BMBF-Verbundvorhaben (FKZ: 033RC1102H)

Motivation

Die Produktion chemischer Grundstoffe und deren chemische und biochemische Weiterverarbeitung erfolgt in den meisten Fällen in Flüssigkeiten mit dispergiertem Gas und/oder Feststoff. Als wichtiger Reaktortyp für die Dispergierung von Gas in Flüssigkeit mit eventl. suspendiertem Feststoff gelten Blasensäulen. Rund 30 Millionen Tonnen pro Jahr werden an Zwischen-und Endprodukten in Blasensäulen hergestellt.

Eine maßgeschneiderte Auslegung industrieller Mehrphasenreaktoren, wie beispielsweise Blasensäulen, birgt ein enormes Potenzial zur Energie- und Ressourcenschonung und einen signifikanten Beitrag zur Erreichung der Klimaschutzziele.

Problemstellung

Zur Zeit erfolgt die Auslegung und Optimierung von Mehrphasenreaktoren mit halbempirischen Modellen und Anpassungsfaktoren. Dabei beruhen die Datenbasis und die verwendeten Ansätze meist nur auf Wasser/Luft Systemen. Des Weiteren gibt es noch kein validiertes Modell zur gleichzeitigen Beschreibung von Strömung, Stofftransport und Reaktion.

Zielsetzung

Es ist daher notwendig einen Brückenschlag zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung zu schlagen um hieraus Scale-up Strategien zu entwickeln die eine modellgestützte Auslegung großtechnischer Anlagen ermöglichen. Dabei ist es unabdingbar skalenübergreifende Effekte zu berücksichtigen und eine dimensionsunabhängige Beschreibung zu schaffen. Die zur Validierung der Simulationen notwendigen hydrodynamischen Parametern (z.B. Blasengrößen- und Gasgehaltsverteilungen) und Stoffaustauschkoeffizienten müssen in den technisch relevanten Stoffsystemen (z.B. organische Lösemittel) erfolgen.

Lösungsansatz

Um die oben beschriebene Problematik anzugehen wird ein Verbundprojekt aus Industrie, Hochschulen/Forschungseinrichtungen und KMUs, gefördert vom BMBF, ins Leben gerufen. Dieses ist als Pilotprojekt aus dem Netzwerk „Campus Blasensäulen" hervorgegangen. Nur die kombinierte Anwendung von Experimenten und Numerischen Simulationen unter Beachtung physikalischer Grundlagen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der industriellen Bedürfnisse kann hier zum Ziel führen.

Abbildung: Gliederung der Projektpartner in die unterschiedlichen wissenschaftlichen Arbeitsziele des Projektes