In der modernen Verfahrenstechnik steht zunehmend die Entwicklung systematischer Methoden im Fokus, die dazu dienen, Prozesse gezielt zu modellieren, zu gestalten und zu steuern.
Process Systems Engineering (PSE) ist ein interdisziplinäres Fachgebiet im Bereich der Ingenieurwissenschaften, das sich mit der Analyse, Modellierung, Optimierung und Steuerung von komplexen chemischen, biologischen und physikalischen Prozessen beschäftigt.
Es zielt darauf ab, verfahrenstechnische Prozesse kontrollierbarer zu gestalten, indem es diese als zusammenhängende Systeme betrachtet. PSE wird in der Chemie-, Pharma-, Energie-, Umwelt- und Lebensmittelindustrie angewendet.
Die wesentlichen Merkmale und Ziele von Process Systems Engineering umfassen:
PSE behandelt industrielle Prozesse als komplexe Systeme, die aus vielen interagierenden Komponenten bestehen. Dazu gehören Reaktoren, Trennprozesse, Wärmetauscher, Pumpen, Sensoren und Steuerungssysteme. Alle Teile des Prozesses müssen integriert und in ihrem Zusammenspiel betrachtet werden, um das gesamte System zu optimieren.
Zentrale Elemente der PSE sind die mathematische Modellierung und Simulation von Prozessen. Hierbei werden mathematische Gleichungen verwendet, um das Verhalten von Systemen unter verschiedenen Bedingungen vorherzusagen. Dadurch werden Prozesse besser verstanden und können vor der Implementierung optimiert werden.
Ein Hauptziel der PSE ist die Optimierung von Prozessen in Bezug auf verschiedene Kriterien. PSE setzt dabei auf Methoden wie mathematische Optimierung, Regelungstechnik und statistische Verfahren, um die besten Betriebsbedingungen zu finden.
In der Prozessintegration werden verschiedene Teile eines Systems so verknüpft, dass Ressourcen, wie Energie, Rohstoffe oder Wasser, optimal genutzt werden. Ein typisches Beispiel ist die Nutzung von Abwärme aus einem Prozess für andere Bereiche der Produktion.
PSE beschäftigt sich auch mit der dynamischen Analyse und Steuerung von Prozessen. Steuerungssysteme werden entwickelt, um Prozesse stabil und effizient zu betreiben.
PSE berücksichtigt auch Aspekte der Nachhaltigkeit, z.B. durch die Reduktion von Emissionen und den schonenden Umgang mit Ressourcen. Zudem spielt die Sicherheit von Prozessen eine wichtige Rolle.