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Prozesssimulation in der Verfahrenstechnik

Design - Sensitivitätsanalyse -Prozessoptimierung - fixe Investition

Prozesssimulation in der Verfahrenstechnik
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Seminarteilnehmer lernen die softwareunabhängige Bilanzierung, Modellierung und Auslegung und... mehr

Prozesssimulation in der Verfahrenstechnik

Seminarteilnehmer lernen die softwareunabhängige Bilanzierung, Modellierung und Auslegung und erarbeiten anhand von Übungsaufgaben die Simulation der wichtigsten verfahrenstechnischen Grundoperationen.


Inhalt
  • Aufbau von kommerziellen Programmen zur Prozessimulation
    • Stoffwerte, Reinstoffe, Mischungen und Gruppenbeitragsmethode
    • Thermodynamische Optionen, K-values
    • Schätzung der fixen Investition
  • Heuristische Regeln zur Prozesssimulation
  • Einführung in die Bedienung von Chemcad
    • Aufbau einer Simulation
    • Analyse des Stoffsystems
  • Stationäre Standardmodelle
    • Pumpen, Verdichter, Rohrleitungen, Ventile
    • Mischer, Komponententrenner, Teiler, Flash und Behälter
    • Wärmübertrager, flüssige und dampfförmige Wärmeträger, Öfen
    • Reaktoren: Gibbs-Reaktor, stöchiometrischer Reaktor, kinetischer Reaktor
    • Rektifikation und Absorption
    • Flüssig/flüssig Extraktion
    • Handhabung von Feststoffen, Partikelgrößenverteilung, Mühle, Sieb, Zyklon
  • Kombinierte Modelle zur Beschreibung komplexer Grundoperationen
    • Reaktor mit Brüdenabzug über Kopf zur Verschiebung des Gleichgewichts
  • Bilanzierung einer Prozessstufe mit Stoffrückführung
    • Dampfkreisprozess
    • Veresterung


Zum Thema

Auslegung und Maßstabsvergrößerung sowie das Nachrechnen und die Optimierung von Prozessstufen verfahrenstechnischer Anlagen können durch kommerziell verfügbare Software zur Prozesssimulation effizient unterstützt werden. Die Stärken solcher Softwarepakete liegen in der Bereitstellung umfangreicher Datenbanken zur Berechnung der Stoffwerte von Reinstoffen, in der Umsetzung von Methoden zur Prädiktion der Eigenschaften von Mischungen und in der Lösung von Bilanzgleichungen bei Stoffrückführungen. Des weiteren ist es möglich, wichtige Apparate wie Wärmeübertrager, Öfen, Reaktoren, Rektifikationskolonnen, Absorber oder Zyklone zu dimensionieren und deren fixe Investition zu schätzen. 

Ein wichtiges Merkmal der Abbildung verfahrenstechnischer Prozesse mit einem Prozesssimulator ist, dass man mit wenig Aufwand Sensitivitätsanalysen und Berechnungen zur Prozessoptimierung durchführen kann. Werkzeuge zur Analyse der Berechnungsergebnisse wie Siedekurven von Mischungen oder Temperatur- und Konzentrationsverläufe über der Länge bzw. Höhe eines Apparates unterstützen diesen Prozess effzient. Das Seminar beginnt mit einer Einführung zum Aufbau und zur Handhabung des Prozesssimulators Chemcad. Dabei ist es zur Erreichung der Ziele des Seminars unwichtig, welche Software man in der verfahrenstechnischen Praxis anwendet, da die Prinzipien der Handhabung sowie der Bilanzierung, Modellierung und Auslegung softwareunabhängig sind. Anhand von Übungsaufgaben erarbeiten sich die Seminarteilnehmer die Simulation der wichtigsten verfahrenstechnischen Grundoperationen. Dieser Prozess wird durch die Vermittlung entsprechender heuristischer Regeln unterstützt. Das Seminar wendet sich sowohl an erfahrene Ingenieure, die noch keine Erfahrung mit einem kommerziellen Prozesssimulator sammeln konnten, als auch an Jungingenieure, die ihr bisher an der Hochschule erworbenes Grundlagenwissen auf die Arbeit mit diesem Werkzeug übertragen wollen.



Zielsetzung

Ziel des Seminars ist es aufzuzeigen, wie man effizient verfahrenstechnische Designaufgaben mit Unterstützung eines kommerziellen Programms zur Prozesssimulation lösen kann. Stärken und Schwächen werden anhand exemplarischer Übungsaufgaben verdeutlicht.

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Referenten

Prof. Dr.-Ing. Thomas Rieckmann

Prozess- und Produktentwicklung, Institut für Anlagen und Verfahrenstechnik, Technische Hochschule Köln

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