Virtueller Entwurf reaktiver Trennprozesse
Die reaktive Separation ist eine chemische Produktionstechnik, bei der die beiden herkömmlichen Unterprozesse - Reaktion und Separation - zu einem einzigen Prozess integriert sind, was eine Reihe bedeutender Vorteile bietet. Diese Technik ist schon seit Jahrzehnten bekann, konnte aber aufgrund technischer Grenzen bislang nicht voll genutzt werden. Heute indessen kann sie mit innovativen technischen Hilfsmitteln und Konzepten durchaus praktikabel sein. Im Projekt INTINT ging es schwerpunktmäßig um die Entwicklung neuer Methoden und Tools für die Auslegung reaktiver Separationsprozesse. Zur Entwicklung eines solchen Prozesses müssen etliche Experimente durchgeführt werden, die für die Bestimmung der Modellparameter benötigt werden. Diese Experimente sind recht kostspielig, nehmen Zeit in Anspruch, erfordern Aufwand und Energie und bringen nicht selten auch gefährliche chemische Abfallstoffe hervor. Im INTINT-Projekt entstand eine Reihe von Tools, die eine Simulation und eine virtuelle Ausführung der meisten dieser Experimente zulassen. INTINT-CFX ist eines der wichtigsten Tools, die für diese Zwecke entwickelt wurden. Dabei handelt es sich um ein fortschrittliches Software-Tool aus der Computer-Fluiddynamik, das die Aufgabe erfüllt, die Hydraulik- und Massentransfer-Parameter abzuschätzen, die eng mit dem gesamten Wirkungsgrad des Systems korreliert sind. Zur Validierung dieses Tools wurde im Rahmen des Projekts ein breit gefächertes Versuchsprogramm durchgeführt. Mit diesen Experimenten wurden Parameter, die den Prozess beeinflussen, beispielsweise die Funktionsrate von Katalysatoren, der Kolonnendurchsatz, Temperatur und Konzentration, bei unterschiedlich kombinierten Testbedingungen analysiert. Das Endergebnis dieser Bemühungen liegt nun in Form einer Datenbank mit wertvollen experimentellen Daten über Parameter der reaktiven Separation sowie eines validierten und zuverlässigen Software-Tools vor, das dazu beitragen wird, die gesamte Designphase vom ersten Entwurf bis zur fertigen Anwendung erheblich zu verkürzen. Das Bild zeigt die direkte Simulation des Flüssigkeitsflusses durch die Katalysatorpackung KATAPAK-S mit einer gitterartigen Katalysatorstruktur.
