Praxisbeispiele

Die folgenden Beispiele sollen Ihnen Einblick in unseren praktischen Alltag geben. Von der Auseinandersetzung mit der Aufgabenstellung bis zur individuellen Kundenlösung.

Ausgangssituation

Ein im Labor- bzw. Pilotanlagenmaßstab untersuchtes Verfahren einer Raffinerie zur reaktiven Umsetzung von Prozessströmen zu Diesel wurde großtechnisch untersucht.

Aufgabenstellung

  • Implementierung der Erkenntnisse aus Labor- und Pilotanlagenversuchen in ein detailliertes Simulationsmodell.
  • Optimierung der Produktaufbereitung und Rückführung von Recycleströmen.
  • Erstellung einer Massen- und Energiebilanz für eine Industrieanlage.
  • Auslegung des Hauptequipments für Kostenschätzung.
  • Erstellung des Regelkonzepts für die Anlage.

Projektbearbeitung

Modellerstellung

Erstellung eines Simulationsmodells auf Basis der Erkenntnisse aus den Laborversuchen. Adaption der Stoffdaten an die Analysenergebnisse. Durchführung von Sensitivitätsanalysen zur Optimierung der Produktaufbereitung und Rückführung der Recycleströme. Erstellung eines erweiterten Simulationsmodells mit den Erkenntnissen aus den Sensitivitätsanlaysen.

Abbildung: Simulationsmodell

 

Verfahrenstechnische Auslegung

Kolonnen

  • Berechnung der erforderlichen Trennstufen der Destillationskolonnen
  • Auswahl der Kolonneneinbauten
  • Ermittlung der Kolonnenabmessungen unter Berücksichtigung der hydraulischen Belastung

Wärmetauscher

  • Typenauswahl der Verdampfer, Kondensatoren, Heizer und Kühler
  • Berechnung der erforderlichen Austauschfläche und der Hauptabmessungen

Behälter

  • Ermittlung der Behältergeometrie unter Berücksichtigung der geforderten Verweilzeiten

Pumpen

  • Erstellung der verfahrenstechnischen Datenblätter aller erforderlichen Pumpen.

Regelkonzept – EMSR Stellen

  • Konzept für die Regelung des Prozesses inklusive Ermittlung aller Regelkreise und EMSR

Benefit für den Kunden

  • Wesentliche Erkenntnisse über Optimierungspotenzial und Kosten einer Industrieanlage bereits in früher Projektphase
  • Entscheidungsgrundlage Stop or Go.
  • Fundierte Basis für weiteres Engineering.

Ausgangssituation

Abwasseraufbereitung mittels Stripper-Kolonne.
Bestehendes System  hinsichtlich Durchsatz und Emissionsgrenzwerte ausgereizt!


Aufgabenstellung

Verfahrenstechnische Auslegung einer neuen Kolonne inklusive Verdampfer und Rücklaufsystem für eine Kapazitätserweiterung von 30% unter der Berücksichtigung des Einsatzes von Abwasserströmen aus zusätzlichen Anlagen.

Projektbearbeitung

 

Modellerstellung

Abbildung: Simulationsmodell der bestehenden Kolonne.

 

  • Adaption der Stoffdaten für das reale Stoffsystem.
  • Durchführung von Sensitivitätsanalysen mit unterschiedlichen Einsätzen in die Kolonne aus historischen Labor- und Prozessdaten.
  • Erkennen der Parameter, die den größten Einfluss auf die Performance des Systems haben.
Abbildung: Ergebnis aus Sensitivitätsanalyse ph-Wert vs. Grenzwerte

Erkenntnisse

  • Wesentlicher Einfluss auf die Grenzwerte durch den ph-Wert des eingeleiteten Abwassers.
  • Starke Schwankungen durch das zeitlich versetzte Einleiten aus unterschiedlichen Anlagen.
  • Bei optimalen Bedingungen (ph-Wert) sind Reserven im bestehenden System vorhanden.

Designvorschlag

  • Vergrößerung des Puffertanks vor der Kolonne zur Vergleichmäßigung des Feeds.
  • Installation einer Säuredosierung zum Einstellen des pH-Wertes.
  • Verdampfer der Kolonne muss für gesteigerte Kapazität mit größerer Fläche ausgestattet werden.
  • Kolonnenhydraulik ist auch für 30% höhere Kapazität im optimalen Betriebsbereich.
  • Rücklaufsystem (Kondensator, Behälter, Pumpe, Ventile) ist für gesteigerten Durchsatz bei Kontrolle des pH-Werts geeignet.

Verfahrenstechnische Auslegung

Neues Equipment

  • Puffertank
  • Säuredosierstation
  • Verdampfer

Überprüfung bestehendes Equipment

  • Kolonnenhydraulik
  • Kondensatorfläche
  • Rücklaufpumpe
  • Abwasserpumpe

Benefit für den Kunden

  • Bestehende Kolonne inklusive Rücklaufsystem kann weiterhin verwendet werden!
  • Verbessertes Prozessverständnis durch Sensitivitätsanalyse!
  • Sichere Einhaltung der Grenzwerte!
  • Einfacherer Betrieb der Anlage durch Einstellung des pH-Wertes!

Ausgangssituation

Gekühlter Rohrreaktor für exotherme Reaktion. Überdurchschnittlich schnelle Alterung des Katalysators durch hohe thermische Belastung. Zersetzungsprodukte des Katalysators wurden im Produkt analysiert.

Aufgabenstellung

Ermittlung der notwendigen Kühlwassermenge zur Vermeidung der Deaktivierung des Katalysators durch thermische Überlastung.

Projektbearbeitung

Modellerstellung

  • Erstellung eines rigorosen Simulationsmodells des als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführten Reaktors zur Berechnung des Wärmetransports.
  • Modellierung der Reaktionskinetik zur Ermittlung der Energiebilanz.
  • Kombination der beiden Modelle.
Abbildung: Modell Wärmetauscher

Erkenntnisse

Die für die thermische Deaktivierung des Katalysators notwendigen Temperaturen konnten im Modell, auch bei den aktuellen Kühlwassermengen, nicht erreicht werden. Nach Rücksprache mit dem Kunden hat sich herausgestellt, dass auch der nicht gekühlte Teil des Wärmetauschers  (Kalotte am Eintritt) mit Katalysator gefüllt ist. Die erneute Modellierung mit den angepassten geometrischen Bedingungen zeigte einen wesentlichen Temperaturpeak im nicht gekühlten Reaktorabschnitt.

Designvorschlag

  • Kalotte am Eintritt nicht mit Katalysator füllen.
  • Zur Erhöhung des Umsatzes zusätzliches Reaktorbett nach dem Austritt des Rohrreaktors installieren.
  • Aufgrund des geringen Umsatzes gegen Ende der Reaktion ist eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich.

 

Verfahrenstechnische Auslegung

Neues Equipment

  • zusätzliches Reaktorbett

Überprüfung bestehendes Equipment

  • thermische Belastung Rohrreaktor

Benefit für den Kunden

  • Prozessverständnis für bestehendes Problem.
  • Angedachte Lösung mit Erhöhung des Kühlwasserdurchsatzes hätte keinen Erfolg gebracht. Fehlinvestition in neue Kühlwasserpumpen wäre die Folge gewesen.
  • Einfache Lösung durch Rohrerweiterung mit Katalysatorfüllung.

 

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