Batch-Destillation Der Weg zur optimierten Batch-Destillation

Redakteur: Anke Geipel-Kern

Bei der diskontinuierlichen, absatzweisen Destillation geht es meist um das Auftrennen eher geringer Mengen, aber oft um Produkte mit hoher Wertschöpfung. Die Herausforderung besteht darin, die bestmögliche Prozessführung zu finden, um beispielweise die Produktivität zu erhöhen und/oder die Produktreinheit zu verbessern. Dieser Beitrag stellt Lösungswege vor und beschreibt, wie ein detailliertes dynamisches Prozessmodell die Optimierung unterstützt.

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Schematische Darstellung einer Batch-Destillationsanlage (Bilder: Infraserv Knapsack)
Schematische Darstellung einer Batch-Destillationsanlage (Bilder: Infraserv Knapsack)

Batch-Destillationen sind oft Teilprozesse in komplexen Produktionsketten der chemischen Industrie. Sie werden zumeist eingesetzt, wenn der Zulauf (Feed) diskontinuierlich erfolgt (mit zum Teil unterschiedlichen Kompositionen) und die enthaltenen Leichtsieder als Wertprodukte mit hoher Reinheit anzusehen sind.

Batch-Destillationsprozesse verlaufen generell hochdynamisch, mit teilweise drastischen Zustandsänderungen. Durch den stark instationären Verlauf existiert auch kein fixierter Betriebspunkt bzw. kein Satz von frei einstellbaren Steuerparametern, mit denen über den gesamten Zeitraum eine optimale Prozessführung gewährleistet werden könnte. Vielmehr erfordert eine optimale Prozessführung Strategien mit ständigen zeitlichen Veränderungen der frei einstellbaren Steuerparameter zur steten Anpassung an den aktuellen Betriebspunkt.

Für die Ermittlung von optimalen Prozessführungsstrategien sind zumeist detaillierte Prozessmodelle erforderlich, verknüpft mit leistungsfähigen, mathematischen Lösern. Dies ist einer der Gründe, warum sich in der Praxis vergleichsweise einfache Strategien durchgesetzt haben:

a) Festlegung eines fixierten Rücklaufverhältnisses und einer fixierten Leistung der Sumpfheizung. Die Auswahl der Größen beruht auf Erfahrungswerten und soll eine möglichst hohe Produktausbeute im Destillat bei geforderter Reinheit bewirken. Der Prozess wird bis kurz vor Unterschreitung der geforderten Produktreinheit im Produkttank gefahren.

b) Aufrechterhaltung der Produktreinheit im Destillatstrom mittels Temperaturregelung durch stete Anpassung des Rücklaufverhältnisses.

Eine ausführliche Betrachtung können Sie im ergänzenden Whitepaper nachlesen.

* Die Autoren sind Mitarbeiter Prozess- und Verfahrenstechnik Engineering & Contracting, InfraServ GmbH & Co. Knapsack KG.

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