用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法
【专利摘要】本发明涉及用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法，其中提供技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，且其中所述提供包括：考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，这是通过针对大量工艺反应器中的每个工艺反应器，在至少一个选择步骤中检查至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和/或从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的至少一个工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足至少一个工艺特定技术标准。
【专利说明】用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法
[0001 ] 在欧盟第七框架计划RP7/2007-2013期间已按照第228867号财政援助协议对导致本发明的工作进行了资助。
[0002]本发明涉及用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法。
[0003]本发明还涉及包含保存在计算机可读数据载体上的程序代码(CodemitteI)的计算机程序、数据载体以及计算机系统。
[0004]为了实施用于制备某一化学产品的化学反应，需要提供具有独特设计的设备结构的生产设备。为此，应选择技术上合适的工艺反应器并将它们相互组合成生产设备，以能在各个工艺阶段中实施工艺流程上所需的工艺步骤。
[0005]通常，大量工艺反应器可供使用，从而通常也存在可用于实施某一工艺步骤的各种工艺反应器。鉴于这一原因，生产设备的规划就其技术设计和经济性而言非常复杂。因此需要对已在经济上和技术上优化的生产设备的规划进行简化。
[0006]本发明的目的在于，考虑到尽可能最大量的边界条件，能够顺利并最佳地规划为实施至少一种化学反应而设的设备。
[0007]通过具有根据权利要求1所述特征的方法、具有根据权利要求6所述特征的计算机程序、具有根据权利要求7所述特征的数据载体以及具有根据权利要求8所述特征的计算机系统，实现这一目的。从属权利要求中给出优选实施方案，其可以本身或者以任意相互组合的形式分别代表本发明的一个方面。
[0008]通过权利要求1，建议用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法，其中提供技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，且其中所述提供包括:考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，这是通过针对大量工艺反应器中的每个工艺反应器，在至少一个选择步骤中检查至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和/或从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的至少一个工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足至少一个工艺特定技术标准。
[0009]提供技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器除了包括物理性通过之外，尤其还包括在反应器数据库中提供用于大量工艺反应器的反应器特定技术参数。在至少部分自动化选择的过程中，可以从该反应器数据库中选择技术上和经济上最适合于形成某一生产设备的各个工艺反应器。在选择时，除了考虑反应器特定技术参数之外，也考虑预先设定的工艺特定技术标准。工艺特定技术标准可以是各种不同类型的。例如，工艺特定技术标准可以是要实施的工艺步骤应遵循的边界条件的形式。
[0010]如果至少部分自动化地选择，则针对大量工艺反应器中的每个工艺反应器，在至少一个选择步骤中检查至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和/或从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的至少一个工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足至少一个工艺特定技术标准。例如，从模型方程得出的工艺反应器的停留时间可以用作工艺特定且反应器特定技术目标量，其中为了推导出该目标量，可以考虑将反应器体积作为反应器特定技术参数和将所规划的体积流量和最大允许停留时间作为工艺特定技术参数。如果不考虑将工艺特定技术参数用于推导工艺特定且反应器特定技术目标量，则可以例如直接通过反应器特定技术参数，例如反应器温度等得出目标量。
[0011]所述至少部分自动化的选择也可以包括两个或更多个选择步骤。如果部分自动化地选择，则可以选择多个合适的工艺反应器并将该选择例如以示意图形式提供给规划人员，以使得规划人员可以执行最终的选择步骤。也可选地进行全自动化选择，这是通过在没有操作人员干预的情况下最终选择某一工艺反应器或某一工艺反应器组合。
