Junior professship: Chemical Systems Engineering

Chemical Systems Engineering aims at describing chemical engineering processes on different scales - from the chemical reaction to the plant - by sound modelling of the underlying physical and chemical phenomena. To validate the developed models and to get insights in the occurring chemical and physical processes, suitable analytical methods and set-ups are design and used in experimental studies.

 

Basis of Chemical Systems Engineering is the interaction of model, experiment and simulation. The following questions are important:

  • Which model is necessary to describe a chemical system or a chemical process?
  • How can experiments be design effectively so that the developed models can be validated or the model parameters can be estimated reliably?
  • How reliable / uncertain are the simulation results?

Junior professur Chemical Systems Engineering
JP Dr.-Ing. Erik von Harbou

Field of research:

  • Modelling and simulation of complex reacting multi phase systems
  • Reactive separation / reactive gas treatment
  • NMR spectroscopy for process and reaction monitoring (see also NMRPM)
  • Model based design of experiments
  • Modelling and simulations under uncertainties
  • Energy Engineering Systems with chemical reactions

Selected projects

Coupling µ-reaction technology with online NMR spectroscopy:

Die hochauflösende NMR-Spektroskopie eignet sich hervorragend zur Untersuchung von komplexen technischen Multikomponentenmischungen. Sie erlaubt eine  qualitative Analyse genauso wie eine quantitative Analyse (auch von nicht isolierbaren Zwischenprodukten). Für die Quantifizierung ist dabei in der Regel keine Kalibrierung nötig. Am Lehrstuhl wird ein neuer Durchflussprobenkopf entwickelt, der Mikro-Reaktionstechnologie mit der Kapillar-NMR-Spektroskopie koppelt. Dadurch ist es möglich, erstmals auch schnelle Reaktionen, mit Zeitkonstanten im Bereich von wenigen Sekunden, NMR-spektroskopisch zu untersuchen.

Development of an Interface between Experiment and Simulation

Die Entwicklung zuverlässiger Modelle zur Simulation von chemischen Prozessen ist für die Auslegung und Optimierung von Chemieanlagen notwendig. Die Entwicklung und Verifikation solcher Modelle erfolgt üblicherweise anhand experimenteller Daten. Bislang wird jedoch die Auswahl, Auswertung und Planung der experimentellen Versuchsdaten nicht systematisch unterstützt. Das Vorgehen ist hier in der Regel sehr zeitaufwändig und des Weiteren stark Bearbeiter abhängig. Eine geeignete Unterstützung der Bearbeiter im Workflow kann hier helfen, Entwicklungszeiten und damit Kosten zu reduzieren sowie die Qualität der Modelle zu verbessern. Aus diesem Grund werden in einem Kooperationsprojekt zwischen dem LTD, dem Fraunhofer ITWM und der BASF Werkzeuge zur Datenanalyse / -ausgleich, Sensitivitätsanalyse und zur modellgestützten Versuchsplanung in einen Prozesssimulator integriert.

Development and Optimisation of new energy efficient absorption processes for scrubbing synthesis gas

In der chemischen Industrie muss viel Energie eingesetzt werden, um Sauergase (z.B. Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdioxid) aus gasförmigen Stoffströmen abzutrennen. Häufig werden für diesen Trennaufgabe reaktive Absorptionsverfahren eingesetzt. Im Rahmen eines von BMWi finanzierten Forschungsprojektes, welches das LTD gemeinsam mit den Industriepartnern Evonik Industries AG und Thyssenkrupp Uhde durchführt, wird daher an der Entwicklung einer neuen Generation von Absorbentien mit überlegenem Eigenschaftsprofil geforscht. Am LTD liegt der Fokus hierbei auf der Untersuchung und Modellierung der komplexen physikalisch-chemischen Eigenschaften der neuen Absorbentien.

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Last Change: June 27th 2017