Integrated Thermo-Economic Design of Processes and Molecules Using PC-SAFT
Produktform: Buch
Die richtige Auswahl von Molekülen ist der Schlüssel zum Erfolg für zahlreiche Prozesse
in der Energie- und Verfahrenstechnik, z. B. Kältemittel für Kühlungsanwendungen.
Die Auswahl von Molekülen hangt dabei direkt vom Entwurf des Prozesses selbst ab.
Deshalb kann die Wirtschaftlichkeit eines Prozesses nur gewährleistet werden, wenn
Moleküle auf Prozessebene ausgewählt werden und die inhärente thermo-ökonomische
Wechselwirkung zwischen Betriebskosten und Investitionskosten des Prozesses berücksichtigt
wird. Um eine optimale Kombination von Molekül und Prozess zu erhalten,
muss das Molekül daher gleichzeitig mit dem Prozess entworfen werden.
Um die Auswahl von optimalen Molekülen zu ermöglichen, wird in dieser Arbeit
eine systematische Methode fur den integrierten thermo-ökonomischen Entwurf von
Molekülen und Prozessen vorgestellt. Durch die Integration des Moleküls als Freiheitsgrad
in den Prozessentwurf können neuartige Moleküle computergestützt entworfen
und auf Prozessebene bewertet werden. Prozess und Molekül werden dabei mithilfe
der PC-SAFT-Zustandsgleichung thermodynamisch konsistent verbunden. Neben dem
Entwurf von Reinstoffen ermöglicht die Methode auch den Entwurf von Mischungen.
Um die Wirtschaftlichkeit von Prozessen mit den darin betrachteten Molekülen zu
quantizieren, werden der Entwurf der Anlagenstruktur und die Dimensionierung der
Anlagenkomponenten zusätzlich in die Methode integriert. Dadurch kann die inhärente
thermo-ökonomische Wechselwirkung zwischen Betriebskosten und Investitionskosten
beim Molekülentwurf berücksichtigt werden. Um eine benutzerfreundliche Anwendung
für einen großen Anwenderkreis zu ermöglichen, wird die vorgestellte Methode in
eine kommerzielle Software für Prozessmodellierung implementiert. Die Entwurfsmethode
identiziert das thermo-ökonomisch optimale Molekül oder Gemisch zusammen
mit dem optimalen Betriebspunkt, Anlagendimensionierung und Anlagenstruktur des
Prozesses.
Die Methode wird am Beispiel des integrierten Entwurfs eines Organic Rankine
Cycles veranschaulicht. Die Ergebnisse zeigen die starke Wechselwirkung zwischen
Molekül und Prozess und unterstreichen damit die Notwendigkeit eines integrierten
Entwurfs. Die vorgestellte Methode ermöglicht somit einen integrierten Entwurf, der
alle Skalen vom Molekül bis zur Ökonomie verbindet, um den Erfolg von zahlreichen
Prozessen in der Energie- und Verfahrenstechnik zu gewährleisten.weiterlesen