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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501624
Projekttitel
SysKonIndAds – Systematische Konzipierung industrieller Ad- und Desorptionsprozesse

Texte zu diesem Projekt

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Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Industrielle Sorptionsprozesse zeichnen sich durch einen hohen Komplexitätsgrad in Prozessfüh-rung und Produktgestaltung aus. In diesem Projekt werden die Grundlagen zur systematischen Konzipierung solcher Prozesse basierend auf physikalischen Modellen erarbeitet. Beispielhaft werden diese Grundlagen auf zwei industrielle Sorptionsprozesse angewandt und dabei eine Neuauslegung und eine Optimierung einer 2. Produktgeneration durchgeführt.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
Innerhalb des BFE-Projektes SYSKON sollen technische Ad- und Desorptionsprozesse systematisch konzipiert werden. Dieses Dokument beinhaltet eine Übersicht über die während der Projektlaufzeit vom 01.12.2018 bis zum 28.03.2019 durchgeführten Arbeiten und erreichten Zielen. Der durchlaufene Projektabschnitt beinhaltet Arbeiten zur Vervollständigung des Arbeitspaketes 3, sowie das Arbeitspaket 4 und beginnend das Arbeitspaket 5.

Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes (AP 1) wurde ein grundlegender, auf aktuellem Stand des Wissens basierender Bericht erarbeitet (s. Anhang A1, Beschreibung des AP 1 im Projektgesuch). Dieses Dokument dient als Grundlagenvermittlung und Einführung für die Nutzer und Entwickler der Design-Software. Es ist als Arbeitsdokument zu verstehen, welches im Verlauf des Projekts noch weiter ergänzt wird. Im Rahmen des Projekts SYSKON wird ausschliesslich die Gasphasen-Adsorption mit festen Sorptionsmaterialien betrachtet, wobei der abzutrennende Stoff, bzw. die abzutrennenden Stoffe in verhältnismässig geringen Konzentrationen vorliegen. Hierzu sind die sorptionstechnischen Begriffe definiert, sowie auch die thermodynamischen Grundlagen zu Adsorptionsgleichgewicht und Adsorptionskinetik erläutert. Des Weiteren wird eine Übersicht über die heute verwendeten Sorptionsmaterialien und Reaktorbauarten gegeben und auf deren Charakteristika eingegangen. Die heutige Entwicklung von Gasphasenadsorbern ist vorwiegend empirisch abgestützt. Der experimentelle Aufwand bei Prozessentwicklungen und bei der Wahl der geeigneten Adsorbentien ist relativ hoch. Während die Auslegung auf wissenschaftlich-methodischen Ansätzen beruht, stützt sich die Konzeption bzw. die Wahl der Prozessstruktur in erster Linie auf Erfahrungswerte und Intuition. Das zu entwickelnde Design-Tool knüpft hier an und soll den Anwender in der Wahl des Prozessdesigns unterstützen. Die Logik der Konzipierung, wie sie mit Hilfe der Design-Software zu verfolgen ist, wird anhand eines Entscheidungsbaumes erklärt. Schliesslich werden kommerzielle Simulationsprogramme, welche heute in der Auslegung verwendet werden, vorgestellt und das Potential von Modelica®, einer objektorientieren Programmiersprache, als Modellierungsumgebung der Design-Software aufgezeigt.
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Deutsch)
Industrielle Sorptionsprozesse zeichnen sich durch einen hohen Komplexitätsgrad in Prozessführung und Produktgestaltung aus. In diesem Projekt wurden die Grundlagen zur systematischen Konzipierung solcher Prozesse basierend auf physikalischen Modellen erarbeitet. Zu diesem Zweck kommen physikalische Isothermenmodellierungen gemäss Dubinin und Astakhov zum Einsatz. Als Auslegungswerkzeug wurde mit der Modellierungsumgebung Dymola®, die auf der Modellierungssprache Modelica® basiert, eine Design-Software implementiert. Diese Software ist in der Lage, einen Prozess so zu optimieren, dass eine vom Benutzer vordefinierte Zielfunktion wie beispielsweise die Abscheiderate oder der energetische Trennwirkungsgrad, erreicht werden. Die Optimierung der Zielfunktion erfolgt hierbei mithilfe der statistischen Versuchsplanung Design of Experiments (DoE). Beispielhaft ist diese Software auf zwei industrielle Sorptionsprozesse der Unternehmen Givaudan International AG und Climeworks AG angewendet worden. Die korrekte Funktionalität der Design-Software konnte dabei aufgezeigt werden. Bei konsequenter Anwendung zur systematischen Auslegung von industriellen Sorptionsprozessen leistet die Software einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Effizienz industrieller Prozesse und damit zur Energiestrategie 2050. Die Beispielanwendungen zeigten dabei, dass durchaus ein Energieeinsparpotenzial im 2-stelligen Prozentbereich vorhanden ist. Allerdings müssen bei der Realisierung Zielkonflikte mit anderen Kriterien, wie z. B. der Wirtschaftlichkeit, beachtet werden. Um die Erkenntnisse des Projektes interessierten Fachgruppen zur Verfügung zu stellen, wurde eine Publikation im Springer-Verlag eingereicht. Weitere Publikationen sollen nach Projektabschluss folgen.
Zugehörige Dokumente