Prozessentwicklung mittels modularer Miniplanttechnik am Beispiel eines emissionsfreien Schwefelsäureprozesses

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In dieser Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, die darauf abzielt, die Entwicklungs- und Validierungszeit chemischer Prozesse durch den Einsatz mathematischer Modelle, Simulationswerkzeuge und experimenteller Arbeiten erheblich zu verkürzen. Die Methodik wird am emissionsfreien Schwefelsäureprozess untersucht, der in der Koksofengasreinigung eingesetzt wird und sich durch eine besondere Stellung hinsichtlich der Luftschadstoffemissionen auszeichnet. Die Prozessentwicklung erfolgt intensiviert durch modulare Miniplant-Technik, wobei die einzelnen Schritte durch Simulationswerkzeuge begleitet werden. Für Prozessschritte ohne hinreichend genaue Modelle werden geeignete Modelle entwickelt und an einer Versuchsanlage validiert. Ein zweistufiger experimenteller Ansatz umfasst zunächst Messungen mit reinen Ausgangsstoffen im Technikum, gefolgt von Validierungen unter Industriebedingungen mit einer mobilen Versuchsanlage. Die Experimente werden durch modellbasierte experimentelle Versuchsplanung organisiert, um eine effektive Durchführung der Versuchsreihen zu gewährleisten und die aus den Daten abgeleiteten Modelle zu bewerten. Zudem werden die Experimente methodisch mit Simulationsrechnungen der Gesamtanlage begleitet, um das Design kontinuierlich an die aktuellen Erkenntnisse aus den experimentellen Daten anzupassen.