[0012]按照一个有利的实施方案，所述至少部分自动化的选择包括至少两个相继的选择步骤，其中所述选择步骤至少在各自的工艺特定技术标准和与其相比的反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量方面彼此不同。例如，在第一个选择步骤中可以从大量工艺反应器中选择具有允许的停留时间的工艺反应器，然后从所选工艺反应器中选择至少一个具有允许的工作压力的工艺反应器。可能的选择步骤的数量可随着各种类型可用参数的数量的增大而增多。
[0013]按照另一个有利的实施方案，考虑到存放在数据库中且关于工艺反应器可能的串联和/或并联的技术信息，从大量的工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器。通过将工艺反应器或由工艺反应器形成的反应器通道并联，能提高反应器通道的生产能力。此外，通过将工艺反应器或反应器通道并联和/或串联，还能提高工艺容积(Prozessvolumen)和停留时间。按照所述方法的该实施方案考虑这一点。
[0014]另一个有利的实施方案提供，所述工艺特定技术标准通过工艺特定参数极限值(超过或低于该极限值则导致满足工艺技术标准)或者通过工艺特定参数范围(遵循该参数范围即导致满足工艺技术标准)来定义。通过将反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量与工艺特定参数极限值和/或工艺特定参数范围进行比较，就可评定是否满足工艺特定技术标准。
[0015]工艺特定技术标准有利地考虑:
[0016]-是否能实现为实施某一化学反应所需的通过工艺反应器的质量通过量(Massendurchsatz)，
[0017]-用于实施某一化学反应的工艺反应器的停留时间是否是允许的，
[0018]-用于实施某一化学反应的工艺反应器的工作压力和/或压力损失是否是允许的，
[0019]-用于实施某一化学反应的工艺反应器的传热性能是否是允许的，
[0020]-是否在实施某一化学反应的过程中在反应器中存在合适的反应和混合动力学，
[0021]-是否在实施某一化学反应的过程中确保工艺反应器的热安全运行，
[0022]-用于实施某一化学反应的工艺反应器的热点温度是否是允许的，或
[0023]-是否可以在实施某一化学反应的过程中利用工艺反应器实现反应物的足够强烈的初始混合。要考虑哪些所述工艺特定技术标准，这取决于工艺反应器的各自情况、要求和技术设计。
[0024]通过专利权利要求6，建议一种包含保存在计算机可读数据载体上的程序代码的计算机程序，如果在计算机或相应的计算单元上执行该程序代码，则使计算机或相应的计算单元实施根据上述实施方案中任一项所述的方法或其任意组合。以上关于该方法所述的优点相应地与该计算机程序相结合。
[0025]通过专利权利要求7，建议一种具有上述计算机程序的数据载体。以上关于该方法或计算机程序所述的优点相应地与该数据载体相结合。
[0026]进一步地，通过专利权利要求8建议一种装载有上述计算机程序的计算机系统。以上关于该方法或计算机程序所述的优点相应地与该计算机系统相结合。
[0027]以下参考附图借助优选实施例示例性解释本发明，其中以下所示特征不仅分别可以本身，而且也可以相互组合的形式代表本发明的一个方面。
[0028]图1展示本发明方法的示例流程的示意图，
[0029]图2展示本发明方法的另一示例流程的示意图，以及
[0030]图3展示本发明方法的另一示例流程的示意图。
[0031]图1展示本发明方法的示例流程的示意图，其中该实施方案包括考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成所需生产设备的以停留时间通道反应器形式的工艺反应器。至少部分自动化的选择包括七个相继的选择步骤，其中所述选择步骤至少在各自的工艺特定技术标准和与其相比的反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量方面彼此不同。
[0032]在一个前置的方法步骤10中，维护用于选择工艺反应器的数据库。在维护过程中，至少将反应器特定技术参数以手动或自动化方式输入到数据库之中。
[0033]在方法步骤20中进行第一个选择步骤，其中针对大量工艺反应器的每个工艺反应器检查至少一个分配给该工艺反应器且以可能通过该工艺反应器的质量通过量的参数范围形式的反应器特定技术参数是否满足工艺特定技术标准，即是否能实现为实施某一化学反应所需的通过工艺反应器的规划的质量通过量。如果无法达到通过工艺反应器的规划的质量通过量，则可以检查是否能够略微调节规划的质量通过量，以便针对可能通过工艺反应器的质量通过量达到反应器特定参数范围内的质量通过量。方法步骤20的结果是选择具有允许的质量通过量的工艺反应器。
[0034]在方法步骤30中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤20中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查利用模型方程从分配给该工艺反应器且以各自反应器体积形式的反应器特定技术参数以及以允许的停留时间参数范围和规划的体积流量形式的工艺特定技术参数推导出的以各个工艺反应器的停留时间形式的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即该停留时间是否在允许的停留时间参数范围内。如果工艺反应器的停留时间不在允许的停留时间参数范围内，则可以检查是否可以略微调节规划的质量通过量，以便达到允许的停留时间的参数范围。方法步骤30的结果是进一步选择具有允许的停留时间的工艺反应器。
