Hungsberg, Maximilian (2023)
Toleranzbetrachtungen an einem Plasmavergasungsprozess zum chemischen Recycling gemischter Kunststoffabfälle.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion
Kurzbeschreibung (Abstract)
Der Eigenschaft von Prozessen, flexibel auf zufällige Rohstoffänderungen zu reagieren, muss in der linearen Wirtschaft nur bedingt Aufmerksamkeit entgegengebracht werden. Zwar sind Methoden zur Betrachtung einzelner Prozessschritte bekannt, eine systematische und quantitative Erfassung sowie die Steigerung der Toleranz von Gesamtprozessen ist hingegen unzureichend entwickelt. In Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft lässt dieser Umstand die Prozesstoleranzanalyse und deren methodische Weiterentwicklung und Anwendung in den Fokus rücken. Ziel dieser Arbeit ist es, die methodische Grundlage zu entwickeln, einen Gesamtprozess in das dynamische Umfeld einer Kreislaufwirtschaft einzubetten, um diesen dort hinsichtlich der Toleranz gegenüber variablen Rohstoffzusammensetzungen quantifizieren und optimieren zu können. Dazu wird ein Plasmavergasungsprozesses für das chemische Recycling von gemischten Kunststoffabfällen und zur Produktion von Methanol zunächst als Fließbildsimulation implementiert. In einem nächsten Schritt werden die dynamischen Eingangsbedingungen des Prozesses definiert. Diese werden durch die variable Kunststoffabfallzusammensetzung beschrieben. Dabei wird die Kunststoffabfallzusammensetzung als diskrete Verteilung mit 5000 Einträgen beschrieben. Über eine Automatisierungsroutine wird jede einzelne Zusammensetzung der Verteilung an das ASPEN Plus Fließbild eines Plasmavergasungsprozesses zur Produktion von Methanol übergeben. Mit den erhaltenen Ergebnissen können nun mittels Big-Data-Analyse Ursache-Wirkungs-Ketten offengelegt werden, die zum einen intolerantes Verhalten des Prozesses identifizieren. Zum andere werden über dieses Vorgehen auch Prozessparameter identifiziert, die zur Toleranzsteigung angepasst werden können. Es wird gezeigt, wie mit der entwickelten Methode die Toleranz eines Gesamtprozesses nicht nur quantifiziert, sondern auch gesteigert werden kann. Dieses Vorgehen wird Beispielhaft für Regelparameter (Massenstrom und Vergasungsmittelzugabe) sowie für Designparameter (Austauschflächen von Wärmeübertragern) erläutert.
| Typ des Eintrags: | Dissertation | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Erschienen: | 2023 | ||||
| Autor(en): | Hungsberg, Maximilian | ||||
| Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
| Titel: | Toleranzbetrachtungen an einem Plasmavergasungsprozess zum chemischen Recycling gemischter Kunststoffabfälle | ||||
| Sprache: | Deutsch | ||||
| Referenten: | Etzold, Prof. Dr. Bastian J. M. ; Epple, Prof. Dr. Bernd ; Sauer, Prof. Dr. Jörg | ||||
| Publikationsjahr: | 30 Oktober 2023 | ||||
| Ort: | Darmstadt | ||||
| Kollation: | xiv, 132 Seiten | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung: | 10 Oktober 2023 | ||||
| URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24725 | ||||
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Der Eigenschaft von Prozessen, flexibel auf zufällige Rohstoffänderungen zu reagieren, muss in der linearen Wirtschaft nur bedingt Aufmerksamkeit entgegengebracht werden. Zwar sind Methoden zur Betrachtung einzelner Prozessschritte bekannt, eine systematische und quantitative Erfassung sowie die Steigerung der Toleranz von Gesamtprozessen ist hingegen unzureichend entwickelt. In Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft lässt dieser Umstand die Prozesstoleranzanalyse und deren methodische Weiterentwicklung und Anwendung in den Fokus rücken. Ziel dieser Arbeit ist es, die methodische Grundlage zu entwickeln, einen Gesamtprozess in das dynamische Umfeld einer Kreislaufwirtschaft einzubetten, um diesen dort hinsichtlich der Toleranz gegenüber variablen Rohstoffzusammensetzungen quantifizieren und optimieren zu können. Dazu wird ein Plasmavergasungsprozesses für das chemische Recycling von gemischten Kunststoffabfällen und zur Produktion von Methanol zunächst als Fließbildsimulation implementiert. In einem nächsten Schritt werden die dynamischen Eingangsbedingungen des Prozesses definiert. Diese werden durch die variable Kunststoffabfallzusammensetzung beschrieben. Dabei wird die Kunststoffabfallzusammensetzung als diskrete Verteilung mit 5000 Einträgen beschrieben. Über eine Automatisierungsroutine wird jede einzelne Zusammensetzung der Verteilung an das ASPEN Plus Fließbild eines Plasmavergasungsprozesses zur Produktion von Methanol übergeben. Mit den erhaltenen Ergebnissen können nun mittels Big-Data-Analyse Ursache-Wirkungs-Ketten offengelegt werden, die zum einen intolerantes Verhalten des Prozesses identifizieren. Zum andere werden über dieses Vorgehen auch Prozessparameter identifiziert, die zur Toleranzsteigung angepasst werden können. Es wird gezeigt, wie mit der entwickelten Methode die Toleranz eines Gesamtprozesses nicht nur quantifiziert, sondern auch gesteigert werden kann. Dieses Vorgehen wird Beispielhaft für Regelparameter (Massenstrom und Vergasungsmittelzugabe) sowie für Designparameter (Austauschflächen von Wärmeübertragern) erläutert. |
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| Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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| Status: | Verlagsversion | ||||
| URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-247253 | ||||
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie |
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| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 07 Fachbereich Chemie 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Technische Chemie 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Technische Chemie > Technische Chemie I |
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| Hinterlegungsdatum: | 30 Okt 2023 13:45 | ||||
| Letzte Änderung: | 31 Okt 2023 06:14 | ||||
| PPN: | |||||
| Referenten: | Etzold, Prof. Dr. Bastian J. M. ; Epple, Prof. Dr. Bernd ; Sauer, Prof. Dr. Jörg | ||||
| Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 10 Oktober 2023 | ||||
| Export: | |||||
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