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TRR 63: Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen
Fachliche Zuordnung
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Informatik, System- und Elektrotechnik
Chemie
Informatik, System- und Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2010 bis 2022
Webseite
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Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 56091768
Das Projekt fokussiert sich auf Methoden, die zur Entwicklung von homogen katalysierten Prozessen in flüssigen Mehrphasensystemen benötigt werden. Die erste Säule des Forschungsprogramms bilden neuartige Phasensysteme: thermo-morphe (TMS) und mizellare (MLS) Lösungsmittelsysteme sowie Pickering-Emulsionen (PE). Trotz großen Interesses der chemischen Industrie werden diese innovativen Phasensysteme großtechnisch bisher noch zu wenig genutzt. Es fehlen einerseits notwendige chemisch-physikalische sowie verfahrenstechnische Grundlagen und andererseits der Nachweis, dass mit diesen Phasensystemen wirtschaftlich und ökologisch attraktive Gesamtprozesse realisiert werden können. Als zweite Säule werden daher die methodischen Lücken zur Gestaltung effizienter Verfahren durch einen integrierten Forschungsansatz geschlossen, um so die Voraussetzungen für effiziente chemische Produktionsverfahren auf Basis flüssiger, reaktiver Mehrphasensysteme zu schaffen. Die dritte Säule ist die homogen katalysierte Veredelung langkettiger Olefine sowie ungesättigter Oleoverbindungen als typische Vertreter biobasierter Ausgangsstoffe. In der 3. Förderperiode verfolgt das Projekt diese Ziele: 1. Signifikante Vertiefung und Verbreiterung der chemisch-physikalischen und verfahrenstechnischen Grundlagen von homogen katalysierten Prozessen mit mehreren flüssigen Phasen. 2. Weiterentwicklung, Integration und exemplarische Anwendung sowie Validierung der Methoden zur schnellen, systematischen modellgestützten Prozessentwicklung anhand zweier herausfordernder neuer Reaktionssysteme, der reduktiven Aminierung und der Hydroaminomethylierung. Die Projekte zur Koordination der modellgestützten Prozessentwicklung, zur Validierung der Prozesse in Miniplants und zur Entwicklung und Erprobung der Prozessführung werden in einem neuen Projektbereich D zusammengefasst. In enger Zusammenarbeit nahezu aller Projekte sollen diese neuen Prozesse innerhalb von vier Jahren von ersten Laborexperimenten zur Katalysator- und Phasensystemauswahl bis zur Demonstration des geregelten Betriebs in Miniplants entwickelt werden. Als Zusammenfassung der Entwicklungen im Projekt werden eine Systematik zur Auswahl geeigneter Phasensysteme für ein möglichst breites Spektrum homogen katalysierter Reaktionen ausgearbeitet sowie eine generelle Methodik zur schnellen modellgestützten Prozessentwicklung in enger Wechselwirkung von Experiment, Modellierung und Optimierung entwickelt.
DFG-Verfahren
Transregios
Internationaler Bezug
Großbritannien
Abgeschlossene Projekte
- A01 - Übergangsmetallkatalysierte Hydroformylierung und Hydroesterifizierung petro- und oleochemi-scher Edukte mit temperaturgesteuerter Katalysatorabtrennung in Gas/flüssig/flüssig-Systemen (Teilprojektleiter Behr, Arno ; Vorholt, Andreas )
- A02 - Untersuchung homogen katalysierter Reaktionen in mizellaren Lösungsmittelsystemen (Teilprojektleiter Schomäcker, Reinhard )
- A03 - Kinetik der reduktiven Aminierung und der Hydroaminomethylierung in reaktiven Mehrphasensystemen (Teilprojektleiter Hamel, Christof ; Seidel-Morgenstern, Andreas )
- A04 - Lösungsmittel-Auswahl zur gezielten Beeinflussung von Kinetik und Thermodynamik chemischer Reak-tionen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Sadowski, Gabriele ; Stein, Matthias )
- A05 - Messung von Phasengleichgewichten in tensidhaltigen Systemen (Teilprojektleiterin Enders, Sabine )
- A06 - Stofftransport und Grenzflächenphänomene in mizellaren dreiphasigen Systemen und Pickering Emulsionen (Teilprojektleiter Kraume, Matthias )
- A08 - Thermodynamik der Kristallisation und der Adsorption von linearen und verzweigten Molekülen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Enders, Sabine ; Zeiner, Tim )
