Porzellanfliesen (Feinsteinzeug): Rezeptur- und Produktivitätsoptimierung
Projektumfang: Vollständige Nassroute (Mahlen, Sprühtrocknung, Lagerung, Pressen, Trocknen, Brennen) mit gekoppelten Zielen für Qualität, Produktivität, Energie, Kosten und CO2.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: Unit-Modelle wurden mit Labor- und Industriedaten kalibriert und mit Optimierungsworkflows verbunden. Spätere Arbeiten erweiterten die Optimierung von Betriebsparametern auf Rohstoffzusammensetzungsfenster, weil Rohstoffschwankungen das Brennverhalten und die Zielqualität verschieben.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Durch die gemeinsame Bewertung von Rezeptur- und Betriebsparametern im dynamischen Gesamtflowsheet konnten belastbare Betriebsfenster identifiziert werden, die Brennstoffbedarf und Emissionen senken und gleichzeitig Qualitätsgrenzen (z. B. Porosität/Wasseraufnahme) einhalten. Berichtet wird unter ausgewählten Bedingungen eine Reduktion des Brennstoffbedarfs von bis zu 30,2% pro Tonne gebranntem Feinsteinzeug.
Praxisfazit: Ein gekoppeltes Fließschema ist besonders sinnvoll, wenn Rezeptur, Mahlung und Ofenbetrieb gemeinsam gegen Qualitäts- und Energieziele bewertet werden sollen.
Quellen: 10.1111/jace.19581, 10.3390/machines11020137, 10.1016/j.ceramint.2023.01.056, 10.1016/j.cirpj.2021.04.011
Mechanisches Recycling von Li-Ionen-Batterieströmen
Projektumfang: Mechanische Prozesskette mit Schneidmühle und Zick-Zack-Sichter für sekundäre Batteriematerialien unter transienten Zulaufschwankungen.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: Modelle für Zerkleinerung und Klassierung wurden in einem dynamischen Gesamtflowsheet gekoppelt, sodass Massenstrom- und PSD-Transienten aus der Mühle direkt in die Trennleistung übertragen wurden.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Durch die direkte Weitergabe von Mühlentransienten in das Sichtermodell wurde der Ursache-Wirkungs-Zusammenhang klar: Steigender Zulaufmassenstrom verbreitert die Trennkurve und reduziert die Trennschärfe, was Reinheit und Rückgewinnung unmittelbar verschiebt.
Praxisfazit: Transienten im Zulauf sollten explizit modelliert werden, weil Trenneffizienz sowie Reinheits- und Rückgewinnungswerte unter Nicht-Stationarität deutlich variieren können.
Quelle: 10.1002/cite.202200156
Zeolithproduktion mit datengetriebenen Surrogaten
Projektumfang: Industrielle, durchgängige Katalysator-Prozesskette mit Synthese, Dekanter-Wäsche/Konzentration, Sprühtrocknung und zweistufiger Drehrohrofen-Kalzinierung.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: DEM-informierte ANN-Surrogate und Populationsbilanzansätze wurden in die Synthese integriert und mit nachgeschalteten dynamischen Unit-Modellen in einem gemeinsamen Fließschema gekoppelt.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Durch die Kopplung von Surrogat-Synthesemodellen mit dynamischen Downstream-Units in einem Fließschema konnten schnelle und langsame Dynamiken gemeinsam bewertet und mehrdimensionale Feststoffeigenschaften entlang der gesamten Kette verfolgt werden.
Praxisfazit: Surrogat-gestützte Fließschema-Simulation ist hilfreich, wenn hohe Synthese-Modelltreue benötigt wird, aber trotzdem schnelle Szenarienvergleiche auf Prozessebene nötig sind.
