Effizienter Betrieb von Extraktionskolonnen durch Online-Zustandsdiagnostik

Description: Die Extraktion ist als produktschonendes, niedrig-energetisches Trennverfahren prädestiniert für biotechnologische Prozesse. Die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream kann eine Schlüsselrolle einnehmen, um den Weg zu Produkten und Produktionsprozessen der nächsten Generation zu ebnen. Im industriellen Maßstab wird die Extraktion vor allem in Gegenstromkolonnen realisiert, die häufig nur mit minimaler Instrumentierung ausgestattet sind. Daher fehlen Informationen über den inneren Zustand der Kolonne. Zusätzlich kann die obere Betriebsgrenze modellbasiert nur mit großen Unsicherheiten vorhergesagt werden. Dem entsprechend erfordern mögliche Unsicherheiten in der bisherigen Auslegung für einen stationären Betrieb signifikante Sicherheitsaufschläge und führen damit zu Effizienzverlusten, vor allem bei der nachgeschalteten, energetisch aufwendigen Regeneration des Lösungsmittels mittels Rektifikation. Im Hinblick auf biotechnologische Prozesse werden Schwankungen im Produktstrom die notwendigen Sicherheitsaufschläge und damit die Effizienzverluste deutlich erhöhen. Um die Anwendung der Extraktion im biotechnologischen Downstream zu realisieren und Effizienzverluste zu vermeiden, bedarf es einer Flexibilisierung des Betriebs und einer zuverlässigen Zustandsdiagnostik für Extraktionskolonnen. Ziel ist die Einhaltung der Produkt- bzw. Prozessspezifikationen bei optimalem Betrieb. Innerhalb des Projekts soll daher anhand einer Extraktionskolonne im technischen Maßstab ein optimaler und flexibler Betrieb realisiert werden. Dazu wird eine Kombination aus Messtechnik und schnellem, prädiktivem Modell die Kolonne zu einem smarten, gläsernen Apparat machen, der einen effizienten und autonomen Betrieb am energetischen Optimum (min. Lösemittelstrom) ermöglicht. Die enge Zusammenarbeit von Apparate- und Messtechnikherstellern, sowie Partnern aus der Prozessindustrie sichert außerdem die Übertragbarkeit der entwickelten Systematik in den industriellen Maßstab.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Lösungsmittel ? Kleine und mittlere Unternehmen ? Messtechnik ? Produktionstechnik ? Trennverfahren ? Klassifikation ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• HZDR Innovation GmbH (Mitwirkung)
• RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-08-01 - 2026-07-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Efficient operation of extraction columns through online condition diagnostics
  Description: As a product-friendly, low-energy separation process, extraction is predestined for biotechnological processes. The application of extraction in biotechnological downstream can play a key role in paving the way to next-generation products and production processes. On an industrial scale, extraction is mainly implemented in countercurrent columns, which are often equipped with minimal instrumentation. Therefore, information about the internal state of the column is lacking. In addition, the upper operating limit can be predicted on a model basis only with large uncertainties. Accordingly, possible uncertainties in the previous design for steady-state operation require significant safety margins and thus lead to efficiency losses, especially in the downstream, energetically costly regeneration of the solvent by means of rectification. With regard to biotechnological processes, fluctuations in the product stream will significantly increase the necessary safety margins and thus the efficiency losses. In order to realize the application of extraction in biotechnological downstream and to avoid efficiency losses, a flexibilization of the operation and reliable condition diagnostics for extraction columns are required. The goal is to meet the product and process specifications with optimal operation. Within the project, therefore, optimal and flexible operation is to be realized on the basis of an extraction column on a technical scale. For this purpose, a combination of measurement technology and fast, predictive modeling will turn the column into a smart, glass apparatus that enables efficient and autonomous operation at the energetic optimum (min. solvent flow). The close cooperation of apparatus and measurement technology manufacturers, as well as partners from the process industry, also ensures the transferability of the developed systematics to industrial scale. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1119553

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.50
• Findability: 0.69

  • Title: 1.00
  • Description: 0.12
  • Identifier: false
  • Keywords: 1.00
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 2 times.