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Exergoökonomische Analyse und Bewertung von Schwefelsäureanlagen

Gherardelli, Carlos

Fak. 3 Prozesswissenschaften

In der vorliegenden Arbeit wurden die Anwendungsmöglichkeiten der exergoökonomischen Analyse für ein verfahrenstechnischen System geprüft. Im Hinblick darauf wurden die Grundlagen der exergoökonomischen Analyse vorgestellt. Die exergoökonomische Analyse ist eine Methode, die einen Zusammenhang zwischen der Exergie eines Stromes und ihrem ökonomischen Wert herstellt. Dieser Zusammenhang beruht auf der Idee, daß die Exergie als ein Massstab für die Wertigkeit eines Energieträgers auch ein Massstab für seinen ökonomischen Wert sein kann. Dies gilt zunächst nur für Energieumwandlungsanlagen. Für verfahrenstechnische Systeme ist diese Hypothese nicht realistisch. Um die exergoökonomische Analyse und Bewertung von Systemen, die für eine normale exergoökonomische Analyse nicht zugänglich sind, zu ermöglichen, wurde eine Erweiterung dieser Methode vorgeschlagen. Diese Erweiterung beruht auf der Verteilung der Produktions- und Kapitalkosten auf nichtenergetische und energetische Effekte. Die erweiterte Methode wurde zur Analyse und Bewertung einer 1000 (Tonnen/Tag) 98.5 % wt. Normalkatalyse--Schwefelsäureanlage verwendet. Um die Analyse durchführen zu können, wurde ein Modell der Anlage erstellt. Das Modell besteht aus den verschiedenen Komponentenmodellen, einem wirtschaftlichen Modell, einem Kostenstrukturmodell sowie aus Algorithmen, die aus Stoffdaten und aus dem thermodynamischen Zustand eines Stromes die Berechnung der thermodynamischen Größen Enthalpie, Entropie und Exergie ermöglichen. Als Bezugssystem zur Berechnung der Exergie wurde das von Szargut vorgeschlagene gewählt. In einem ersten Schritt wurde die exergoökonomische Bewertung der Anlage durchgeführt. Angesichts der Ergebnisse dieser ersten Phase wurde eine Änderung im Betrieb des Systems sowie eine strukturelle Änderung analysiert. Diese Modifikationen haben zu einer Reduktion der Exergievernichtung und der Produktionskosten von 1.2 MW bzw. 2% geführt.