Studien- und Abschlussarbeiten
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Optimierung eines Adsorption-Desorption-Prozesses zur Phosphorentfernung aus Kläranlagenabwasser
- Bachelorarbeit
- Forschungsarbeit
- Masterarbeit
- Simulativ
Zur Eliminierung und Rückgewinnung von Phosphat im Abwasser von Kläranlagen können Adsorbersysteme eingesetzt werden. Die Effizienz eines Adsorptionprozesses hängt maßgeblich von verschiedenen Betriebs- und Konstruktionsparametern (z. B. Geometrie der Säule, Volumenströme, Partikeldurchmesser etc.) ab. Um eine maximale Phosphoradsorption bei gleichzeitiger Minimierung des Energie- und Materialaufwands zu erreichen, ist eine präzise Optimierung des Adsorptionsverfahrens erforderlich.
Ziele:
Ziel ist die Optimierung eines Adsorptions-Desorptions-Prozesses unter Berücksichtigung relevanter Betriebsparameter und die Entwicklung eines kontinuierlichen Verfahrenskonzepts.
Anforderungen:
Programmierkenntnisse (z.B. Julia, Matlab) und grundlegende Kenntnisse der Reaktionstechnik (z.B. Vorlesung Chemische Verfahrenstechnik) vorteilhaft.
Untersuchung des Einflusses des Zulaufs auf mischungssensitiven Reaktionen
- Masterarbeit
- Experimentell
Wenn die Geschwindigkeit einer Reaktion extrem hoch ist, kann die Vermischung der Edukte eine große Rolle für die Selektivität spielen. Im Gegensatz zu kinetisch limitierten Reaktionen gibt es für diese mischungssensitiven Reaktionen keine einfachen Modellansätze, die den Einfluss verschiedener Prozessvariablen, wie z.B. der Feedeintrittsgeschwindigkeit oder der Lage der Feedpunkte, auf die Selektivität der Reaktion zuverlässig beschreiben können. Aus diesem Grund wird am Fraunhofer ITWM in Zusammenarbeit mit dem LRF eine CFD-basierte Methode entwickelt, die diese Zusammenhänge zuverlässig beschreiben soll. Um die Qualität der Modellvorhersage zu überprüfen, werden im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen durchgeführt.
Dazu sollen zwei verschiedene Untersuchungen an einem einfachen einphasigen Reaktor durchgeführt werden. Zum einen sollen mittels Particle Image Velocimetry (PIV) Messungen die Strömungsverhältnisse im Einlaufbereich erfasst werden. Zum anderen sollen in diesem Reaktor umfangreiche Parameterstudien mit mischungssensitiven Testreaktionen durchgeführt werden.
Ziele:
Aufbau einer Messapparatur und Durchführung von fluiddynamischen und reaktiven Studien von mischungssensitiven Reaktionen.
Anforderungen:
Erfahrungen im Labor vorteilhaft.
Modellierung von Katalysatordesaktivierung in Rieselbettreaktoren
- 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.
Mass transfer with chemical reaction in two-phase systems
- Master thesis
Mass transfer with chemical reaction in two-phase systems
Topic:
Gas-liquid reactors are widely used in industrial applications. Several processes, such as hydrogenation, halogenation, sulfonation, nitration, oxidation of organic and inorganic compounds, are performed in gas-liquid reactors where reactions between liquid and gaseous reactants take place [1]. These reactors have a crucial role in transforming raw materials into valuable products in industries such as pharmaceuticals, petrochemicals, and environmental engineering.
To optimize mass transfer in gas-liquid reactors, it is essential to have a comprehensive understanding of the reaction kinetics and carefully consider factors such as mixing, interfacial area, mass transfer coefficient, temperature, pressure, and more. By investigating these factors, we can enhance our understanding of the underlying mass transfer mechanisms and develop strategies to optimize reactor design and operation.
Aims:
In this work, sulphite oxidation is used to measure mass transfer coefficient in a gas-liquid mixing reactor, and the influence of different mixing intensities on mass transfer and hydrodynamic parameters such as bubble diameter, gas hold-up, and interfacial area is investigated. By studying these factors, useful insights can be gained into the dominant mass transfer mechanisms within the reactor.
Requirements:
- Basic knowledge of mass transfer and fluid mechanics.
- Ability to work independently.
- Independent problem solving.
- Experience with experimental equipment and/or laboratory experience is desirable.
Reference:
[1] M. Pisu, A. Cincotti, G. Cao, F. Pepe, Studies in Surface Science and Catalysis, Volume 133, 2001, Pages 471-476.
Optimierung eines Versuchsstandes zur bildoptischen Charakterisierung eines zweiphasigen Systems in einer Reaktionsmischpumpe
- Teamarbeit
- Studienarbeit
- Forschungsarbeit
- Projektarbeit
- Konstruktiv
- Experimentell
Häufig treten in Prozessen, die in der chemischen Industrie genutzt werden, mehrphasige Systeme auf. Die Charakterisierung dieser Systeme ist eine anspruchsvolle Messaufgabe und notwendig, um solche Prozesse zu regeln, zu optimieren und Modelle zu validieren. Ein mehrphasiges System wird durch eine Vielzahl an Eigenschaften charakterisiert, wobei eine wichtige Eigenschaft der dispersen Phase deren Größenverteilung ist. Im Fall, dass die kontinuierliche Phase flüssig und die disperse Phase gasförmig ist, wird die Größenverteilung, Blasengrößenverteilung (BSD) genannt.
Eine Möglichkeit, um solche Systeme hinsichtlich der BSD zu charakterisieren stellen bildoptische Methoden dar. Um hier eine möglichst gute Grundlage für die spätere Auswertung der Bilder zu schaffen, ist es von Interesse eine möglichst hohe Ausleuchtung der region of interest (ROI) bei gleichzeitig kurzen Belichtungszeiten zu ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit soll dazu ein bestehender Versuchstand dahingehend optimiert werden, dass mit diesem BSD in einer Reaktionsmischpumpe bestimmt werden können. Eine Reaktionsmischpumpe stellt dabei ein interessantes aber bisher wenig erforschtes Reaktorkonzept dar, gerade wenn es um mehrphasige Systeme geht.