Flexibler Betrieb von Luftzerlegungsanlagen. Issue 12 (22nd October 2020) - Klein, Harald; Fritsch, Philipp; Haider, Patrick; Kender, Robert; Rößler, Felix; Rehfeldt, Sebastian; Freko, Pascal; Hoffmann, Rainer; Thomas, Ingo; Wunderlich, Bernd
Abstract: Vor dem Hintergrund der Energiewende wird die aktuelle Forschung zum energieoptimalen, lastflexiblen Betrieb von Luftzerlegungsanlagen beschrieben. Zum einen wird ein realitätsgetreuer, druckgetriebener Ansatz zur dynamischen Simulation vorgestellt. Auf dessen Basis wird ein detailliertes, transientes Simulationsmodell einer realen Luftzerlegungsanlage, ein digitaler Zwilling, erstellt. Exemplarisch werden Simulationen extremer Betriebsszenarien, wie das Anfahren oder Abschalten des Hauptwärmeübertragers, der Trennkolonnen und der gesamten Luftzerlegungsanlage, beschrieben. Zum anderen wird die Lebensdauer des Hauptwärmeübertragers aufgrund der hohen thermischen Wechselbelastung mithilfe eines Prüfstands untersucht. Die aufgenommenen Daten dienen zur Ableitung und Validierung dreidimensionaler Simulationsmodelle. Abstract : Ein zunehmend volatiler Energiemarkt erfordert einen lastflexiblen Betrieb von Luftzerlegungsanlagen. Daher wird ein digitaler Zwilling zur dynamischen Simulation vorgestellt und ein repräsentativer Wärmeübertrager unter thermischer Wechselbelastung in Experiment und Simulation betrachtet. Abstract: As part of the Energiewende, the current research on energy‐optimized, flexible operation of air separation units is described. A realistic, pressure‐driven approach for dynamic simulation is presented, which is used to provide a detailed, transient simulation model, a digital twin, of an air separation unit. Extreme operation scenarios, such as start‐up and shutdown of the main heat exchanger, the distillation columns or the entire air separation unit, are described. Since the main heat exchanger experiences repeated temperature changes, its lifetime is investigated in a test rig. The gathered data is used to derive and validate three dimensional simulation models.