CAT-SAVE - Erforschen einer Softsensorik-Methode zur punktgenauen zeitlichen und örtlichen Vorhersage von Reaktorzuständen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Die Erforschung einer neuartigen Softsensorik für chemische Reaktoren auf Basis thermodynamischer Modelle eröffnet bisher nicht verfügbare Optimierungsmöglichkeiten in
chemischen Produktionsprozessen und ist Ausgangspunkt des Projektes. Die Problemstellung in CAT-SAVE ist, dass im Inneren kontinuierlicher chemischer Reaktoren,
bei denen während der Reaktion Phasenübergänge stattfinden, thermodynamische Zustände sowie Zusammensetzungen des Prozessstroms derart starken örtlichen und zeitlichen Veränderungen unterliegen, dass es aktuell nicht möglich ist, die Zustände innerhalb des chemischen Reaktors auf Basis von messbaren Ein- und Austrittsbedingungen über Softsensorik zu erfassen. Dies birgt ein erhebliches Risiko hinsichtlich Produktqualität und Prozesssicherheit. Insbesondere exotherme Prozesse weisen im Inneren eines Reaktors oft Temperaturspitzen auf, welche Katalysatoren und Bauteile zerstören bzw. in ihrer Standzeit negativ beeinflussen. Es bedarf daher eines neuen Ansatzes für die Prozessindustrie im Bereich Softsensorik, der es ermöglicht, aufgrund exakter
thermodynamischer Modelle punktgenau (örtlich und zeitlich) den Reaktionsfortschritt im Apparat vorherzusagen. Da es sich in der chemischen Produktionstechnik oft um
Multikomponentengemische mit bis zu mehr als hundert Einzelkomponenten handelt, stellt sich die Modellierung für die Softsensorik innerhalb des Reaktors sehr komplex dar, da mit
dem Reaktionsfortschritt auch die Phasengleichgewichte des Multikomponentengemisches modelliert werden müssen. Daran angelagert ergibt sich folgende Zielsetzung:
- Im Projekt CAT-SAVE soll anhand eines realen Chemiereaktors einer petrochemischen Produktionsanlage eine Softsensorik-Methode erforscht werden, welche es erlaubt, Druck, Temperatur, Phasenzustände und Zusammensetzungen
eines Prozessstroms im Inneren eines Mehrphasen-Reaktors zeitlich und örtlich punktgenau vorauszuberechnen. Die dafür notwendige reale Prozesssensorik liefert lediglich die Prozessparameter der Ein- und Ausgangsströme.
- Echtzeitvisualisierung der Schlüsselparameter
- Destruktive Temperaturspitzen sowie ungewollte Nebenproduktbildungen sollen dadurch vermieden werden
- Anlagendurchsätze sollen exakt unter Einbeziehung von Materialstandzeiten und Katalysatorlebenszyklen optimiert werden
- Dadurch soll eine Steigerung des durchsatzbezogenen Katalysatorlebenszyklus um bis zu 10% in der Referenzanlage erfolgen
- Die Methode soll höchste Reproduzierbarkeit in andere Prozesse aufweisen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/01/1830/06/19