Aktuell laufende Projekte


Systematische Multiskalenmodellierung und Designkonzept für SMARTe Reaktoren

In diesem Teilprojekt B06 des Sonderforschungsbereichs SMARTe Reaktoren sollen Superstrukturoptimierungsansätze und Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen für eine Multiskalenoptimierung genutzt werden, um das Potential neuartiger adaptiver Materialien bestmöglich auszunutzen. Entscheidend ist hierbei die Verknüpfung von den teuren hochauflösenden CFD Modellen und den für eine direkte mathematisch Optimierung zugänglichen systemischen Modellen. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Gestaltung flexibler SMARTer Reaktoren mit optimal kontrollierten Reaktionsbedingungen.

Analyse thermisch gekoppelter Rektifikationssequenzen ohne Dampftransfer (Liquid-Only-Transfer)

Die Liquid-Only-Transfer (LOT) Sequenz ist eine innovative Adaption der konventionellen thermisch gekoppelten Rektifikationssequenz. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass kein dampfförmiger Transferstrom zwischen den Kolonnen benötigt wird, wodurch sich sowohl das Design als auch der Betrieb simpler und flexibler gestaltet. Das Ziel dieses Projektes ist es LOT-Sequenzen umfassend modellbasiert und experimentell zu analysieren, um das Potential dieser Sequenzen zu eruieren, die Vorteile zu validieren und Prozessverständnis zu generieren.


Optimierung von strukturierten Packungen für thermische Trennkolonnen

Ziel dieses Projektes ist das Design neuartiger strukturierter Packungen für thermische Trennkolonnen. Dabei wird die Struktur der Packung mittels mathematischer Optimierung hinsichtlich der zu erwartenden Leistung aufbauend auf der strukturierten Packungen in Gas-Flüssig Kontakt mithilfe von Simulationsrechnungen gezielt optimiert. In einem weiteren Schritt werden die entworfenen Packungen  experimentell hinsichtlich unterschiedlicher Leistungsparameter analysiert.


Automatische Synthese destillationsbasierter Prozesse für die Trennung azeotroper Mehrstoffgemische

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer automatischen Generierung destillationsbasierter Prozesse, die allein auf einer thermodynamsichen Beschreibung des Phasenverhaltens eines aufzutrennenden Mehrstoffgemsiches aufbaut. Durch ein rein algorithmische Ableitung von alternativen Fließbildern unter Berücksichtigung von Trenngrenzen und Druckänderung wird eine automatische Fließbildgenerierung auch für azeotrope Mehrstoffgemsiche ermöglicht, welche bislang nur durch aufwendige Simulationsstudien, oder die grafische Analyse von Konzentrationsdiagrammen ternärer Teilsysteme abgeleitet werden.

Kooperationspartner: Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, TU Dortmund


Energy-Integrated Distillation Processes

In light of rising energy prices and in order to reduce the emission of greenhouse gases, it is essential to increase the efficiency of distillation processes. As such, this research project focuses on the evaluation of innovative energy-integrated distillation processes in terms of energetic, economic and environmental criteria in the context of a developing chemical industry. Depending on the specific separation task, different improvement measures such as thermal coupling, heat integration or the use of heat pumps can be considered in addition to various column configurations for separation into multiple fractions. Accordingly, the most efficient process alternative must be evaluated from a wide variety of options. To achieve this, shortcut screening based on rigorous thermodynamics is applied in conjunction with rigorous optimization.


Multienzymkaskade im 2-Phasensystem - Prozessintegration

Die Bedeutung der Biotechnologie in der chemischen Industrie nimmt kontinuierlich zu. Dies gilt insbesondere für komplexe Moleküle in der Feinchemie, bei denen Enzymkaskaden eine vielversprechende Lösung für selektive Synthesen bieten. Allerdings sind biochemische Prozesse im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren eher langsam. Um dieser Herausforderung zu begegnen, kann eine Prozessintensivierung in Form von Prozessintegration hilfreich sein. In diesem Projekt wird erstmals eine dreiphasige (flüssig/flüssig/fest) reaktive Extraktionszentrifuge in Betrieb genommen. Durch die Integration einer enzymatischen Reaktion entsteht eine einzigartige enzymatische reaktive Extraktionszentrifuge.

Kooperationspartner: Institut für Technische Biokatalyse, TU Hamburg

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft seit 2021


Entwicklung und experimentelle Validierung einer molekulardynamischen Simulationsmethode zur Vorausberechnung von Adsorptionsisothermen von Proteinen

Die Herstellung von Proteinen als Biopharmazeutika ist ein bedeutender und expandierender Bereich der pharmazeutischen Industrie. Gegenwärtig werden die Biopharmazeutika nach der fermentativen Herstellung durch verschiedene chromatographische Verfahren gereinigt. Die Entwicklung dieser Methoden erfordert jedoch aufwendige experimentelle Untersuchungen. In diesem Projekt werden experimentelle Methoden und molekulardynamische (MD) Simulationen eng miteinander kombiniert, um die Ionenaustauschadsorption von Biopharmazeutika zu charakterisieren, um die Entwicklungskosten des Downstreamprocessing zu senken.

Kooperationspartner: Institut für Thermische Verfahrenstechnik, TU Hamburg; Institut für chemische Reaktionstechnik, TU Hamburg

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft seit 2021