Desorptive Kühlung chemischer Reaktoren
Untersuchungen zur Selektivitätssteigerung und Maßstabsvergrößerung
Manuel Nau
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Manuel Nau, Desorptive Kühlung chemischer Reaktoren (2011), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832598341
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Beschreibung / Abstract
Die Desorptive Kühlung ist ein hybrides Verfahren, das die Vorteile regenerativer und reaktiver Kühlkonzepte bei heterogen katalysierten Gasphasenreaktionen durch Kopplung exothermer Reaktions- und endothermer Desorptionsprozesse vereint. Im Vergleich zu rekuperativen Kühlkonzepten wird durch die Desorptive Kühlung besonders für Reaktionen mit starker Wärmetönung eine typische Bildung von Temperaturgradienten in axialer und radialer Richtung reduziert und dadurch eine bessere Kontrolle des Prozesses erlangt.
In dem vorliegenden Buch werden die sich aus diesen Eigenschaften ergebenden Vorteile für Selektivitätssteigerungen bei temperatursensitiven Reaktionen untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Evaluierung der Scale-up-Fähigkeit desorptiver Kühlprozesse. Dazu wird eine Maßstabsvergrößerung im Verhältnis 1:3 durchgeführt, um experimentell die Unterschiede zum Labormaßstab zu identifizieren. Umfangreiche Simulationsstudien mit einem entwickelten Prozessmodell dienen hier sowohl zur Analyse der lokalen Transportprozesse als auch zur dynamischen Optimierung von Design- und Prozessparameter und sind Grundlage für die Automatisierung des Gesamtsystems sowie für die Entwicklung eines effizienten Regelungsansatzes.
In dem vorliegenden Buch werden die sich aus diesen Eigenschaften ergebenden Vorteile für Selektivitätssteigerungen bei temperatursensitiven Reaktionen untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Evaluierung der Scale-up-Fähigkeit desorptiver Kühlprozesse. Dazu wird eine Maßstabsvergrößerung im Verhältnis 1:3 durchgeführt, um experimentell die Unterschiede zum Labormaßstab zu identifizieren. Umfangreiche Simulationsstudien mit einem entwickelten Prozessmodell dienen hier sowohl zur Analyse der lokalen Transportprozesse als auch zur dynamischen Optimierung von Design- und Prozessparameter und sind Grundlage für die Automatisierung des Gesamtsystems sowie für die Entwicklung eines effizienten Regelungsansatzes.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 1.1 Motivation zu dieser Arbeit
- 1.2 Stand der Technik
- 2 Selektivitätssteigerungen durch desorptive Kühlprozesse
- 2.1 Hydrierung von Acetylen
- 2.2 Experimentelle Untersuchungen
- 2.3 Ergebnisse
- 2.4 Anpassung des Reaktormodells
- 2.5 Dynamische Optimierung
- 2.6 Evaluierung des Steigerungspotentials
- 2.7 Zusammenfassung
- 3 Maßstabsübertragung von desorptiven Kühlprozessen
- 3.1 Festlegung des Maßstabs
- 3.2 Aufbau der Pilotanlage
- 3.3 Wärmetechnische Charakterisierung
- 3.4 Reaktionstechnische Charakterisierung
- 3.5 Referenzversuche
- 3.6 Modifikation der Reaktionsbedingungen
- 3.7 Zusammenfassung
- 4 Modellierung desorptiver Kühlprozesse im Pilotmaßstab
- 4.1 Anpassung eines Standard-Modells
- 4.2 Entwicklung eines 2D-Modells
- 4.3 Anpassung des entwickelten 2D-Modells
- 4.4 Modellvergleich
- 4.5 Zusammenfassung
- 5 Evaluierung der Scale-up-Fähigkeit desorptiver Kühlprozesse
- 5.1 Analyse des Systemverhaltens
- 5.2 Dynamische Optimierung
- 5.3 Ansätze zur Regelung
- 5.4 Zusammenfassung
- 6 Bewertung und Ausblick
- A Theoretische Grundlagen
- B Prozessmodelle nach Richrath
- C Modellparameter
- D Betriebsparameter