Browsing by Author "Hokenmaier, Stephania"

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Neue Methoden für die Optimierung verfahrenstechnischer Prozesse
(2013) Hokenmaier, Stephania; Kaltenbacher, Barbara (Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.)
Die Verfahrenstechnik beschäftigt sich mit der Trennung, Umwandlung oder Verflüssigung chemischer Stoffe, wie zum Beispiel die Zerlegung von Luft in ihre Hauptbestandteile Sauerstoff, Stickstoff und Argon oder die Reinigung und Verflüssigung von Erdgas. Mit Hilfe von Prozesssimulatoren können verfahrenstechnische Anlagen, oder Teile davon, modelliert, simuliert und anschließend optimiert werden. Die Engineering Division der Linde AG, eines der weltweit führenden Unternehmen für die Planung und den Bau von verfahrenstechnischen Anlagen, betreibt und entwickelt den hauseigenen Prozesssimulator OPTISIM (R). Steigende Anforderungen an die Optimierung im Bezug auf Problemgröße, Effizienz und Robustheit, insbesondere bei aufretenden Unstetigkeiten und der Verwendung von Approximationen während der Simulation und Optimierung, erfordern den Einsatz neuer Optimierungsverfahren. In dieser Arbeit wurde ein simultaner Optimierungsansatz implementiert, bei dem die Modellgleichungen als Gleichungsnebenbedingungen zu dem Optimierungsproblem hinzugefügt werden. Zur Lösung dieser komplexen Optimierungsaufgaben wurde der Optimierer IPOPT in OPTISIM (R) eingebunden. Hierbei wurde die globale Konvergenz der Filter-Liniensuche von Biegler und Wächter, die in IPOPT verwendet wird, unter der Annahme von Störungen in den Gleichungsnebenbedingungen und deren Ableitungen untersucht. Die Störungen modellieren hierbei die verwendeten Approximationen sowie bis zu einem gewissen Maße auch auftretende Unstetigkeiten. Des Weiteren wurde ein globaler Optimierungsalgorithmus mit einer Methode des mehrfachen Starts umgesetzt. Hierzu wurde eine spezielle Behandlung der Startwerte entwickelt, sodass die Optimierung von unterschiedlichen Punkten aus gestartet werden kann.