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Simulierte Gegenstromprozesse (SMB-Prozesse) sind leistungsfähige chromatographische Trennverfahren, bei denen die physikalischen Eingangsgrößen (Zufluss- und Abflussströme) periodisch von einer Trennsäule zur nächsten geschaltet werden, sodass sich ein effektiver Gegenstrom von Feststoff und Flüssigkeit ergibt. Der sog. Hashimoto-Prozess integriert chemische Reaktoren in diesen Prozess, deren Position sich aber relativ zu den Zuflüssen nicht ändert. SMB-Trennprozesse und insbesondere Prozesse mit zusätzlichen Reaktoren zeigen ein komplexes nichtlineares Verhalten. In diesem Beitrag wird eine direkt optimierende prädiktive Regelung vorgestellt, die auf der Grundlage eines rigorosen, nichtlinearen Prozessmodells hoher Ordnung unter Einbeziehung aller Freiheitsgrade des Prozesses (Flussraten und Taktzeit) online den Lösungsmittelverbrauch minimiert und gleichzeitig die Produktreinheit und die gewünschte Ausbeute einhält. Es wird gezeigt, dass der Einfluss von Modellfehlern zu einem unbefriedigenden Regelverhalten führen kann und es wird eine Modifikation der Formulierung der Regelaufgabe vorgestellt, die zu einem robusten Verhalten führt. Das Regelungskonzept wird anhand von Simulationen und experimentellen Ergebnissen für die Razemisierung von Trögerscher Base verifiziert.

Optimierungsbasierte Regelung des Hashimoto-SMB-Prozesses Optimizing Control of the Hashimoto SMB Process