[0035]在方法步骤40中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤30中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查分配给该工艺反应器且以该工艺反应器中可能的工作压力形式的反应器特定技术参数是否满足工艺特定技术标准，即用于实施某一化学反应的工艺反应器的工作压力和/或从其推导出的压力损失是否是允许的。方法步骤40的结果是进一步选择具有允许的工作压力和/或允许的压力损失的工艺反应器。
[0036]在方法步骤50中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤40中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查从分配给该工艺反应器的以工艺反应器几何特性形式的反应器特定技术参数和至少一个以规划的质量流量形式的工艺特定技术参数推导出的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即工艺反应器中的流量比是否适合于实施所需化学反应。由此可以将具有不同几何特性的工艺反应器作对比。方法步骤50的结果是进一步选择具有合适流量比的工艺反应器。
[0037]在方法步骤60中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤50中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的以工艺反应器可能的传热性能形式的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即用于实施某一化学反应的工艺反应器的传热性能是否是允许的。方法步骤60的结果是进一步选择具有合适传热性能的工艺反应器。
[0038]在方法步骤70中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤60中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的以在实施某一化学反应的过程中工艺反应器中的反应和混合动力学形式的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即是否在实施某一化学反应的过程中在反应器中存在合适的反应和混合动力学。在此也可以检查，是否可以在实施某一化学反应的过程中利用该工艺反应器实现反应物的足够强烈的初始混合。方法步骤70的结果是进一步选择在实施某一化学反应的过程中在反应器中具有合适的反应和混合动力学的工艺反应器。
[0039]在方法步骤80中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤70中所选工艺反应器的每个工艺反应器作检查，进行第一选择步骤，其中针对大量工艺反应器的每个工艺反应器，检查从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即是否在实施某一化学反应的过程中确保该工艺反应器的热安全运行。在此也可以检查，用于实施某一化学反应的各个工艺反应器的热点温度是否是允许的。方法步骤80的结果是进一步选择可用于在实施某一化学反应的过程中确保工艺反应器的热安全运行的工艺反应器。
[0040]图2展示本发明方法的示例流程的示意图，其中该实施方案包括考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成所需生产设备的以混合单元形式的工艺反应器。所述至少部分自动化的选择包括两个相继的选择步骤，其中这些选择步骤至少在各自的工艺特定技术标准和与其相比的反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量方面彼此不同。
[0041]在一个前置的方法步骤110中，维护用于选择工艺反应器的数据库。在该维护过程中，至少将反应器特定技术参数以手动或自动化方式输入到数据库之中。
[0042]在方法步骤120中进行一个选择步骤，其中针对大量工艺反应器的每个工艺反应器，检查分配给该工艺反应器的以工艺反应器中可能的工作压力形式的反应器特定技术参数是否满足工艺特定技术标准，即用于实施某一化学反应的工艺反应器的工作压力和/或从其推导出的压力损失是否是允许的。方法步骤120的结果是进一步选择具有允许的工作压力和/或允许的压力损失的工艺反应器。
[0043]在方法步骤130中选择一个独立工艺反应器，在其下游没有停留时间段。
[0044]图3展示本发明方法的示例流程的示意图，其中该实施方案包括考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成所需生产设备的以连续搅拌釜反应器形式的工艺反应器。所述至少部分自动化的选择包括四个相继的选择步骤，其中这些选择步骤至少在各自的工艺特定技术标准和与其相比的反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量方面彼此不同。
[0045]在一个前置的方法步骤210中，维护用于选择工艺反应器的数据库。在该维护过程中，至少将反应器特定技术参数以手动或自动化方式输入到数据库之中。
