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Juniorprofessur Chemische Systemtechnik

Die chemischen Systemtechnik hat das Ziel, verfahrenstechnische Prozesse auf verschiedenen Skalen - von der chemischen Reaktion bis zur Anlage - durch fundierte Modellierung der zugrunde liegenden physikalischen und chemischen Phänomene verlässlich mit Simulationen wiederzugeben. Um die entwickelten Modelle zu validieren bzw. Einblicke in die ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse zu erhalten, werden geeignete Analysemethoden und Versuchsapparaturen konzipiert und in experimentellen Studien eingesetzt.

 

Grundlage der chemischen Systemtechnik ist das Zusammenspiel von Modell, Experiment und Simulation. Folgende Fragen stehen dabei im Vordergrund:

  • Welche Modelle sind notwendig, um ein chemisches System bzw. einen verfahrenstechnischen Prozess zu beschreiben?
  • Wie lassen sich Experimente am effektivsten gestalten, um die entwickelten Modelle zu validieren bzw. die Modellparameter zu messen?
  • Wie verlässlich / unsicher sind die Simulationsergebnisse?

Juniorprofessur Chemische Systemtechnik
JP Dr.-Ing. Erik von Harbou

Forschungsthemen:

  • Modellierung und Simulation komplexer reagierender mehrphasiger Systeme
  • Reaktive Stofftrennung / reaktive Gaswäschen
  • NMR Spektroskopie im Reaktions- und Prozessmonitoring (siehe dazu auch NMRPM)
  • Modellbasierte Versuchsplanung
  • Modellierung und Simulation unter Unsicherheiten
  • Energieverfahrenstechnische Systeme mit chemischen Reaktionen

Ausgwählte Projekte

Kopplung von Mikro-Reaktionstechnologie und Online-NMR-Spektroskopie

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 werden neue Methoden entwickelt, bei der Mikro-Reaktionstechnologie mit Durchfluss-NMR-Spektroskopie gekoppelt wird. Dadurch ist es möglich, in situ komplexe Reaktionen und Prozesse NMR-spektroskopisch zu untersuchen.

Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Experiment und 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.

Entwicklung und Optimierung neuer energieeffizienter Absorptionsverfahren für die Synthesegasreinigung

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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Letzte Änderung: 27.06.2017