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Umfassendes Screening intensivierter Destillationsprozesse
Publikationstyp
Conference Presentation
Date Issued
2024-03-06
Sprache
German
Citation
Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik 2024
Contribution to Conference
Um eine deutliche Reduktion der Treibhausgasemissionen in der chemischen Industrie zu erzielen, können insbesondere Destillationsprozesse, die für einen erheblichen Teil des industriellen Energiebedarfs verantwortlich sind, intensiviert werden. Hierzu können verschiedene Formen direkter Wärmeintegration, Multi-Effekt-Destillation und thermischer Kopplung, z.B. in Form von Trennwandkolonnen, genutzt werden. Durch eine strukturelle Erweiterung können thermische Kopplungen auch durch reinen Flüssigtransfer erzielt werden, indem der entsprechende Wärmeübertrager für eine verlängerte Kolonnensektion erhalten bleibt. Neben dem Energiesparpotential der thermischen Kopplung kann durch eine Druckvariation eine zusätzliche direkte Wärmeintegration erzielt werden, wodurch abhängig von dem spezifischen Gemisch und der Feedzusammensetzung eine weitere Senkung des Energieverbrauchs um bis zu über 30 % ermöglicht wird [1]. Um für eine Trennaufgabe die beste Konfiguration zu bestimmen, sollten sämtliche Prozesskonfigurationen im Vergleich zueinander bewertet werden, wobei zusätzlich zu den benannten Alternativen die Elektrifizierung mittels Wärmepumpen zu evaluieren ist.
Um die Vielzahl konkurrierender Prozessvarianten effizient unter unterschiedlichen Randbedingungen zu evaluieren, wird in der aktuellen Arbeit ein erweitertes Shortcut-Screening [2] vorgestellt, das über 200 Prozessalternativen für die destillative Trennung eines Ausgangsgemisches in drei Produkte evaluiert. Das vorgestellte Shortcut-Screening-Tool ermittelt alle relevanten Massen- und Energieströme für optimierte Betriebsparameter, berücksichtigt Temperaturniveaus in der Integration und hinsichtlich einer wirtschaftliche Bewertung und ermöglicht eine schnelle Orientierung um die aussichtsreichsten Alternativen für eine detaillierte Betrachtung zu identifizieren. Anhand eines Fallbeispiels wird veranschaulicht, wie das Potenzial und die Sensitivität einzelner Konfigurationen für unterschiedliche Rahmenbedingungen bewertet und die vielversprechendsten Alternativen identifiziert werden.
[1] M. Skiborowski 2020, Comp. Aid. Chem. Eng., 48, 991-996
[2] M. Skiborowski, 2018, Chemical Engineering Transactions, 69, 199–204.
Um die Vielzahl konkurrierender Prozessvarianten effizient unter unterschiedlichen Randbedingungen zu evaluieren, wird in der aktuellen Arbeit ein erweitertes Shortcut-Screening [2] vorgestellt, das über 200 Prozessalternativen für die destillative Trennung eines Ausgangsgemisches in drei Produkte evaluiert. Das vorgestellte Shortcut-Screening-Tool ermittelt alle relevanten Massen- und Energieströme für optimierte Betriebsparameter, berücksichtigt Temperaturniveaus in der Integration und hinsichtlich einer wirtschaftliche Bewertung und ermöglicht eine schnelle Orientierung um die aussichtsreichsten Alternativen für eine detaillierte Betrachtung zu identifizieren. Anhand eines Fallbeispiels wird veranschaulicht, wie das Potenzial und die Sensitivität einzelner Konfigurationen für unterschiedliche Rahmenbedingungen bewertet und die vielversprechendsten Alternativen identifiziert werden.
[1] M. Skiborowski 2020, Comp. Aid. Chem. Eng., 48, 991-996
[2] M. Skiborowski, 2018, Chemical Engineering Transactions, 69, 199–204.
Subjects
Energy-integrated Distillation
Shortcut screening
Heat integration
Thermal coupling
Vapor recompression
Multi-effect distillation
DDC Class
600: Technology