Umsatz- und Selektivitätsuntersuchung einer Blasenströmung am Beispiel der Toluoloxidation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ulrich Nieken
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 256634524

Umsatz und Selektivität einer Blasenströmung werden durch die Kinetik des Reaktionsnetzwerkes, den Stoffübergang, die makroskopische Vermischung der Zweiphasenströmung und durch die mikroskopischen Vermischungsvorgänge im Nachlauf der Blasen beeinflusst. Um den Umsatz und die Produktselektivitäten in einem reaktiven Blasenschwarm mit guter Genauigkeit vorherzusagen, müssen die Raten aller relevanten Vorgänge aus möglichst unabhängigen Experimenten ermittelt werden. Die aus Experimenten oder detaillierten Simulatio-nen ermittelten Parameter oder Korrelationen gehen in ein Modell der Zweiphasenströmung ein, welche eine Vorhersage der zu erwartenden Produktbildung erlaubt. Im diesem Kontext sind am ICVT folgende Teilprojekte geplant.i) die Ermittlung einer makroskopischen Kinetik für eine technische Synthese mit Ra-dikalkettenmechanismus ohne Einfluss einer etwaigen Stofftransportlimitierung.In der laufenden Projektphase wurde eine Apparatur zur Messung der Kinetik unter homoge-nen Bedingungen aufgebaut und mit Erfolg betrieben. Die Auswertung der Messung ist bisher aufgrund der störanfälligen Analytik schwierig. Hier sind weitere Verbesserungen erforderlich. Die dann erarbeitete Kinetik soll der AK Rhezak und AK Hlawitschka für eine spätere Modellvalidierung zur Verfügung gestellt werden. Sobald verfügbar, soll eine portable Raman-Sonde aus dem AK Rinke für die online-Analyse getestet werden. ii) Experimente zur Validierung der Berechnungsmethodik zur Vorhersage von Umsatz und Selektivität in einer BlasenströmungDas Institut verfügt über einer Blasensäule, die bei erhöhtem Druck und Temperaturen be-trieben werden soll. Nach einer Anpassung der Peripherie soll zunächst das reaktive [Fe2(HPTB)Cl3]-Modellsystem der AK Schindler vermessen werden, anschließend die Toluo-loxidation. Die Messungen dienen der Validierung der Berechnungsmethodik im AK Rzehak und AK Hlawitschkaiii) Untersuchungen zum Einfluss der Mischung auf der Blasenskala auf die Produkt-selektivitäten Der Einfluss der Mischungsvorgänge auf der Blasenskala kann in makroskopischen Simula-tionen nur in Form von Korrelationen zur Korrekturen der Kinetik berücksichtigt werden. Um den Einfluss auf die Produktselektivität zu erfassen, soll eine vereinfachte Modellvorstellung erarbeitet werden. Hierbei soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen diese not-wendig sind, und ggf. eine vereinfachte Berechnungsmethodik entwickelt werden, die es er-möglicht, Effekte der Mischung auf der Blasenskala in die makroskopische Berechnung zu integrieren. Wir kooperieren hier mit dem AK Marschall um vereinfachte und detaillierte Si-mulationen um eine Blase zu vergleichen. Ferner ist ein intensiver Austausch bezüglich der Methodik mit dem AK Hampel/Kryk vereinbart.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1740: Einfluss lokaler Transportprozesse auf chemische Reaktionen in Blasenströmungen
• Mitverantwortlich(e): Dr.-Ing. Ute Susanne Tuttlies