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Prozesssimulation für die Dekarbonisierung: Von der Analyse zur industriellen Transformation


Wie die Prozesssimulationssoftware von Fives ProSim zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks in der Prozessindustrie beiträgt


Prozessintensivierung und Innovation unterstützen Dekarbonisierung bedeutet nicht nur Substitution. Sie erfordert auch neue Prozesskonzepte. Prozessintensivierung, wie Membranreaktoren, reaktive Destillation oder fortschrittliche Wärmerückgewinnung, verspricht erhebliche Energieeinsparungen, erfordert jedoch belastbare Modelle für Auslegung und Scale-up.


Die Dekarbonisierung ist zu einer der zentralen Herausforderungen für die Industrie geworden. Energieintensive Sektoren wie Chemie, Raffinerie und Metallurgie müssen nicht nur ihre Treibhausgasemissionen verringern, sondern sich auch an eine sich schnell wandelnde Energielandschaft anpassen. Um diese Ziele zu erreichen, sind sowohl schrittweise Effizienzsteigerungen als auch tiefgreifende Veränderungen in der Gestaltung und im Betrieb von Prozessen erforderlich. Die Prozesssimulation hat sich dabei als eines der wirksamsten Instrumente zur Unterstützung dieses Übergangs etabliert.


Komplexität durch Simulation verstehen Industrielle Prozesse umfassen eine Vielzahl physikalischer und chemischer Wechselwirkungen: Thermodynamik, Reaktionskinetik, Transportphänomene und betriebliche Randbedingungen. Empirische Ansätze sind in manchen Fällen nützlich, erfassen diese Komplexität jedoch oft nicht vollständig.


Die Prozesssimulationssoftware von Fives ProSim bietet Ingenieuren ein robustes Rahmenwerk zur Modellierung und Analyse des Prozessverhaltens. Durch die Kombination präziser


thermodynamischer Modelle mit flexiblen Fließschemen können Leistungsprognosen über ein breites Spektrum an Betriebsbedingungen erstellt werden. Diese Vorhersagefähigkeit ist entscheidend, wenn Industrien CO₂-arme Wege prüfen, die noch nicht kommerziell etabliert sind.


Energie- und Kohlenstoff-Hotspots identifizieren


Ein wesentlicher Schritt jeder Dekarbonisierungsstrategie besteht darin, Emissionen zu quantifizieren und Ineffizienzen zu lokalisieren.


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Prozesssimulatoren können Massen- und Energiebilanzen über das gesamte Fließschema integrieren und so die „Hotspots“ der Kohlenstoffintensität aufzeigen. Dazu können Anlagen gehören, die weit von ihrer optimalen Effizienz entfernt arbeiten, Möglichkeiten zur


Energierückgewinnung oder Ströme, die verwertet werden könnten.


Durch die Bereitstellung einer transparenten und quantitativen Sicht auf die Prozessleistung schafft die Simulation eine verlässliche Grundlage für die Priorisierung von Maßnahmen.


Alternative Energien und Einsatzstoffe untersuchen


Der Übergang zur CO₂-armen Industrie umfasst zunehmend alternative Energieträger und Rohstoffe. Wasserstoff, erneuerbarer Strom oder biobasierte Einsatzstoffe gewinnen an Bedeutung, doch ihre Integration in bestehende Anlagen stellt technische Herausforderungen dar.


Mit Tools wie ProSimPlus oder Simulis Thermodynamics können Ingenieure Szenarien virtuell prüfen, bevor physische Tests durchgeführt werden. So lässt sich beispielsweise die teilweise Substitution von Erdgas durch Wasserstoff in einer Reformierungs- oder Verbrennungseinheit simulieren, um die Auswirkungen auf Effizienz, Emissionen und nachgelagerte Prozesse zu bewerten. Ebenso kann die Verwendung biogener Zwischenprodukte in petrochemischen Prozessen hinsichtlich Ausbeuten, Nebenprodukten und CO₂-Bilanz untersucht werden.


Simulation reduziert so Unsicherheiten und beschleunigt die sichere Einführung nachhaltiger Lösungen.


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Hier leisten fortschrittliche Simulatoren entscheidende Unterstützung. Durch die Kombination detaillierter Thermodynamik mit flexibler Prozessmodellierung helfen Softwareplattformen Forschern und Ingenieuren, intensivierte Prozesse zu entwickeln, die sowohl effizient als auch technisch zuverlässig sind. Dies beschleunigt den Übergang von Laborideen zur industriellen Umsetzung.


Technik, Wirtschaft und Nachhaltigkeit verbinden


Simulation schlägt auch eine Brücke zwischen der technischen Ebene und übergeordneten Entscheidungsrahmen. Durch die Verknüpfung von Prozessmodellen mit Lebenszyklusanalysen, techno- ökonomischen Bewertungen oder CO₂-Bilanzen erhalten Unternehmen eine integrierte Sicht auf ihre Dekarbonisierungsstrategien.


Diese ganzheitliche Perspektive ist besonders wichtig, da politische Instrumente wie CO₂-Bepreisung und Emissionshandel zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit beeinflussen. Die Fähigkeit, Abwägungen zwischen Umweltwirkung und Wirtschaftlichkeit zu quantifizieren, stellt sicher, dass Investitionen in die Dekarbonisierung sowohl ehrgeizig als auch tragfähig sind.


Fazit Dekarbonisierung ist kein einmaliger Meilenstein, sondern ein fortlaufender Transformationsprozess industrieller Systeme. Dafür sind Werkzeuge erforderlich, die wissenschaftliche Strenge mit praktischer Anwendbarkeit verbinden. Mit seinem umfassenden Portfolio an Simulationssoftware und über 30 Jahren Erfahrung zeigt Fives ProSim, wie fortschrittliche Modellierung Unternehmen helfen kann, ihre Prozesse zu verstehen, zu optimieren und neu zu gestalten.


Weitere Informationen finden Sie unter: fives-prosim.sales@fivesgroup.com


www.fives-prosim.com INDUSTRIAL PROCESS REVIEW


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