Toleranzbetrachtungen an einem Plasmavergasungsprozess zum chemischen Recycling gemischter Kunststoffabfälle

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

VBA-Routine for the Automation of High-Troughput Process Simulation

VBA Code for the automation of APEN Plus. -Automated feedstock variations -Saves mass- and energy balances in excel table -saves ASPEN back-up files. -includes adaption of gasification agents and feedstock mass flo

Distribution of European plastic waste composition

Datensatz einer Elementarvertielung der europäischen Kunststoffaballzusammensetzung. Der erstellte Datensatz beruht auf einer Literaturrecherche. Data set of an elemental distribution of the European plastic waste composition. The data set created is based on a literature review

Toleranzbetrachtungen an einem Plasmavergasungsprozess zum chemischen Recycling gemischter Kunststoffabfälle

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

Iron supported on beaded carbon black as active, selective and stable catalyst for direct CO2 to olefin conversion

The Fischer-Tropsch-to-Olefins process allows to convert waste stemming CO2 with green hydrogen to olefins. Iron can catalyse both core reactions: 1) reverse-water-gas-shift as well as 2) Fischer-Tropsch. Carbon supported catalysts were reported to be highly attractive in this context, but until now mainly non technically applicable research carbons like nanotubes or ordered mesoporous carbons were studied and long term stability studies are missing. Here, beaded carbon blacks, were studied as available and inexpensive support materials for Fe catalysts in CO2-based FTO. The most promising support yielded selectivities towards olefins of almost 40% and showed for 170 h high stability