Projektbeschreibung

Der Scale-Up vom Labormaßstab in den industriellen Maßstab stellt eine der zentralen Herausforderungen in der Verfahrenstechnik dar. Ein verlässlicher Scale-Up bildet die Grundlage für eine effiziente und zeitsparende Prozessentwicklung neuer Synthesewege.

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden nachhaltige und ressourcenschonende Scale-Up-Methoden anhand ausgewählter Hydrierungsreaktionen entwickelt. Ziel des Projekts ist es, Methodiken und Technologien für eine evidenzbasierte und modellgestützte chemische Prozessentwicklung bereitzustellen. 

Entscheidend für einen effizienten und nachhaltigen Betrieb dieser Synthesen sind umfassende Kenntnisse der zugrunde liegenden chemisch-physikalischen Prozesse und deren zuverlässige Beschreibung durch mathematische Modelle. Hierfür werden drei Methoden entwickelt, um eine schnelle Auseinandersetzung mit neuen Stoffsystemen zu garantieren. Zuerst wird ein Machine-Learning-Tool zur Vorhersage von chemischen Gleichgewichten, welches an der RPTU entwickelt wurde, validiert. Als zweite Methode dient eine neuartige Screening Apparatur, die ein effizientes Katalysator- und Lösemittelscreening garantiert. Zudem wurde am LRF ein Differential-Kreislaufreaktor entwickelt, der es ermöglicht, unter sehr wohl definierten Bedingungen (thermisch, chemisch, fluiddynamisch) reaktionskinetische Untersuchungen durchzuführen. Dieses neuartige Reaktorkonzept erlaubt es, robuste und belastbare Scale-Up-Strategien bis hin zum industriellen Maßstab zu entwickeln.

Zentrale Elemente des Projekts:

• Konzeption und Aufbau einer universell einsetzbaren Screening-Apparatur für Hydrierungsreaktionen
• Systematisches Screening von Katalysatoren und Lösemitteln
• Entwicklung und Kalibrierung einer quantitativen Analysemethodik
• Durchführung reaktionskinetischer Versuche in einem Differential-Kreislaufreaktor
• Untersuchung verschiedener Hydrierungssynthesen
• Erstellung eines kinetischen Modells
• Modellbasiertes Scale-Up der Reaktion
• Transfer und Kommunikation mit assoziierten Partnern 

Projektpartner

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Projekts EnaChem finanziert. Über die VIVET-Innovationscommunity besteht zudem Zugang zu zahlreichen Industriepartnern.