rührkessel - Aachener Verfahrenstechnik - RWTH Aachen University

den. Derzeit wird untersucht, wie die Ermittlung
des Koaleszenzverhaltens durch standardisierte
Laborversuche auf Extraktionskolonnen
übertragen werden kann. Im Rahmen eines AIF-
Projektes wird zudem der Einfluss fester Verunreinigungen,
die zur Bildung von Mulm führen,
untersucht und eine Heuristik zur Erkennung,
Verminderung und Behandlung entwickelt.
Molekulare Thermodynamik
Die Beschreibung thermophysikalischer Stoffdaten
ist die Basis für die Auslegung verfahrenstechnischer
Prozesse. Deren experimentelle Bestimmung
ist kosten- und zeitintensiv und zudem
nicht immer einfach möglich. Die molekulare
Modellierung und Simulation ist ein alternativer
Ansatz, der sich durch eine hohe Vorhersagekraft
auszeichnet. Die Forschung zur Molekularen
Thermodynamik fokussiert sich auf
drei Projekte. Im Rahmen des Exzellenzclusters
TMFB werden molekularthermodynamische
Methoden genutzt, um thermodynamische
Eigenschaften von neuartigen Kraftstoffen und
Zwischenkomponenten vorhersagen zu können.
Da die bisherigen G E - Modelle für Verbindungen
mit mehreren funktionellen Gruppen häufig
nur ungenaue Ergebnisse liefern, wird ein G E -
Modell entwickelt, das für die einzelnen Moleküle
dreidimensionale Ladungsverteilungen berücksichtigt.
Außerdem werden Trennverfahren
im molekularen Maßstab simuliert (8).
Abb.8: Methode zur molekularen Simulation
von Trennverfahren
HumTec-EET
Der anstehende Rohstoffwandel, der Übergang
von fossilen hin zu biogenen Rohstoffen, stellt
zukünftig eine große Herausforderung gerade
für die Verfahrenstechnik dar. Beim Übergang
hin zu biobasierten Stoffen müssen verschiedene
Faktoren berücksichtigt werden: Zum einen sind
neue Syntheserouten für die Herstellung der Basischemikalien
zu identifizieren, zum anderen ist
die Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung
zu prüfen.
Um diese Aspekte quantitativ abzubilden, wird
im Rahmen des HumTec-EET-Projektes (Human
Technology Centre, Ethics for Energy
Technology) durch die Exzellenzinitiative des
Bundes und der Länder gefördert ein Modell
entwickelt, das den Einfluss politischer Entscheidungen
auf den globalen Ressourcenverbrauch,
die globale Nahrungsmittelversorgung
und das Klima abbildet. Dieses Modell soll
interdisziplinär zusammen mit Elektrotechnikern
und Philosophen entwickelt werden, wobei
die Philosophen auf Basis des von den Ingenieuren
erstellten Modells eine ethische Bewertung
von zukünftigen Energieversorgungsszenarien
durchführen.
Modellbasierte Experimentelle Analyse
Die Modellbasierte experimentelle Versuchsplanung
(MEXA) ist nicht nur ein wichtiges Instrument,
um die Anzahl der Experimente für
die Bestimmung von unbekannten Modellparametern
zu reduzieren, sondern kann auch eingesetzt
werden, um konkurrierende Modelle zu
diskriminieren. Auch hier werden wie bei der
Parameterschätzung die experimentellen Fehler
und die Sensitivitäten der Modellausgaben bezüglich
ihrer Parameter berücksichtigt. Ein besonderes
Anwendungsfeld bietet diese Methode
bei der Phytoextraktion. Aufgrund der natürlichen
Komplexität der Pflanzen ist eine Vielzahl
von Modellen nötig, um das Verhalten bei
der Verarbeitung wie z.B. der Extraktion zu
beschreiben. Hier bietet MEXA die Möglichkeit,
die Versuche mit dem besten Modell bei
optimalen Bedingungen zu planen und durchzuführen.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel für
MEXA aus dem Bereich der Reaktivextraktion
ist die Wahl der Geometrie einer modifizierten
Nitsch-Messzelle, die für die Bestimmung von
Kinetikparametern verwendet wird. Mit MEXA
konnte die Zelle so optimiert werden, dass Messungen
10-fach effizienter möglich sind.
13 Thermische Verfahrenstechnik Rührkessel - Die AVT im Blick