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ProcessNet Jahrestreffen Reaktionstechnik Trends in der Reaktionstechnik

| Redakteur: Marion Henig

Die Auftaktveranstaltung ist gelungen: 180 Teilnehmer aus Industrie und Forschung diskutierten beim ersten Jahrestreffen Reaktionstechnik der ProcessNet-Initiative Entwicklungen in der industriellen Reaktionstechnik. Welche das sind und woran die Forscher zurzeit arbeiten, lesen Sie hier.

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Diskussionen über aktuelle Forschungsarbeiten waren der Kern des ersten ProcessNet-Jahrestreffens Reaktionstechnik.
Diskussionen über aktuelle Forschungsarbeiten waren der Kern des ersten ProcessNet-Jahrestreffens Reaktionstechnik.
( Bild: PROCESS )

Würzburg – In wissenschaftlichen Vorträgen und einer Posterausstellung präsentierten Nachwuchswissenschaftler beim Jahrestreffen Reaktionstechnik der ProcessNet-Initiative vom 18. bis 20. Mai ihre Forschungsergebnisse. Wie wichtig dieses Wissen ist, betonte Professor Albert Renken, Vorsitzender des ProcessNet-Arbeitsausschusses Technische Reaktionen: Gerade beim Up-Scaling von Reaktorkonzepten würden noch zu viele Probleme empirisch gelöst. Optimale Betriebspunkte könnten jedoch nur erreicht werden, wenn diese empirische Herangehensweise durch detaillierte Modelle gestützt werde.

Technologieführer Deutschland

„Wir wollen nicht nur graduelle Verbesserungen, wir wollen einen Quantensprung nach vorne!“, forderte Renken im exklusiven PROCESS-WebTV-Interview. Die Voraussetzungen dafür sind gut, wie auch Professor David Agar, Vorsitzender der Fachsektion Reaktionstechnik mit zwei Beispielen untermauerte. Bei der Prozessintensivierung wie beispielsweise der Mikroreaktionstechnik, aber auch bei ionischen Flüssigkeiten, nehme der Forschungsstandort Deutschland eine Schlüsselrolle ein. Letzterem widmete das wissenschaftliche Vorbereitungskomitee den Plenarvortrag „Der Tropfen als Reaktor“. Prof. Dr.-Ing. Kai Sundmacher vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg gab darin einen Überblick, wo Emulsionen in der chemischen Technik vorteilhaft eingesetzt werden können.

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Probleme aus der Industrie wissenschaftlich lösen

Doch Know-How-Transfer darf keine Einbahnstraße sein. Um gezielt Antworten auf industrielle Probleme finden zu können, müssen Hochschulforscher auch die entsprechenden Fragen kennen. Diese Fragen benannte Jobst Rüdiger von Watzdorf (BASF) im Abschluss-Plenarvortrag. Ein Hauptproblem sieht der Referent darin, dass Auftraggeber zunehmend eine Verkürzung der Entwicklungszeiten sowie einen Verzicht auf kostenträchtige Pilotanlagen fordern. Dies gefährde jedoch eine reibungslose Inbetriebnahme und eine hohe Verfügbarkeit der Neuanlage. Forschungsbedarf sieht von Watzdorf besonders in vier Bereichen:

1. Katalysator-Test: Gegenwärtig ist es noch nicht möglich, die Standzeit und die Katalysator-Leistung in Kurzzeitversuchen genau genug zu bestimmen. Nötig sind daher experimentelle und theoretische Methoden, um das Testen von Katalysatoren zu beschleunigen und kosten- und zeitaufwändige Langzeittests überflüssig zu machen.

2. Computational Fluid Dynamics (CFD): Strömungssimulationen werden mittlerweile bei einphasig durchströmten Systemen ohne Probleme angewendet. Kommerzielle Werkzeuge sind hierzu vorhanden und effizient einsetzbar. Anders verhält es sich bei den um ein Vielfaches komplexeren Mehrphasensystemen, für die nach wie vor begleitende Experimente durchgeführt werden müssen. An den Hochschulen sollen daher bessere Methoden zur sicheren Vorhersage von Phasenanteilen und Phasengrenzflächen entwickelt werden.

