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Modellierung, Simulation und Optimierung eines Batch-Polymerisationsprozesses

Modelling, simulation and optimisation of a Batch Polymerisation

  • Batch-Prozesse werden vielfach in der chemischen Industrie eingesetzt. Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Produktqualität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit gewinnt die Prozessoptimierung immer stärker an Bedeutung. Die Methoden und Algorithmen zur Optimierung werden ständig weiterentwickelt, z.B. im Hinblick auf die Ermittlung globaler Optima. Breite Einsatzmöglichkeiten für neue Optimierungsansätze ergeben sich jedoch nur, wenn diese auch an die gängigen Standardwerkzeuge zur Modellierung und Simulation, z.B. an die bekannten Flowsheet-Simulatoren, gekoppelt werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation und Optimierung eines industriellen Batch-Prozesses zur Herstellung von Polyesterolen. Zunächst wird mit Hilfe des Softwarepakets ChemCAD ein geeignetes Prozessmodell erstellt. Schwerpunkt bildet dabei die Abbildung der Polykondensationsreaktion. Des Weiteren wird eine Methodik zur Optimierung dynamischer, verfahrenstechnischer Prozesse entwickelt, die aufBatch-Prozesse werden vielfach in der chemischen Industrie eingesetzt. Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Produktqualität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit gewinnt die Prozessoptimierung immer stärker an Bedeutung. Die Methoden und Algorithmen zur Optimierung werden ständig weiterentwickelt, z.B. im Hinblick auf die Ermittlung globaler Optima. Breite Einsatzmöglichkeiten für neue Optimierungsansätze ergeben sich jedoch nur, wenn diese auch an die gängigen Standardwerkzeuge zur Modellierung und Simulation, z.B. an die bekannten Flowsheet-Simulatoren, gekoppelt werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation und Optimierung eines industriellen Batch-Prozesses zur Herstellung von Polyesterolen. Zunächst wird mit Hilfe des Softwarepakets ChemCAD ein geeignetes Prozessmodell erstellt. Schwerpunkt bildet dabei die Abbildung der Polykondensationsreaktion. Des Weiteren wird eine Methodik zur Optimierung dynamischer, verfahrenstechnischer Prozesse entwickelt, die auf den Simulator ChemCAD aufsetzt.show moreshow less
  • Batch processes are widely used in chemical industry. Towards the increasing requirements on product quality, economical performance and sustainability process optimisation has become more and more important. Many optimisation approaches and algorithms have been developed so far. However, it is often difficult to use these techniques in industrial practice because of the complicated mathematical treatment required and lacking connection to popular commercial simulation software. This work focuses on the modelling, simulation and optimisation of an industrial batch polymerisation process. The dynamic process model is implemented in ChemCAD. The characterisation of the complex kinetics of the polycondensation reaction is a very important part of the modelling. Furthermore an approach for optimisation of dynamic processes using ChemCAD models is presented.

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Metadaten
Author: Ina Fischer
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-000000848
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Klaus Schnitzlein
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2005
Date of final exam:2005/11/17
Release Date:2007/03/13
Tag:Chargenbetrieb; Polykondensation; Prozessmodell; Prozessoptimierung; Prozesssimulation
GND Keyword:Polymerisation; Verfahrenstechnik; Optimierung
Institutes:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Prozess- und Anlagentechnik
Institution name at the time of publication:Fakultät für Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik (eBTU) / LS Prozesssystemtechnik
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