Richard Behrens

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

M.Sc. Richard Behrens

FB Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Lehrstuhl für Thermodynamik
Technische Universität Kaiserslautern
Erwin-Schrödinger-Straße 44
Gebäude 44/408
67663 Kaiserslautern


Tel.: +49(0)631 205-4008
Fax: +49(0)631 205-3835

E-Mail: richard.behrens[at]mv.uni-kl.de

Projektbeschreibung

Anwendung der NMR – Spektroskopie für die Untersuchung von Reaktions- oder Prozesssystemen

 

Die hochauflösende NMR-Spektroskopie (NMR: Nuclear Magnetic Resonance) eignet sich hervorragend zur Unter­suchung von komplexen technischen Multikomponentenmischungen. Sie erlaubt eine qualitative Analyse (z.B. die Identifikation unbekannter Komponenten) genauso wie eine quan­titative Analyse (auch von nicht isolierbaren Zwischen­produkten). Für die Quanti­fizierung ist dabei in der Regel keine Kalibrierung nötig. Die NMR-Spektroskopie ist somit meist nicht nur die beste sondern auch die einzige analytische Methode um komplizierte Reaktions- oder Prozesssysteme zu untersuchen.

Am Lehrstuhl für Thermodynamik (LTD) besitzen wir eine große Expertise bei der Anwendung verschiedenster nicht-invasiver NMR spektroskopischer Methoden für die Untersuchung von Reaktions- oder Prozesssystemen. Zu nennen sind hier die Speziesbestimmung in der Flüssigphase von Dampf-Flüssigkeits Gleichgewichten mittels gasdichten NMR-Röhrchen oder das Reaktionsmonitoring mittels NMR-Durchflussmesszellen. Im Bereich des Reaktionsmonitoring mittels NMR-Durchflussmesszellen konnten wir eine entscheidende Verbesserung erreichen. Bisher wurden externen Reaktoren eingesetzt, mit denen nur Reaktionen mit Halbwertszeiten oberhalb von ca. 10 min untersucht werden konnten. Um diesen Nachteil zu begegnen, wurde am LTD ein neu­artiger voll thermostatisierter NMR-Probenkopf, in dem ein Mikromischer mit einer NMR-Durchflussmesszelle gekoppelt ist, entwickelt. So können nun auch Reaktionen mit Halbwertszeiten von wenigen Sekunden untersucht werden.

 

 

Meine Aufgabe ist es die vorhandenen NMR spektroskopischen Methoden zu nutzen, zu modellieren und zu verbessern. Ein Beispielsystem für diese Aufgabe ist das reaktive System Amin-Wasser-CO2. Dieses technisch wichtige System findet seine großindustrielle Anwendung bei Reaktivabsorptionsprozessen und wurde weltweit bereits intensiv erforscht. An dem System Amin-Wasser-CO2 zeigen sich die Potenziale unserer NMR spektroskopischen Methoden besonders deutlich, da mit diesen Methoden neue Einblicke und neue Erkenntnisse in dem bereits intensiv erforschten System generiert werden können.

Studentische Arbeiten

Aktuell zu vergebene Studentische Arbeiten

 

Betreute und laufende Studentische Arbeiten

  • NMR spektroskopische Untersuchung der Kinetik der Reaktionen in kohlendioxidhaltigen wässrigen Aminlösungen
    [Masterarbeit, in Bearbeitung]

  • Messungen der chemischen Gleichgewichte der Flüssigphasenreaktionen in dem System Amin-Wasser-CO2
    [Masterarbeit, in Bearbeitung]

  • Entwicklung einer NMR-spektroskopischen Methode zur Bestimmung der Kinetik der Flüssigphasenreaktionen im System Amin-Wasser-CO2
    [Masterarbeit, in Bearbeitung]

  • Literaturrecherche zur Messung der Geschwindigkeiten der Flüssigphasenreaktionen im System Amin/Wasser/CO2
    [BCI Teamarbeit, abgeschlossen]

  • Vorbereitende NMR-Experimente für Stationary Flow Untersuchungen an der Methylformiatsynthese
    [Forschungsarbeit, abgeschlossen]

  • Modellierung der Gaslöslichkeit in reagierenden Systemen mittels MATLAB
    [Studienarbeit, in Bearbeitung]

  • Messung von molekular gelöstem CO2 in wässrigen Aminlösungen mittels NMR-Spektroskopie
    [Masterarbeit, abgeschlossen]

Hiwi-Jobs

Zurzeit ist bei mir leider kein Hiwi Job zu vergeben. Bei Interesse wenden Sie sich bitte an den Hiwi-Beauftragten.

