Untersuchung des dynamischen Prozess- verhaltens bei Betriebssto ¨ rungen im Bereich der chemischen Absorption Mike Bothe 1 , Alexander Fedorov 2 , Herrmann Frei 2 , Nicole Lutters 1 und Eugeny Y. Kenig 1,3, * DOI: 10.1002/cite.201900096 This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Die Kenntnis des dynamischen Prozessverhaltens im Bereich der chemischen Absorption ist fu ¨r die Vermeidung von Sto ¨r- und Notfallsituationen unerla ¨sslich. Daher wurde in dieser Arbeit ein Rate-based-Modell zur dynamischen Simulation entwickelt und validiert. Als Beispiel wurde die reaktive Absorption von Kohlenstoffdioxid mit wa ¨ssriger Monoethanola- minlo ¨sung modelliert. Anschließend wurden mit diesem Modell Sprungantworten fu ¨r A ¨ nderungen einzelner Eintritts- gro ¨ßen in einer Absorptionskolonne im industriellen Maßstab simuliert. Mithilfe dieser Sprungantworten ko ¨nnen schnelle vereinfachte Modelle entwickelt werden, die zur Vorbeugung von Sto ¨rfa ¨llen in Echtzeit verwendet werden ko ¨nnen. Schlagwo ¨rter: Chemische Absorption, Dynamische Simulation, Rate-based-Modell, Sprungantwort, Sto ¨rfa ¨lle Eingegangen: 27. November 2019; akzeptiert: 16. Januar 2020 Investigation of Dynamic Process Behavior in Case of Operation Disturbances in Chemical Absorption Processes The knowledge of the dynamic chemical absorption process behavior is essential for the prevention of emergency situations. For this reason, a rate-based model for dynamic simulations was developed and validated. As an example, the reactive absorption of carbon dioxide by aqueous monoethanolamine solution was modeled. Subsequently, this model was used to simulate step responses caused by changes in individual entry parameters in an industrial-scale absorption column. With the aid of these step responses, fast simplified models can be developed that can be used for prevention of incidents in real time. Keywords: Chemical absorption, Dynamic simulation, Incidents, Rate-based model, Step response 1 Einleitung In der chemischen Industrie kommt es immer wieder zu Sto ¨r- bzw. Notfa ¨llen, die zu Bra ¨nden, Explosionen sowie dem Ausstoß giftiger und krebserregender Stoffe fu ¨hren ko ¨nnen. Solche Sto ¨r- und Notfa ¨lle treten durch unvorher- gesehene A ¨ nderungen im Prozessablauf oder als Folge der Verschlechterung des Anlagenzustands auf. Daher ist die Entwicklung modellbasierter Werkzeuge zur automatisier- ten Vermeidung und Beseitigung von Sto ¨r- und Notfallsi- tuationen von großem Interesse, wofu ¨r die genaue Kenntnis des dynamischen Prozessverhaltens notwendig ist. Fu ¨r den Bereich der chemischen Absorption wird in dieser Arbeit ein solches Modell vorgestellt, das die Simulation des dyna- mischen Prozessverhaltens ermo ¨glicht. Ausgangspunkt der dynamischen Simulation mit dem in dieser Arbeit vorgestellten Modell ist der stationa ¨re An- fangszustand, aus dem infolge einer A ¨ nderung der Eintritts- parameter das zeitliche U ¨ bergangsverhalten bis zum neuen stationa ¨ren Zustand simuliert wird. In der Literatur sind experimentelle Daten zum dynamischen Prozessverhalten kaum verfu ¨gbar. Jedoch ist das System CO 2 -MEA sehr gut beschrieben, weswegen die chemische Absorption von CO 2 mit Monoethanolamin (MEA) als Validierungsbasis genom- men wird. Chem. Ing. Tech. 2020, 92, No. 3, 299–304 ª 2020 The Authors. Published by WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com – 1 Mike Bothe, Dr.-Ing. Nicole Lutters, Prof. Dr.-Ing. Eugeny Y. Kenig eugeny.kenig@upb.de Universita ¨t Paderborn, Lehrstuhl fu ¨r Fluidverfahrenstechnik, Pohl- weg 55, 33098 Paderborn, Deutschland. 2 Dr. Alexander Fedorov, Herrmann Frei Sokratel Kommunikations- und Datensysteme GmbH, Sta ¨tzlinger Straße 70, 86165 Augsburg, Deutschland. 3 Prof. Dr.-Ing. Eugeny Y. Kenig Gubkin Universita ¨t fu ¨r Erdo ¨l und Gas, Leninsky Prospect, 65/1, 119991 Moskau, Russland. Kurzmitteilung 299 Chemie Ingenieur Technik