Prozesssimulation eines TSA-Systems zur Biogasaufbereitung im Hinblick auf einen e zienten Prozessw armehaushalt

Ziel dieser Arbeit ist es, mit dem Process Simulator IPSEpror den Prozess einer Biogasaufbereitungsanlage zur CO2-Abscheidung aus einem Rohbiogas mittels Temperaturwechseladsorption (TSA) in einer mehrstu gen Wirbelschicht darzustellen. Auf Grundlage der bereits erarbeiteten Erkenntnisse im Rahmen des Projekts bioCH4.0 werden in dieser Arbeit Prozessparameter variiert und anhand verschiedener Kriterien die optimalen Prozessbedingungen festgelegt. Ausgehend davon erfolgt eine schrittweise Entwicklung des Prozesses hin zu einem nalen Prozess ie bild und einer ann ahernden vollst andigen Modellabbildung. Hierbei liegt besonderes Augenmerk auf dem Ziel eines idealen W armehaushalts, f ur das ein W arme ubertragerkonzept zur Nutzung der prozessinternen W arme und dem W armeaustausch zwischen Feststo str omen ausgelegt wird. Durch eine ausf uhrliche Literaturrecherche werden geeignete M oglichkeiten und verschiedene Kon- gurationen identi ziert, evaluiert und validiert und mit Hilfe des IPSEpror Model Development Kits basierend auf ihren zugrunde liegenden Berechnungsvorschriften in die Library des IPSEpror eingebunden. Anhand der sich ergebenden Prozessdaten wird ein Troubleshooting und eine Optimierung der Prozessf uhrung bis zur vollst andigen, energetisch optimierten Funktionsf ahigkeit im Anlagenbetrieb durchgef uhrt. Die Entwicklung des Prozesses, sowie die Ergebnisse aus Parametervariation, theoretischer W arme ubertragerauslegung und der Simulation des gesamten Prozesses werden ausf uhrlich dargestellt und ein Ausblick zu zuk unftigen Anwendungsm oglichkeiten gegeben. The aim of this work is to visualize the process of a biogas upgrading plant for CO2 separation from a raw biogas by temperature swing adsorption (TSA) in a multi-stage uidized bed with use of the Process Simulator IPSEpror. On the basis of the knowledge already gained within the framework of the project bioCH4.0, process parameters are varied in this work and the optimal process conditions are determined on the basis of various criteria. A step-by-step development of the process towards a nal process ow diagram and a complete model illustration takes place. Special attention is paid to the goal of an ideal heat balance, for which a heat exchanger concept is designed for the use of the process-internal heat and the heat exchange between solid streams. By a detailed literature search suitable possibilities and di erent con gurations are identi ed, evaluated and validated and with the help of the IPSEpror Model Development Kit based on their underlying calculation rules included into the library of IPSEpror. Based on the resulting process data, a troubleshooting and an optimization of the process control up to the complete, energetically optimized operability in plant operation is carried out. The development of the process as well as the results from parameter variation, theoretical heat exchanger design and the simulation of the entire process are presented in detail and an outlook on future application possibilities is given.