Katalytische Reaktoren und Prozesstechnik

*Die Arbeitsgruppe ist an die TU Dortmund gewechselt und Prof. Freund übernimmt hier die Leitung des Lehrstuhls „Reaction Engineering and Catalysis“

Optimale Reaktoren für hocheffiziente Prozesse

Das Ziel der Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe „Katalytische Reaktoren und Prozesstechnik“ (Prof. Freund) ist die Entwicklung energie- und rohstoffeffizienter verfahrenstechnischer Prozesse mit Schwerpunkt auf dem modellbasierten Entwurf optimaler katalytischer Reaktoren. Hierbei erfolgt eine umfassende Betrachtung innovativer Prozess-, Reaktor- und Materialkonzepte unter Einbeziehung und Bewertung unterschiedlicher Prozessintensivierungsmaßnahmen. Notwendig dabei ist eine interdisziplinäre, methoden- und modellbasierte Vorgehensweise. Unterstützend werden zielgerichtete Schlüsselexperimente zur phänomenologischen Aufklärung, Datengewinnung und Modellvalidierung durchgeführt. Durch Kombination leistungsfähiger Simulationswerkzeuge (einschließlich des wiss. Hochleistungsrechnens) auf den unterschiedlichen Skalen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Entwurfsprozess werden Prozess-, Reaktor- und Materialentwicklung verknüpft. Somit ist es möglich, unter Verwendung von rigorosen, modellbasierten Optimierungsrechnungen maßgeschneiderte Lösungen zu identifizieren.

Das Spektrum der geförderten Projekte reicht dabei von langfristig angelegten, grundlagenorientierten Forschungsarbeiten (z. B. gefördert durch die DFG) bis hin zu kurz- bis mittelfristigen, anwendungsgetriebenen Industrieprojekten. Die Arbeiten werden dabei sowohl in größeren Forschungsverbünden (z. B. Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials“ (EAM), Helmholtz-Energie-Allianz „Energieeffiziente Chemische Mehrphasenprozesse“) als auch in bilateralem Rahmen (z. B. EU Marie Curie Initial Training Networks (ITN)) in Kooperation mit nationalen sowie internationalen Partnern aus dem akademischen Bereich sowie der Industrie bearbeitet.

Forschungsschwerpunkte:

• Modellbasierter Entwurf optimaler Reaktoren und Prozesse:

Ermittlung der optimalen Reaktionsführung und deren bestmögliche Umsetzung in bestehende und/oder innovative Apparate

• Zellulare Strukturen als neuartige Katalysatorträger:

Vertieftes Verständnis der lokalen Transportvorgänge und darauf aufbauend Gestaltung und Herstellung innovativer Katalysatorträger

• Reaktionskinetische Modellierung:

Ermittlung der reaktionskinetischen Parameter auf Basis experimenteller Untersuchungen in kinetischen Laboranlagen