Energie- und ressourceneffiziente Prozesse

Durch Entwicklung und Anwendung moderner Simulationswerkzeuge und Messverfahren tragen wir zu einem verbessertes Verständnis skalenübergreifender Transportprozesse in energieintensiven Prozessen der chemischen und thermischen Verfahrenstechnik bei. Auf dieser Basis entwickeln und untersuchen wir moderne Konzepte der Prozessintensivierung.

Foto: Grundlegende fluiddynamische Untersuchungen - refpic ©Copyright: Dr. Markus Schubert

Transportprozesse in Blasensäulenreaktoren

Blasensäulen zählen zu den am häufigsten ­verwendeten Ap­paraten im Bereich der chemischen, petrochemischen und pharmazeutischen Industrie. Aufgrund des großen ökologischen Fußabdrucks vieler darin ablaufen­der Prozesse tragen Beiträge zur Reaktor- und Verfahrensoptimie­rung zu erheblichen Einspa­rungen beim Energieeinsatz, bei der Emission von Treibhausgasen und beim Einsatz von Katalysatormaterial bei.
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Foto: Experimental and theoretical investigations of fluid dynamics and mass transfer in sandwich packings - logo ©Copyright: Torsten Berger

Prozessintensivie­rung in Mehrphasenreaktoren

In den letzten Jahren ist ein wachsendes Interesse der chemischen Industrie an Konzepten zur Prozessintensivie­rung in Mehrphasenreaktoren zu beobachten. Unsere For­schung untersucht ­verschiedene Möglich­keiten, um ­verfahrenstechnische Abläufe in Mehrphasenreaktoren zu intensivieren.
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Foto: Reaction studies in a micro reactor exemplified by the oxidation of isobutane to TBHP - reference picture ©Copyright: Dr. Thomas Willms

Effiziente chemische Prozesse

Partialoxida­tionen zeichnen sich häufig durch geringe Umsätze und Ausbeuten aus, die oft im Zusammenhang mit Stoff- und Wärmetransportproblemen stehen. Unter anderem wegen ihrem hohen Gefährdungs­potenzial sind derartige Prozesse häufig unzureichend untersucht und ­verstanden.
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Foto: Energy System Analysis - reference picture ©Copyright: Dr. Gonzalo Rodriguez Garcia

Analyse von Energiesystemen

Eine nachhaltige Gesell­schaft braucht einen der Energieproduktion angepassten Energie­verbrauch. Als ein wichtiger Verbraucher muss sich auch die chemische Industrie anpassen, um größere Mengen an erneuerbarem Strom zu nutzen.
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Foto: Droplet formation and reduction in thermal separation devices - logo ©Copyright: Torsten Berger

Effiziente thermische Trenn­verfahren

Fluide Trennprozesse wie Rektifikation, Destillation, Absorption, Desorption und Extraktion sind zentrale Grundopera­tionen in praktisch allen Sparten der Prozessindustrie. Die Dampf-Flüssig-Trennopera­tionen stellen in der Regel die energieintensivsten Verfahrensschritte dar, da mehrfache Verdampfungs­- und Kondensations­vorgänge involviert sind.
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Foto: Effiziente Abwasserbehandlung - Referenzbild ©Copyright: Dr. Sebastian Reinecke

Effiziente biologische Abwasserbehand­lung

Die Entsor­gung und die Aufberei­tung des im kommunalen und industriellen Umfeld anfallenden Abwassers zur Vermeidung der Verschmutzung und Eutrophie­rung von Fließgewässern ist von zentraler Bedeu­tung für einen nachhaltigen Umgang mit der Ressource Wasser.
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Foto: Capture of mineral particles by rising bubbles - reference picture ©Copyright: Dr. Gregory Lecrivain

Hydrodynamik der Flotation

Um Feststoff-Flüssig­keitsgemische zu trennen, werden bei der Schaumschwimmaufberei­tung Gasblasen in das System eingetragen an denen die Feststoffpartikel aufgrund ihrer unterschiedlichen Oberflächenbenetzbar­keiten anhaften. Die Entwick­lung eines Dreiphasenmodells zur Simulation der Partikelanlage­rung an Gasblasengrenzflächen und anschließende mikro­skalige Validie­rungs­experimente mit dem hauseigenen Prozessmikro­skop sollen helfen, die Vorgänge besser zu ­verstehen und somit die Gewinnungs­rate zu ­verbessern.
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Foto: Development of a tubular steam electrolyzer with integrated hydrocarbon synthesis - reference picture ©Copyright: Stefan Fogel

Tubularer Dampfelektrolyseur für direkte Methanolsynthese

Eine viel­versprechende Möglich­keit zur Umwand­lung der Elektroenergie in chemische Energieträger besteht in der dezentralen Herstel­lung von Methanol oder höheren flüssigen Kohlenwasserstoffen aus CO2 und Elektrolyse-Wasserstoff, der aus fluktuierenden regenerativen Energiequellen erzeugt wird.
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Kontakt

Prof. Dr. Uwe Hampel
Leiter
u.hampel@hzdr.de
Tel.: (0351) 260 - 2772
Fax: 12772, 2383