Optimaler Betrieb und Regelung von Simulated-Moving-Bed-Prozessen

Chromatographische Trennverfahren werden in den verschiedensten industriellen Zweigen zur Gewinnung hochwertiger und reiner Produkte eingesetzt. Die hohen Reinheitsanforderungen bei Wirkstoffen, Lebensmitteln oder Feinchemikalien können oft nur mit Hilfe chromatographischer Trennverfahren erzielt werden. Andere Trennverfahren kommen aufgrund mangelnder Selektivität oder zu aggressiver Prozessbedingungen nicht in Frage. Der Simulated-Moving-Bed-Prozess gehört hierbei zu den kontinuierlichen Prozessen, die gegenüber den Batch-Prozessen Vorteile bezüglich Lösungsmittelverbrauch und Produktivität bieten. Sie werden daher bevorzugt in der großtechnischen Produktion eingesetzt. 5MB- Prozesse verursachen in der Regel einen hohen Anteil der Herstellkosten, daher ist ihr optimaler Betrieb entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens. Sie sind durch eine komplexe kontinuierliche/diskrete Dynamik gekennzeichnet, die eine intuitive Auslegung sowie einen manuellen Betrieb erschweren. Bisher dokumentierte industrielle Auslegungsverfahren basieren jedoch meist auf Heuristiken oder stark vereinfachten Prozessmodellen. Dies führt oft zu einem sub-optimalen Betrieb. Die Prozesse werden zudem nicht geregelt, sondern mit voreingestellten Betriebsparametern gefahren. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein geschlossenes modellbasiertes Konzept zur Prozessführung von 5MB-Prozessen vorgestellt, das alle Schritte von der Modellbildung, über die Parameterschätzung und die Versuchsplanung, bis hin zu der Prozessoptimierung und -regelung umfasst. Alle Werkzeuge sind in einem Softwarepaket gebündelt und können über einer benutzerfreundlichen graphischen Oberfläche bedient werden.