Vorlesungsbetreuung / Sprechzeiten

  • Vorlesungsbetreuung

Thermodynamik 2 (SoSe 2015)

Entwicklung und Planung von Verfahren und Chemieanlagen (SoSe 2016)

Wertschöpfungsketten in der chemischen Industrie (SoSe 2017)

  • Sprechzeiten

Sprechzeiten bitte per Telefon oder E-Mail vereinbaren

Veröffentlichungen / Vorträge / Poster

  • Veröffentlichungen

R. Behrens, E. v. Harbou, W. R. Thiel, W. Böttinger, T. Ingram, G. Sieder, H. Hasse

Monoalkylcarbonate Formation in Methyldiethanolamine-H2O-CO2

Ind. Eng. Chem. Res. 2017, 56, 9006-9015. 10.1021/acs.iecr.7b01937

E. v. Harbou, R. Behrens, J. Berje, A. Brächer , H. Hasse

Studying Fast Reaction Kinetics with Online NMR Spectroscopy

Chem. Ing. Technik 2017, 89, 369-378. 10.1002/cite.201600068

A. Brächer, R. Behrens, E. v. Harbou, H. Hasse

Application of a new micro-reactor 1H NMR probe head for quantitative analysis of fast esterification reactions

Chem. Eng. J. 2016, 306, 413-421. 10.1016/j.cej.2016.07.045

  • Vorträge

R. Behrens, E. v. Harbou , H. Hasse

Quantitative NMR Spectroscopic Study of Highly Dilute Key Components in Complex Reactive Mixtures: CO2 in Aqueous Amine Solutions

SFGP 2017, Nancy/Frankreich, 12. Juli 2017

R. Behrens, E. v. Harbou , G. Sieder , T. Ingram , H. Hasse

Bestimmung der Konzentration von molekularem Kohlendioxid in wässrigen Aminlösungen und Auswirkungen auf die Modellierung von Reaktivabsorptionsprozessen

ProcessNet Jahrestagung, Aachen, 12. - 15. September 2016

G. Sieder, T. Ingram, E. v. Harbou, R. Behrens, H. Hasse

NMR spektroskopische Bestimmung der Konzentration von molekularem Kohlendioxid in wässrigen Aminlösungen und Auswirkungen auf die Modellierung von Reaktivabsorptionsprozessen

Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik, Garmisch-Partenkirchen, 16. - 17. März 2016

R. Behrens, A. Brächer, E. v. Harbou, H. Hasse

Prozess- und Reaktionsmonitoring mittels neuartigen Mikromischer NMR-Probenkopf

9. Interdisziplinäres Doktorandenseminar, Berlin, 22. - 24. Februar 2015

  • Poster

R. Behrens, E. v. Harbou,  H. Hasse

Quantitative NMR Spectroscopic Study of Highly Dilute Key Components in Complex Reactive Mixtures: CO2 in Aqueous Amine Solutions

PANIC 2017, Hilton Head Island/US-SC, 20.-23. März 2017

R. Behrens, E. v. Harbou,  H. Hasse

Quantitative NMR Spectroscopic Study of Highly Dilute Key Components in Complex Reactive Mixtures: CO2 in Aqueous Amine Solutions

NMPRM 2017, Kaiserslautern, 19.-20. Januar 2017

R. Behrens, E. v. Harbou, G. Sieder, T. Ingram, H. Hasse

Quantitative NMR Measurements in the System MDEA-Water-CO2

Thermodynamik-Kolloquium 2016, Kaiserslautern, 5. - 7. Oktober 2016

R. Behrens, A. Brächer, A. Scheithauer, A. Seidel-Morgenstern, E. v. Harbou, H. Hasse

Process and Reaction Monitoring using a Novel Micro-Mixer NMR Probe

10th European Congress of Chemical Engineering (ECCE10), Nizza/Frankreich, 27. September - 1. Oktober 2015

R. Behrens, A. Brächer, E. v. Harbou, H. Hasse

Design and Modeling of a Micro-Mixer NMR Probe

NMRPM 2015, Kaiserslautern, 15. - 16. Januar 2015

Ausbildung

seit 07/2014

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Thermodynamik (LTD), Technische Universität Kaiserslautern

11/2013 - 05/2014

Masterarbeit in der Destillation Forschungsabteilung, BASF SE Ludwigshafen

09/2012 - 01/2013

Auslandssemester, National Taiwan University (NTU), Taipeh, Taiwan

10/2011 - 05/2014

Studium des Maschinenwesens - Vertiefungen Fluidverfahrenstechnik und Umweltverträgliche Energiesysteme, TU München (M.Sc.)

05/2011 - 08/2011

Ingenieur im Technischen Fachzentrum "Rotating Equipment - Prozesskälte", BASF SE Ludwigshafen

09/2010 - 12/2010

Auslandsaufenthalt, BASF Auxiliary Chemical Company Ltd. (BACC), Shanghai, VR China

05/2007 - 05/2011

Kooperatives Ingenieurstudium Maschinenbau - Fachrichtung Verfahrenstechnik,
FH Kaiserslautern (B.Eng.)

Gleichzeitige Ausbildung zum Mechatroniker (IHK), BASF SE Ludwigshafen

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Letzte Änderung: 07.09.2017