[0046]在方法步骤220中进行一个选择步骤，其中针对大量工艺反应器的每个工艺反应器，检查分配给该工艺反应器的以工艺反应器中可能的工作压力形式的反应器特定技术参数是否满足工艺特定技术标准，即用于实施某一化学反应的工艺反应器的工作压力和/或从其推导出的压力损失是否是允许的。方法步骤220的结果是进一步选择具有允许的工作压力和/或允许的压力损失的工艺反应器。
[0047]在方法步骤230中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤220中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查利用模型方程从分配给该工艺反应器的以各自反应器体积形式的反应器特定技术参数和以允许停留时间参数范围和规划的体积流量形式的工艺特定技术参数推导出的以各个工艺反应器的停留时间形式的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即停留时间是否在允许停留时间参数范围内。如果工艺反应器的停留时间不在允许停留时间参数范围内，则可以检查是否可以略微调节规划的质量通过量，以便达到允许停留时间的参数范围。方法步骤230的结果是进一步选择具有允许的停留时间的工艺反应器。
[0048]在方法步骤240中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤230中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的以工艺反应器可能的传热性能形式的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即用于实施某一化学反应的工艺反应器的传热性能是否是允许的。方法步骤240的结果是进一步选择具有合适传热性能的工艺反应器。
[0049]在方法步骤250中进行另一个选择步骤，其中针对方法步骤240中所选工艺反应器的每个工艺反应器，检查从分配给该工艺反应器的以工艺反应器几何特性形式的反应器特定技术参数和至少一个以规划的质量流量形式的工艺特定技术参数推导出的工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足工艺特定技术标准，即工艺反应器中的流量比是否适合于实施所需化学反应。由此可以将具有不同几何特性的工艺反应器相对比。方法步骤250的结果是进一步选择具有合活流量比的工艺反应器。
【主权项】
1.用于操作为实施至少一种化学反应而设的设备的方法，其中提供技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，且其中所述提供包括:考虑到存放在数据库中且分配给大量工艺反应器中的工艺反应器的反应器特定技术参数和考虑到预先设定的工艺特定技术标准，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器，这是通过针对大量工艺反应器中的每个工艺反应器，在至少一个选择步骤中检查至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和/或从至少一个分配给该工艺反应器的反应器特定技术参数和至少一个工艺特定技术参数推导出的至少一个工艺特定且反应器特定技术目标量是否满足至少一个工艺特定技术标准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少部分自动化的选择包括至少两个相继的选择步骤，其中所述选择步骤至少在各自的工艺特定技术标准和与其相比的反应器特定技术参数和/或工艺特定且反应器特定技术目标量方面彼此不同。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，考虑到存放在数据库中且关于工艺反应器可能的串联和/或并联的技术信息，从大量工艺反应器中至少部分自动化地选择技术上和经济上最适合于形成生产设备的工艺反应器。4.根据权利要求1?3中任一项所述的方法，其特征在于，所述工艺特定技术标准通过工艺特定参数极限值或者通过工艺特定参数范围来定义，其中超过或低于所述参数极限值则导致满足工艺技术标准，遵循所述参数范围则导致满足工艺技术标准。5.根据权利要求1?4中任一项所述的方法，其特征在于，所述工艺特定技术标准考虑: -是否能实现为实施某一化学反应所需的通过工艺反应器的质量通过量， -用于实施某一化学反应的工艺反应器的停留时间是否是允许的， -用于实施某一化学反应的工艺反应器的工作压力和/或压力损失是否是允许的， -用于实施某一化学反应的工艺反应器的传热性能是否是允许的， -是否在实施某一化学反应的过程中在反应器中存在合适的反应和混合动力学， -是否在实施某一化学反应的过程中确保工艺反应器的热安全运行， -用于实施某一化学反应的工艺反应器的热点温度是否是允许的，或-是否可以在实施某一化学反应的过程中利用工艺反应器实现反应物的足够强烈的初始混合。6.包含保存在计算机可读数据载体上的程序代码的计算机程序，如果在计算机或相应的计算单元上执行所述程序代码，其使计算机或相应的计算单元实施根据权利要求1?5中任一项所述的方法。7.具有根据权利要求6所述的计算机程序的数据载体。8.装载有根据权利要求6所述的计算机程序的计算机系统。
【文档编号】G05B13/02GK105849654SQ201480062516
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年11月11日
【发明人】N·克拉斯伯格, L·霍曼恩
【申请人】拜耳技术服务有限责任公司