A contribution to the design of flexible modular chemical plants

Beschreibung

Die europäische chemische Industrie steht unter einem großen Wettbewerbsdruck ausgelöst durch Wirtschaftskrisen, Globalisierung und steigende Anforderungen an das Produktportfolio. Diese wirtschaftlichen Rahmenbedingungen führen dazu, dass Flexibilität in Form von zeit- und kosteneffektiver Anpassungsfähigkeit an sich ändernde Marktbedingungen immer wichtiger wird. Derzeit wird hauptsächlich Equipment verwendet, das speziell für einen Prozess designed wird. Dies ist mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Anschließende Erweiterungsprojekte zur Anpassung der Anlagenkapazität erfordern ebenfalls einen hohen Engineeringaufwand. Zudem werden mögliche, zukünftige Marktänderungen im Prozessdesign nicht genügend berücksichtigt. Um diese Nachteile eines konventionellen Anlagendesigns zu überwinden und höhere Flexibilität zu generieren, bedarf es neuer Bewertungs- und Designmethoden. Eine zentrale Rolle spielt dabei der Einsatz von standardisierten und definierten Modulen. In dieser Arbeit wurde ein Rahmenwerk entwickelt, das das Design einer flexiblen und modularen Anlage ermöglichen soll. Dieses Rahmenwerk besteht aus drei Ebenen. Die erste Ebene stellt Methoden für die Bewertung von Kapazitätsflexibilität zur Verfügung. Diese Methoden ermöglichen es die Anpassungsfähigkeit einer modularen Anlage an verschiedene Marktbedarfe zu bewerten. In der zweiten Ebene sind Methoden zur Bewertung der wirtschaftlichen Performance einer modularen Anlage in unsicheren Marktentwicklungen zusammen gefasst. Mit Hilfe von Cash Flow at Risk, Expected Monetary Value und Real Option Analysis können wirtschaftliche Risiken und Opportunitäten, die sich aus einem modularen Design ergeben, bewertet werden. Die dritte Ebene enthält Algorithmen, die die Maximierung von Kapazitätsflexibilität durch Optimierung von verwendeten Modulgrößen und –kombinationen ermöglicht. Das entwickelte Framework wird in vier verschiedenen Fallstudien verwendet. Auf diese Weise werden die Anwendungsgebiete der Methoden aufgezeigt und Richtlinien für das Design von modularen Anlagen abgeleitet.

Autor*in

Tim Seifert

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chemical plants design flexible modules

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