stoffsystems und den vorgegebenen Produktspezifikationen basieren, werden keine Detailinformationen des Apparates benötigt. Für destillative Trennungen ist ein solches Shortcut-Modell am Lehrstuhl für Prozesstechnik entwickelt worden, das auch das nichtideale Verhalten von Gemischen einbezieht [1].

Beim Einsatz dieses Werkzeugs an Hand praxisrelevanter Beispiele im Rahmen des Forschungstransfers durch AixCAPE haben sich zwei mögliche Verbesserungen herausgestellt: Zum einen können existierende Stoffdatenmodelle und Parameter nur bedingt weiterverwendet werden. Zum anderen müssen die Werte von Feed- und Produktströmen bei der Beurteilung komplexer Kolonnenverschaltungen manuell übertragen werden. Beide Probleme machen die Unterstützung des Prozessentwurfs durch Shortcut-Modelle aufwändig und fehlerträchtig.

Dieser Beitrag zeigt auf, wie ein Shortcut-Modell mit Hilfe des CAPE-OPEN-Standards in Fließbildwerkzeuge wie etwa AspenPlus oder Hysys integriert werden kann und so die Probleme der Stoffdatenversorgung und des Datentransfers elegant gelöst werden. Neben den sich für den Anwender ergebenden Vorteilen werden auch die softwaretechnischen Aspekte dieser Lösung und Erfahrungen mit dem CAPE-OPEN-Standard diskutiert.

[1] Bausa, J.: Näherungsverfahren für den konzeptionellen Entwurf und die thermodynamische Analyse von destillativen Trennprozessen. Erschienen in: Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 3, Nr. 692. VDI-Verlag, Düsseldorf, 2001. ISBN 3-18-369203-1.

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