Apparateauslegung

Die Auslegung verfahrenstechnischer Apparate gehört zu unseren Hauptaufgabenbereichen. Unterstützt von der Prozesssimulationssoftware CHEMCAD legen wir Kolonnen, Wärmeübertrager und Druckentlastungsanlagen aus. Die Auslegung erfolgt anhand heuristischer Verfahren und wird abschließend durch eine Simulation unter Berücksichtigung der Material- und Energiebilanzen validiert.

Vorteile

  • Auslegungsergebnisse werden berechnet mittels modernster Prozessmodelle
  • Schnelle und detailierter Auslegungsbericht nach Übermittlung der Designspezifikationen

Vorgehensweise

Wärmeübertrager

Die rigorose Wärmeübertrager-Auslegung wird für vorgegebene Eigenschaften des Produkt- und Utilitystrom (Temperatur, Druck, Zusammensetzung) durchgeführt. Unter Berücksichtigung verschiedener Wärmeübertrager-Eigenschaften (Geometrie, Material) wird schließlich ein detailliertes TEMA-Sheet mit den Berechnungsergebnissen ausgegeben. Der resultierende k- Wert und die Wärmeübertragungsfläche sind ebenfalls verfügbar.

Ventile und Druckentlastungseinrichtungen (Valves and Safety Relief Devices)

Für Ventile, die in einem Prozess den Durchfluss regeln, berechnen wir den benötigten Cv-Wert. Die Auslegung erfolgt gemäß den gegebene Stromdaten und der vorgegebenen Druckdifferenz. 
 
Sicherheitsventile und Berstscheiben werden gemäß den bekannten Katastrophenszenarien (NFPA-30, API 520/521, OSHA, API 2000 bzw. ISO 28300) wie beispielsweise Brand oder unkontrollierter exothermer Reaktion ausgelegt.
Insbesondere kann das Rohrleitungssystem, das im Katastrophenfall für den sicheren Transport der Fluide in einen anderen Behälter oder in die Umgebung zuständig ist, überprüft werden.
Alle Auslegungsergebnisse werden in einer weiteren Simulation überprüft.

Rohrleitungen und Rohrleitungsnetzwerke

Rohrleitungen werden für ein- und zweiphasige Strömungen ausgelegt. Ausgehend von den Stromkomponenten und der Rohrlänge können folgende Parameter berechnet werden:
  • Rohrdurchmesser
  • Druckverlust
Nach dem Sizing einzelner Rohre kann auch eine hydraulische Strömungsberechnung des gesamten Rohrleitungsnetzwerks durchgeführt werden, wobei auch Pumpen und Kompressoren mit ihren charakteristischen Pumpenkennlinien berücksichtigt werden.
Dies ist bei beispielsweise der Verbesserung der Energieeffizienz oder der Betrachtung des Sicherheitskonzepts von enormer Bedeutung.

Rektifikations- und Absorptionskolonnen

Durch die Berücksichtigung der Geometrie einer Kolonne lassen sich Berechnungen unter Berücksichtigung des Stofftransports berechnen. Für die Auslegung werden die Eigenschaften des Packungsmaterials oder der Kolonnenböden, der Flutpunkt sowie die Anzahl theoretischer Trennstufen herangezogen.
Somit können die voneinander abhängigen Kolonnenparameter berechnet werden:
  • Höhe
  • Durchmesser
Nach der Auslegung werden die Berechnungsergebnisse durch die Verwendung eines nicht-Gleichgewichts Modells validiert.

Tanks und (Rücklauf- )Behälter

Für Behälter in denen ein flüssig-dampf (LV) oder eine flüssig-flüssig-dampf (LLV) Gleichgewicht auftritt, werden durch die Auslegung u.a. die folgenden Parameter berechnet:
  • Höhe
  • Durchmesser
In einer weiterführenden dynamischen Simulation werden die Auslegungsergebnisse überprüft.

Exemplarischer Workflow

  • Vor einem Austausch vertraulicher Kundendaten wird auf Wunsch ein Non-Disclosure Agreement (NDA) zwischen dem Kunden und PrimeUnit geschlossen.
  • Anschließend stellt der Kunde alle den Prozess betreffenden Daten zur Verfügung (P&ID, Prozessdokumentation, Messdaten, bestehende Simulationen, etc.).
  • PrimeUnit erarbeitet dann eine Simulationsstrategie aufbauend auf bereits existierenden Prozessmodellen und/oder eigens programmierten Custom Modellen.
  • Im Fall fehlender thermodynamischer Daten prüft PrimeUnit die Verfügbarkeit über Drittunternehmen sowie Datenbanken. Alternativ können weitere Datensets auch durch den Kunden ermittelt/gemessen werden.
  • Mithilfe des Prozessmodells können nun die jeweiligen Auslegungen bzw. Dimensionierung der simulierten Apparate erfolgen,
  • Zuletzt wird eine detaillierte Dokumentation über alle Bereiche der Apparateauslegung erstellt (Thermodynamik, Numerik, Vorabrechnungen, Details zur Prozesssimulation, Modellgenauigkeit, Ergebnisse der Apparateauslegung) und an den Kunden in Verbindung mit einer abschließenden Präsentation der Ergebnisse übergeben.
Unsere anderen Beratungsleistungen:
PROZESSOPTIMIERUNG
MACHBARKEITSSTUDIEN
ENERGIEBERATUNG
INDUSTRIE 4.0
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