- A09 - Solubilisierung schwach polarer Stoffe in mizellaren Systemen (Teilprojektleiterinnen Enders, Sabine ; Sadowski, Gabriele )
- A10 - Gas/Flüssigkeits-Stofftransport in reagierenden Phasensystemen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Böhm, Lutz ; Hecht, Kristin ; Kraume, Matthias )
- A11 - Homogenkatalytische reduktive Aminierung langkettiger Aldehyde und Hydroaminomethylierung lang-kettiger Alkene mit integrierter Katalysatorabtrennung in thermoregulierten Phasensystemen (Teilprojektleiter Seidensticker, Thomas ; Vogt, Dieter )
- B01 - Optimale Reaktionsführung in flüssigen Mehrphasensystemen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Sundmacher, Kai ; Zähringer, Katharina )
- B02 - Ultrafiltration mizellarer Systeme in integrierten Prozessen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Drews, Anja ; Kraume, Matthias )
- B03 - Hybride Trennprozesse zur Aufreinigung weit- und engsiedender Gemische am Beispiel der Hydroformylierung langkettiger Olefine (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Górak, Andrzej ; Kreis, Peter ; Rüther, Feelly )
- B04 - Hydroformylierung petro- und oleochemischer Edukte in mizellaren Lösungsmittelsystemen (MLS) mit hocheffizienter Katalysatorrückführung in einer kontinuierlich betriebenen Miniplant (Teilprojektleiter Barz, Tilman ; Repke, Jens-Uwe ; Schomäcker, Reinhard )
- B05 - Kontinuierliche Hydroformylierung und Hydroesterifizierung petro- und oleochemischer Edukte in thermomorphen Lösungsmittelsystemen (TMS) mit hocheffizienter Katalysatorrückführung in einer kontinuierlich betriebenen Miniplant (Teilprojektleiter Behr, Arno ; Górak, Andrzej ; Lutze, Philip ; Vogt, Dieter )
- B06 - Design von Pickering-Emulsionen zur Auftrennung von Produkten unterschiedlicher Polarität (Teilprojektleiterinnen Drews, Anja ; von Klitzing, Regine )
- B08 - Charakterisierung, Modellierung und Simulation des Trennverhaltens mizellarer Lösungsmittelsysteme (Teilprojektleiter Kraume, Matthias ; Thévenin, Dominique )
- B09 - Integriertes Design von thermomorphen Lösungsmittelsystemen (TMS) und Trennprozessen zur effi-zienten Rückgewinnung von homogenen Katalysatoren und Lösungsmitteln (Teilprojektleiter Kienle, Achim ; Sundmacher, Kai )
- C01 - Modellgestützte Steuerung der Entwicklung neuartiger chemischer Produktionsprozesse (Teilprojektleiter Engell, Sebastian )
- C02 - Hierarchische Simulation integrierter chemischer Prozesse (Teilprojektleiter Arellano-Garcia, Harvey ; Wozny, Günter )
- C03 - Globale Optimierung von integrierten flüssigen Mehrphasensystemen (Teilprojektleiter Kienle, Achim ; Michaels, Dennis )
- C04 - Prozessführung der Miniplants (Teilprojektleiter Barz, Tilman ; Engell, Sebastian ; Repke, Jens-Uwe )
- D01 - Schnelles modellgestütztes Design von chemischen Prozessen mit mehreren flüssigen Phasen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Engell, Sebastian ; Sadowski, Gabriele ; Sundmacher, Kai )
- D02 - Demonstration einer beschleunigten Prozessentwicklung und optimaler Betriebsstrategien für die reduktive Aminierung langkettiger Aldehyde in Emulsionssystemen (Teilprojektleiter Repke, Jens-Uwe )
- D03 - Entwicklung und Erprobung der integrierten Reaktion und Katalysatorabtrennung zur homogen kataly-sierten reduktiven Aminierung und Hydroaminomethylierung langkettiger Alkene in einer Miniplant (Teilprojektleiter Skiborowski, Mirko ; Vogt, Dieter )
- D04 - Prozessführung der reduktiven Aminierung und der Hydroaminomethylierung in den Demonstrations-anlagen (Teilprojektleiter Engell, Sebastian ; Esche, Erik )
- T02 - Hybride Trennprozesse: Modellierung und Entwurf von membrangestützter Rektifikation (Teilprojektleiter Górak, Andrzej )
- Z01 - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Kraume, Matthias )
Antragstellende Institution
Technische Universität Berlin
Mitantragstellende Institution
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg; Technische Universität Dortmund
Beteiligte Hochschule
Hochschule Anhalt; Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin; Karlsruher Institut für Technologie; Technische Universität Darmstadt
Beteiligte Institution
Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme
Sprecher
Professor Dr.-Ing. Matthias Kraume