Simulation in der Prozessindustrie Vom digitalen Zwilling zum smarten Prozess

Seit Jahrzehnten ist Simulation ein fester Bestandteil in der Prozesswelt: Ob Wärme- und Stoffbilanzen, Reaktionskinetik, Strömungsverhalten oder thermodynamische Eigenschaften, vieles wird bereits in der Planungsphase virtuell untersucht. Allerdings ändert sich die Rolle der Simulation. Mittlerweile begleitet Simulation den gesamten Lebenszyklus einer Anlage– von der Forschung und Entwicklung über das Engineering und die Inbetriebnahme bis hin zum laufenden Betrieb.

Prozesse in Chemie, Biotechnologie und Pharma sind häufig komplex, die Rohstoffe und Produkte teuer und reale Versuche aufwendig. Zudem steigen mittlerweile die Anforderungen an Energieeffizienz, Ressourcenschonung, Produktionsflexibilität und Time-to-Market. Simulation kann hier helfen, Varianten virtuell zu untersuchen, Versuchsreihen zu reduzieren und Betriebszustände zu analysieren, bevor sie in der realen Anlage umgesetzt werden.

Die klassische Prozesssimulation ist in der chemischen Industrie längs etabliert. Insbesondere stationäre Fließbildsimulatoren gehören bei der Entwicklung und Auslegung kontinuierlicher Prozesse zum Standard. Sie bilden Apparate wie Reaktoren, Kolonnen, Wärmetauscher, Pumpen oder Verdichter ab und berechnen auf Basis von Stoff- und Energiebilanzen das Verhalten des Gesamtprozesses. Eine wesentliche Grundlage bilden dabei thermodynamische Modelle und Datenbanken für physikalische Stoffeigenschaften.