FWF - Thermisches Trennen - Entwicklung einer neuartigen Methode zum Thermischen Trennen

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

In der vorgeschlagenen Arbeit soll eine neuartige Methode im Bereich des Thermischen Trennens entwickelt werden, die es ermöglichst eine höhere Trennleistung zu erzielen, als jene die mit derzeit verfügbaren Apparaten erreicht werden kann. Unsere Hypothese ist, dass die Anwendung von Mikrostrukturen die geeignete Methode ist. Ein wesentlicher Teil wird die Grundlagenforschung für die Entwicklung und Evaluierung der Mikrostruktur sein. Wir beabsichtigen, unsere Annahme zu überprüfen, und die Methode anhand eines mikrostrukturierten Apparates zu demonstrieren. Die vorrangigen Ziele des Projektes sind (1) das Erreichen einer höheren Trennleistung, durch die Entwicklung einer neuartigen Methode; (2) die Entwicklung einer geeigneten analytischen oder numerischen Beschreibung der physikalischen Prozesse der Methode als Hilfsmittel für die Gestaltung und Evaluierung des neuartigen Mikroapparates. Der Ansatz der Mikroverfahrenstechnik (VT) wird verwendet, um diese Ziele zu erreichen. Da die VT bislang nur für die Reaktionstechnik erforscht wurde, ist die Forschung der physikalischen Transportphänomene in der thermischen Trenntechnik mit einer gasförmigen und flüssigen Phase in Mikrostrukturen neuartig und erfordert eine tiefe wissenschaftliche Studie. Die Methode lässt sich für die Rektifikation und / oder Absorption anwenden. Das Projekt gliedert sich in 4 Phasen: Phase 1: Das Ziel ist, Zusammenhänge und analytische Formulierungen der Transportprozesse und der Phasen-Gleichgewichte in einer Trenneinheit, bestehend aus Mikrostrukturen, zu erstellen. CFD-Simulationen dienen der Überarbeitung und Optimierung des grundlegenden Konzeptes. Als Meilenstein gilt die Entwicklung eines Designs der Trenneinheit des Demonstrationsmikroapparates. Phase 2: Basierend auf dem grundlegenden Design der Trenneinheit wird ein Scale-out durchgeführt, um ein Design eines Apparates für höhere Durchflüsse zu erhalten. Für die Auslegung der Verteiler- und Sammelsysteme für beide Phasen wird ebenso CFD angewendet. Im Folgenden ist nun die gesamte Konstruktion des Demonstrationsmikroapparates durchführbar. Phase 3: Es wird eine Labor-Anlage für den experimentelle Untersuchung des Mikroapparates konzipiert. Anschließend werden mehrere Versuchsreihen mit 3 verschiedenen Systemen durchgeführt: 2 Destillations-Serien: Methanol/Wasser, Cyclohexan/n-Heptan und eine Absorptions-Serie: Stickstoff/Wasser. Phase 4: Anhand der Labortests, wird die Effizienz der Methode überprüft. Dazu gehören die Überprüfung der Modelle zur Beschreibung der Transportprozesse und des Phasengleichgewichts von Phase 1 und die Bestimmung der eigentlichen Trennleistung. Wir beabsichtigen damit die Entwicklung einer neuen und effizienten Methode für die thermische Trenntechnik, die in der Feinchemikalien und pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden kann. Da die Prozessintensivierung zunehmend wichtiger wird, werden die Ergebnisse dieses Projektes signifikanten Einfluss auf die Trenntechnik-Industrie haben.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/11/0831/10/11