Contact

Dr. André Bieberle
Experimental Thermal Fluid Dynamics
a.bieberleAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2913
Fax: 12913, 2383

Prof. Dr. Uwe Hampel
Head Experimental Thermal Fluid Dynamics
u.hampel@hzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2772
Fax: 12772, 2383

Verbundprojekt MULTI-PHASE: Erhöhung der Energieeffizienz und Reduzierung von Treibhausgas-Emissionen durch Multiskalenmodellierung von Mehrphasenreaktoren

Blasensäulen sind häufig genutzte Mehrphasenreaktoren zur Massenherstellung diverser Chemieprodukte. Der typische Betrieb bei hohen Drücken und Temperaturen bedingt einen hohen Primärenergieeinsatz. Die Effizienz von Blasensäulenreaktoren wird anhand der Produktausbeute und Produktselektivität des Reaktionsprozesses gemessen und ist durch das komplexe Zusammenspiel von Hydrodynamik, Stofftransport und Reaktion im Prozess bestimmt. Bis heute mangelt es jedoch an verlässlichen Auslegungstools für solche Apparate. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, dass die Auslegung mit vereinfachten Modellen erfolgt, die oft auf hydrodynamischen Daten (Gasgehalt, Verweilzeiten, Blasengrößenverteilungen, Dispersionskoeffizienten) beruhen, die an experimentell einfach zu handhabenden Luft-Wasser-Systemen erhoben wurden.

Das Verbundvorhaben „MULTI-PHASE“ soll durch Entwicklung verbesserter CFD-basierter numerischer Berechnungstools, Entwicklung und Anwendung neuer Messverfahren für Mehrphasenströmungen sowie durch experimentelle Studien an realen Stoffsystemen einen Beitrag zur besseren Auslegung von Blasensäulenreaktoren leisten. Das Projektkonsortium bündelt dabei Kompetenzen von Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Das HZDR trägt dazu mit experimentellen Untersuchungen an einem industriellen Pilotreaktor der EVONIK bei. Insbesondere werden fortgeschrittene bildgebende Messverfahren, wie Gamma-Tomographie und Gittersensoren, für diese Anwendung weiterentwickelt.

Abb. 1: (a) Mit Gamma-Tomograpie und Gittersensor instrumentierte DN400-Blasensäule. (b) Untersuchung der Phasenverteilung bei unterschiedlichen Gasverteilern.


Referenzen

  • A. Bieberle, H.-U. Härting, S. Rabha, M. Schubert, U. Hampel, Gamma-ray computed tomography for imaging of multiphase flows, Chemie Ingenieur Technik 85, 7, 2013, DOI: 10.1002/cite.201200250.
  • Schubert, M., Bieberle, A., Barthel, F., Boden, S., Hampel, U., Advanced tomographic techniques for flow imaging in columns with flow distribution packings. Chemie Ingenieur Technik 83, 7, 979-991, 2011.

Förderung

  • Projektträger: Bundesministerium für Bildung und Forschung
  • Titel: Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2
  • Förderkennzeichen: 01RC1102F
  • Laufzeit:11/11 - 10/14

Kooperationen

An diesem Verbundprojekt sind 4 universitäre Einrichtungen und 5 Industriepartner beteiligt.

Weiterführende Links



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