• Bachelorarbeit
• Masterarbeit
• Diplomarbeit

simulativ

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.

• Studienarbeit
• Teamarbeit

• Experimentell
• Elektrolyse

Aufgrund der variierenden Verfügbarkeit erneuerbarer Energien kommt es häufiger zu Schwankungen in der Energieversorgung. Eine Möglichkeit, solche Schwankungen auszugleichen ist das Puffern der Energie in Form von Wasserstoff. Dieser wird über das Elektrolyseverfahren hergestellt. Neben herkömmlichen verfahrenstechnischen Lösungen werden immer häufiger auch sog. Membran-Wasser-Elektrolyseure (MWEs) eingesetzt. Diese zeichnen sich vor allem durch ihre hohe Stromdichte und dadurch kompaktere Bauweise aus.

Im Rahmen dieser Arbeit soll dabei zunächst eine Übersicht zum aktuellen Stand der Technik von Elektrolyseuren erarbeitet werden. Parallel dazu soll eine Produktrecherche folgen, die Lösungen sowie deren Chancen und Risiken aufzeigt. Aufbauend auf der Produktrecherche soll dann ein Versuchsaufbau erarbeitet werden, mit dem der Einfluss verschiedener Parameter wie Druck und Temperatur auf die Kennlinie des Elektrolyseurs untersucht werden kann. Bei der Konzeption des Versuchaufbaus sollten dabei vor allem auch sicherheitstechnische Aspekte berücksichtigt werden.

• SA

• Mehrphasenreaktoren
• Bildoptische Messtechnik
• Experimentelle Arbeit
• Modellierung

Viele technische Prozesse werden in der Industrie in begasten Behältern z.B. Rührkesseln oder Blasensäulen durchgeführt. Für den Stoff- und Wärmetransport zwischen den Phasen ist die Phasengrenzfläche von entscheidender Bedeutung. Die Phasengrenzfläche korreliert mit der Blasengrößenverteilung (BSD) und dem Gasanteil im Rührkessel. Bisher gibt es weder ausreichend experimentelle Methoden als auch Modellansätze, um die BSD in verfahrenstechnischen Apparaten verlässlich beschreiben zu können und es muss in der Modellierung häufig mit Annahmen gearbeitet werden.

Aus diesem Grund soll in dieser Arbeit eine häufig getroffene Annahme experimentell betrachtet werden. In Modellen wird die Initialblasengrößenverteilung meistens als monodispers oder äquivalent zur ersten Messposition angenommen. Dadurch werden mögliche Koaleszenz- ode Dispergiervorgänge nicht berücksichtigt. Am Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik wurde die bildoptische Messtechnik Optical Multimode Online Probe (OMOP) entwickelt. Mittels dieser Messtechnik sollen Aufnahmen direkt über den Dispersern aufgenommen werden, um eine Veränderung der BSD ermitteln zu können. Dabei soll auch der Einfluss der Dispersergeometrie in Abhängigkeit der Lochanzahl und Geometrie im Disperser betrachtet werden. Des Weiteren soll der Einfluss der Gasleerrohrgeschwindigkeit auf den Blasenabriss ermittelt werden. Die Versuche werden im ersten Schritt in einer Blasensäule und anschließend in einem Rührkessel durchgeführt.

Beginn der Arbeit:

Nach Absprache

• 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.

• Teamarbeit
• Studienarbeit
• Projektarbeit

• Digitalisierung
• Versuchsplanung

Beurteilung und Auswahl eines elektronischen Laborbuchs.
 

Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung gewinnen elektronische Laborbücher zunehmend an Bedeutung. Diese bieten vielfältige Möglichkeiten zur Optimierung von Forschungsprozessen und zur Steigerung der Effizienz in wissenschaftlichen Lehrstühlen. Im Rahmen dieser Studienarbeit soll die Auswahl eines passenden elektronischen Laborbuchs für unseren Lehrstuhl analysiert werden. Ziel ist es, eine fundierte Empfehlung für die Einführung einer solchen Plattform zu erarbeiten und dabei die individuellen Anforderungen und Bedürfnisse des Lehrstuhls zu berücksichtigen.

Forschungsfragen:

Die Studienarbeit wird sich auf folgende zentrale Forschungsfragen konzentrieren:

1. Welche verschiedenen elektronischen Laborbuch-Plattformen sind am Markt verfügbar, und welche Funktionen bieten sie?
2. Welche Vor- und Nachteile weisen die einzelnen Plattformen auf, und wie können sie auf die spezifischen Anforderungen unseres Lehrstuhls angewendet werden?
3. Welche Auswirkungen haben die ausgewählten Plattformen auf die Effizienz, Datenintegrität und Zusammenarbeit innerhalb der Forschungsprojekte?
4. Wie kann die Integration in die bestehende IT-Infrastruktur gewährleistet werden, und wie benutzerfreundlich ist die ausgewählte Plattform für alle Lehrstuhlmitglieder und Studierenden?

Methodik:

Zur Beantwortung der Forschungsfragen werden verschiedene Methoden angewandt. Neben einer umfassenden Literaturrecherche werden Experteninterviews mit Lehrstuhlmitgliedern durchgeführt, um deren Meinungen und Anforderungen zu ermitteln. Die gewähltene Laborbücher werden des Weiteren anhand von Beispielen von Versuchsdaten getestet .

Die erfolgreiche Umsetzung dieser Studienarbeit wird nicht nur für Sie persönlich eine wertvolle Erfahrung sein, sondern auch einen Beitrag zur Weiterentwicklung unseres Lehrstuhls leisten.

Bei Fragen und Interesse wenden sie sich an Yannick Mayer.