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Recipe‐Free Synthesis of Optimal Operation Trajectories for Batch Processes Based on Process Models

  • AbstractBatch processes are usually operated following recipes, which are based on experience and expert knowledge. This ensures feasible and safe operation, because process constraints are indirectly included in the recipe. However, the recipe structure itself constrains the solution space and might exclude other more efficient trajectories. Therefore, the hidden constraints are explicitly formulated, and the arising optimization problem is solved without using prior knowledge in the form of recipes. Case studies are performed on rigorous models of a batch reactor and a batch distillation column. It is demonstrated that the optimization problem formulated as a smoothed dynamic nonlinear programming problem outperforms a mixed‐integer formulation. Finally, a multi‐objective case is investigated that strongly outperforms a recipe‐based benchmark.

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Autor*innen:Torben TalisORCiD, Marie Pfafferott, Erik EscheORCiD, Jens‐Uwe RepkeORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Chemie Ingenieur Technik
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:2 Prozess- und Anlagensicherheit
2 Prozess- und Anlagensicherheit / 2.2 Prozesssimulation
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VHC
Verlagsort:Weinheim
Erste Seite:1
Letzte Seite:10
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Chemische Verfahrenstechnik / Chemische Verfahrenstechnik
Freie Schlagwörter:Batch process operation; Control vector parameterization; Nonlinear optimization; Sequential optimization
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Anlagensicherheit und Prozesssimulation
DOI:10.1002/cite.70029
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-642012
ISSN:0009-286X
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:26.09.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.10.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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