Ziel des Seminars ist die Vermittlung der Methodenkompetenz der Auswahl und Dimensionierung industrieller chemischer Reaktoren.
Die Seminarteilnehmenden können nach der Teilnahme die Bilanzgleichungen für Material und Enthalpie analytisch oder numerisch lösen. Sie wenden Konzepte zur Beschreibung der Kopplung von Wärmetransport und Stofftransport mit chemischen Reaktionen an und sind in der Lage, optimale Prozessbedingungen im Spannungsfeld variable Kosten vs. fixe Kosten zu identifizieren. Sie können geeignete Reaktoren auswählen sowie die notwendigen Berechnungsschritte zur Reaktordimensionierung strukturieren.
Themen:
Einführung
- Industrielle Chemie
- Industrielle Reaktoren
- Optimierung im Spannungsfeld variable Kosten vs. fixe Kosten
- Charakterisierung von Reaktionssystemen
- Praxisbeispiel als "roter Faden"
Stoffwerte und Mischungsregeln
- Viskosität, Dichte, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität
- Verdampfungsenthalpie, Dampfdruck, Oberflächenspannung
Chemische Thermodynamik
- Standardbildungsenthalpie und Standardreaktionsenthalpie
- freie Standardbildungsenthalpie und freie Standardreaktionsenthalpie
- Reaktionsgleichgewicht
Katalyse
- homogene Katalyse
- heterogene Katalyse
Kinetik
- Reaktionskinetik
- Wärmetransport
- Stofftransport
Ideale Reaktormodelle
- absatzweise betriebener Reaktor, BSTR
- kontinuierlicher Rührkesselreaktor, CSTR
- Rohrreaktor, PFTR
Reale Reaktormodelle
- laminarer Rohrreaktor
- Reaktorkaskade
- Dispersionsmodell
Reaktorauswahl
- Reaktionen in homogener Phase
- Gas/Flüssig-Reaktionen
- nicht-katalytische Gas/Feststoff-Reaktionen
- heterogen-katalytische Fluid/Feststoff-Reaktionen
Basisplanung
- Checklisten zur Basisplanung
- sicherheitstechnische Analyse (runaway)
- heuristische Regeln
Anwendungsbeispiele (Excel und Octave)
- Absatzweise betriebener Reaktor
- kontinuierlicher Rührkesselreaktor
- Festbettreaktor
- Hordenreaktor
- Rohrbündelfestbettreaktor
- Wirbelschichtreaktor