3. Maßstabsübertragung von mehrphasigen Reaktoren: Eine Beschreibung von Mehrphasenreaktoren durch gekoppelte CFD und Populationsbilanzen erscheint jedoch vorerst nicht realistisch. Bei der Maßstabsübertragung von mehrphasigen Reaktoren werden daher auch zukünftig empirischen Korrelationen eingesetzt. Doch diese müssen noch genauer werden, beispielsweise durch eine bessere Vorhersagegüte. So können Stoffverhalten und Apparategröße besser bestimmt werden.

4. Mikroreaktionstechnik: Im Bereich Mikroreaktionstechnik gibt es bisher nur wenige Anwendungen in der Industrie. Die engen Kanäle verstopfen noch zu schnell und korrodieren stark. Auch das Problem des Foulings ist noch nicht befriedigend gelöst.

Energie steht auch bei der industrielle Reaktionstechnik im Mittelpunkt

Neben den aktuellen Problemen der industriellen Reaktionstechnik sprachen die Experten auch über eher gesellschaftlich und politisch getriebene Aspekte, die Prof. Agar zusammenfasste: „Nachhaltigkeit in der Rohstoffversorgung und Bindung von Kohlendioxid, das sind die wichtigen Herausforderungen in der Reaktionstechnik!“ Diese thematisierte auch Milorad P. Dudukovic, Professor für Chemische Reaktionstechnik an der Washington University, im Auftakt-Plenarvortrag. Die Schlüsselherausforderung sei es, den globalen Einfluss der Industrie auf die Umwelt zu reduzieren. Mögliche Weiterentwicklungen sieht er vor allem in der Kombination von Separation und Reaktion, aber auch in der Integration von exo- und endothermischen Prozessen in das Reaktorkonzept.

Fazit: Beim Jahrestreffen Reaktionstechnik wurde deutlich, dass im Bereich Prozessintensivierung das Ende der Fahnenstange noch längst nicht erreicht ist. Forschungarbeiten an Hochschulen spielen hierfür eine übergeordnete Rolle. ProcessNet hat mit dem Jahrestreffen den richtigen Weg eingeschlagen, um sowohl Know-How aus den Hochschulen in die Industrie zu tragen, als auch den Forschern die Probleme der Industrie bewusst zu machen. Das ist eine gute Grundlage für weitere Kooperationen.

PROCESS WebTV beim Jahrestreffen Reaktionstechnik

  • Impressionen und Stimmen zum Jahrestreffen Reaktionstechnik
  • Exklusiv-Interview mit Prof. David Agar: Die Zusammenarbeit zwischen Hochschulen und Unternehmen kann einen wichtigen Wettbewerbsvorteil generieren. Welche Rahmenbedingungen hierfür erfüllt sein müssen und welche Bedeutung der Forschungsstandort Deutschland in Hinsicht auf aktuelle Herausforderungen in der Reaktionstechnik spielt, diese Fragen beantwortet Prof. Dr. David W. Agar, Vorsitzender der Fachsektion Reaktionstechnik der ProcessNet-Initiative in diesem PROCESS WebTV-Beitrag. weiter zum WebTV-Beitrag
  • Exklusiv-Interview mit Prof. Albert Renken: Welchen aktuellen Herausforderungen sich die Reaktionstechnik stellen muss und ob die Dechema und der VDI-GVZ die für das Jahrestreffen gesetzten Ziele erreicht haben, diese Fragen beantwortet Prof. Dr. Albert Renken, Vorsitzender des Arbeitsausschusses Technische Reaktionen, in diesem PROCESS WebTV-Beitrag. weiter zum WebTV-Beitrag
  • Exklusiv-Interview mit Dr. Horst-Werner Zanthoff: Das Up-Scaling von Reaktorkonzepten stellt Entwickler häufig vor Probleme. Welche Stolpersteine es aus dem Weg zu räumen gibt, welcher zeitliche Rahmen dafür angesetzt werden muss und welche Relevanz Forschungskooperationen in der industriellen Reaktionstechnik spielen, diese Fragen beantwortet Dr. Horst-Werner Zanthoff von Evonik Degussa auf dem Jahrestreffen Reaktionstechnik der ProcessNet-Initiative. weiter zum WebTV-Beitrag

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