Laboratory of Reaction and Fluid Process Engineering

Studien- und Abschlussarbeiten

Modellierung von Katalysatordesaktivierung in Rieselbettreaktoren


  • Bachelorarbeit
  • Masterarbeit
  • Diplomarbeit


Modellierung der betriebsparameterabhängigen Katalysatordesaktivierung in Rieselbettreaktoren

In Rieselreaktoren werden eine Flüssigphase und eine Gasphase im Gleichstrom von oben nach unten durch ein Bett bestehend aus festen Katalysatorpartikeln geleitet. Diese verlieren über die Betriebsdauer hinweg ihre Aktivität (Katalysatordesaktivierung). Nach einer gewissen Betriebsdauer muss der Katalysator kosten- und zeitaufwändig ersetzt werden. Die Geschwindigkeit, mit der der Katalysator desaktiviert, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Diese können durch die Prozessführung prinzipiell beeinflusst werden. Der Einfluss der Einzelnen Parameter auf die Gesamtproduktivität des Prozesses kann mit Hilfe von Modellen untersucht werden.

Ziele:

Ziel ist es einen optimalen Betriebspfad zu finden, der die Katalysatordesaktivierung minimiert und gleichzeitig jederzeit die erforderliche Produktausbeute garantiert.

 

Anforderungen:

Programmierkenntnisse (z.B. Julia, Matlab) und grundlegende Kenntnisse der Reaktionstechnik (z.B. Vorlesung Chemische Verfahrenstechnik oder Energieverfahrenstechnik) vorteilhaft.


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Simulation der Trennung eines binären Stoffsystems in einer Batchdestillation


  • Studienarbeit
  • Bachelorarbeit

    Stoffübertragung


    Die Destillation ist eins der wichtigsten Trennverfahren der chemischen Industrie, da hochreine Stoffe gewonnen werden können. Außerdem verbrauchen sie einen großen Teil der Gesamtenergie einer Anlage.

    Die Optimierung ihrer Auslegung und ihres Betriebs ist daher ein wesentliches Ziel. Die Auslegung einer Destillationskolonne ist eine komplexe Angelegenheit, da verschiedene Regelkonzepte existieren und diese sich gegenseitig beeinflussen.

    In dieser Arbeit soll für diese Veranschaulichung eine Destillationskolonne mittels Aspen Hysys aufgebaut und simuliert werden. Ziel: Simulation einer Batchdestillation und einem Vorlagebehälter Anforderungen: grundlegende Kenntnisse in der thermischen Verfahrenstechnik


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    Simulation of Optical Multimode Online Probes in Bubble Flows using Real-Time Ray Tracing Techniques


    • BA
    • MA

    • ray tracing and path tracing
    • OMOP

    Goals:

    The overall goal is to apply computer graphics techniques (modeling & rendering) to create a virtual OMOP model 
    that produces approximately realistic images, to be used in ML model training.
    • Creation of a virtual OMOP model, consisting of geometry and (approximate) material properties.
    •  Creation of randomized bubble distributions according to given parameters.
    •  Simulation OMOP image acquisition using hardware-accelerated real-time ray tracing and path tracing techniques. 
    •  Compare simulated OMOP images against ground truth.
    Depending on interest and progress, further goals such as extension to three-phase setups, extension to videos, and ML 
    model improvment could be investigated.


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    Untersuchung von Antifouling Maßnahmen an Wärmeübertrageroberflächen


    • Bachelorarbeit
    • Masterarbeit
    • Projektarbeit
    • Studienarbeit

    Organisches und kristallines Fouling


    In vielen Industrieanwendungen von Wärmeübertragern kommt es aufgrund von Ablagerungen zu einem verminderten Wärmeübergang. Dieses sogenannte Fouling führt zu erhöhten Kosten im Betrieb der Anlage oder bei der Anschaffung der Apparate. Außerdem müssen für die Reinigung oftmals Laugen oder Säuren eingesetzt werden, die anschließend nicht nachhaltig aufbereitet werden können und entsorgt werden müssen.

    Als Alternative zu den herkömmlich in Wärmeübertragern genutzten Edelstählen wie zum Beispiel 1.4301, wird bei foulinganfälligen Systemen vermehrt auf Folien aus Hochleistungskunststoffen wie Polyetheretherketone (PEEK) gesetzt. Diese sollen die geringere Foulingneigung besitzen. Die Reinigung der Oberfläche soll außerdem ohne die Hilfe von Laugen und Säuren vollzogen werden.

    Ziele: 
    Im Rahmen der Arbeit werden an einer Screeningapparatur die Einflüsse der Bulktemperatur, Konzentration und Wärmeleistung auf das Foulingverhalten der Stoffsysteme CaSO4 und Milchproteinkonzentrat (WPC) untersucht. Dafür sind verschiedene Polymeroberflächen zu untersuchen. Anschließend sind in einer Scale-Up Apparatur die Übertragbarkeit der aus der Screening Anlage gewonnenen Ergebnisse zu prüfen. Die Ergebnisse sind mit Literaturwerten zu vergleichen.

    Anforderungen: 
    Grundlegende Kenntnisse der Wärmeübertragung.
    Selbstständige Arbeitsweise.
    Eigenständige Problemlösung.
    Erfahrung mit Versuchsanlagen und/oder Laborerfahrung wünschenswert.


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    Blasensäule


    • Masterarbeit

    • Experimentelle Parameterstudie
    • Blasensäulen
    • Mehrphasenreaktoren
    • Populationsbilanzen

    Blasensäulen werden häufig als Mehrphasenreaktoren für Gas-Flüssig-Reaktionen in industriellen Anwendungen eingesetzt. Für die Sensitivitäts- und Nutzbarkeitsanalyse der Blasensäule in der Prozessentwicklung wurde ein Modell entwickelt, das die Kopplungen zwischen der Fluiddynamik und der Populationsbilanz (PBE) berücksichtigt. Das entwickelte Modell soll nun mit experimentellen Daten kalibriert werden. Dazu soll an einer bereits vorhandenen Versuchsanlage Prozessparameter wie Gasleerrohrgeschwindigkeit, Flüssigkeit Holdup und Stoffsystem variiert werden und die Blasengrößenverteilung als auch der Gas Holdup vermessen werden. Zusätzlich soll untersucht werden inwieweit ein auf ein Teil der Messdaten kalibriertes Modell die restlichen Messdaten vorhersagen kann.


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