Quelle: MDPI Processes 2022 (2227-9717/10/10/2140)
Industrielle kontinuierliche Wirbelschichttrocknung von Laktose: Energieoptimierung und digitaler Zwilling
Projektumfang: Industrielle kontinuierliche Wirbelschichttrocknung (FBD) feuchter kristalliner Laktose für die pharmazeutische Anwendung, mit drei aufeinanderfolgenden Trocknungszonen – jede mit eigenem Fluidisierungsluft-Massenstrom und eigener Temperatur – gespeist aus einer vorgeschalteten Siebzentrifuge mit schwankendem Durchsatz und Feuchtegehalt.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: In Dyssol Pro wurde ein neues dynamisches FBD-Unit-Modell aus fundamentalen Wärme- und Massenbilanzgleichungen, Thermodynamik und experimentell gemessener Trocknungskinetik aufgebaut. Die drei Trocknungszonen wurden als ein Fließschema (mit Gas-Splitter und -Mischer) verknüpft und sagen Laktose-Restfeuchte und Ablufttemperatur voraus – und quantifizieren den Energieverbrauch – über einen weiten Bereich von Laktose-Durchsatz, Fluidisierungsluft-Strom und Lufttemperatur.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Die schnelle, genaue Vorhersage ermöglichte eine modellbasierte Optimierung der Zuluftparameter, die den Energieverbrauch und die thermische Belastung des temperaturempfindlichen Produkts senkt und zugleich die Produktqualität stabilisiert. Das Modell bildet außerdem die Grundlage für einen Echtzeit-digitalen-Zwilling der gesamten Laktose-Produktionslinie.
Praxisfazit: Für die industrielle Wirbelschichttrocknung mit schwankendem Zulauf lassen sich mit einem validierten dynamischen Fließschemamodell Luftstrom und Temperatur auf Energie und Qualität hin einstellen – ohne störende Versuche an der laufenden Anlage.
Quelle: 10.1016/j.apt.2025.104864
Vibrierende Wirbelschichttrocknung: dynamische Feuchteführung
Projektumfang: Kontinuierliche Trocknung über verschiedene Geometrien und Partikelklassen (Geldart A/B/D) mit Berücksichtigung von Vibrationseinflüssen.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: Gekoppelte Hydrodynamik- und Trocknungskinetikmodelle mit verteilten Partikeleigenschaften wurden implementiert und gegen breite experimentelle Parametersätze validiert.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Weil das gekoppelte Trocknungsmodell über breite experimentelle Datensätze validiert wurde, konnte es für schnelle Betriebsfenstervergleiche genutzt werden, bei berichteten Feuchteabweichungen unter 14% in zentralen Fällen und niedrigen Temperaturabweichungen bei praktikablen Rechenzeiten (typisch 1-3 min auf Standard-PC).
Praxisfazit: Der Ansatz eignet sich für schnelle Vergleiche von Betriebsfenstern über Materialien, Geometrien und Vibrationseinstellungen hinweg.
Quelle: 10.3390/pr9010052
Halbkontinuierliche Präzipitation (Fällung): Einfluss von Durchmischung und Dynamik
Projektumfang: Halbkontinuierliche Präzipitation schwerlöslicher Salze mit qualitätskritischer Abhängigkeit von lokaler Durchmischung, Übersättigung und Zulaufstrategie.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: Dynamische Präzipitationsmodelle wurden als Unit-Operationen in Fließschemastudien eingesetzt, um Betriebs- und Mischstrategien systematisch zu vergleichen.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Durch die explizite Simulation dynamischer Zulauf- und Mischstrategien konnten Zielkonflikte zwischen Produktqualität und stabiler Fahrweise quantifiziert und geeignete Betriebsfenster eingegrenzt werden.
Praxisfazit: Bei mischungssensitiver Präzipitation sollten zeitvariable Zulauf- und Rührstrategien direkt untersucht werden, statt nur stationäre Nominalfälle anzusetzen.
Quellen: 10.1016/j.compchemeng.2020.106818, KIT 1000076187
Chemical Looping Combustion mit gekoppelten Reaktoren
Projektumfang: Pilotmaßstäbliche CLC-Anlage mit stark gekoppelten Wirbelschichtreaktoren, Zyklon, Loop-Seals und zirkulierendem Sauerstoffträger.
Wie Dyssol Pro eingesetzt wurde: Dynamische Fließschemamodelle für Reaktorhydrodynamik und Gas/Feststoff-Kopplung wurden aufgebaut und gegen Pilotdaten inklusive Lastwechseln validiert.
Wie Dyssol Pro geholfen hat: Durch die Reproduktion beobachteter Transienten in Bettmassen, Feststoffzirkulation sowie Druck-/Gasverläufen wurde ein zentraler Systemeffekt sichtbar: Bei Methan-CLC verschiebt sich die charakteristische Reaktionszeit mit Redox-Effekten von etwa ~30 s auf mehrere hundert Sekunden, das transiente Verhalten ist also deutlich träger.
Praxisfazit: Für belastbare Lastwechselstudien in gekoppelten Reaktornetzwerken sollten Hydrodynamik und Redoxzustände im selben dynamischen Modell abgebildet werden.
Quellen: 10.1016/j.ijggc.2018.03.004, 10.1016/j.powtec.2016.12.022
