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