Lehrstuhl Fluidverfahrenstechnik der Ruhr-Universität Bochum

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Ruhr-Universität Bochum
Fluidverfahrenstechnik (PF22)
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Forschung

Kontinuierliche Polymerisation in modularen, intelligenten, gegen Belagsbildung resistenten Reaktoren (KoPPonA 2.0)

Die chemische Industrie gehört zu den Wirtschaftszweigen in Deutschland, die am energie-intensivsten produzieren und in deren Produktionsverfahren noch immer erhebliche Energieeinsparpotentiale liegen. Während die Produktion von petrochemischen Grundstoffen und Basischemikalien schon jetzt in höchst energieeffizienten kontinuierlichen Prozessen erfolgt, werden in der Pharma-, Fein- und Spezialchemikalienproduktion in der Regel immer noch energetisch wenig effiziente Batchverfahren in Mehrproduktanlagen eingesetzt.

Im Rahmen der ENPRO-Initiative I und II wurden und werden modulare und flexible Anlagenkonzepte entwickelt, um auch für die Produktion kleinerer Produkte und Spezialitäten die Vorteile einer kontinuierlichen Produktionsfahrweise nutzen zu können.

Ein wesentlicher Hinderungsgrund an der zügigen Umsetzung dieser neuartigen Konzepte ist dabei das Auftreten von Fouling und Belagsbildung, die den kontinuierlichen Betrieb empfindlich stören.

Im KoPPonA 2.0 Verbundprojekt soll die Umsetzung kontinuierlicher Verfahrenskonzepte für verschiedene Polymerspezialitäten, die besonders anfällig gegen Belagsbildung sind, vorangetrieben werden.

Dazu arbeiten Anlagenbetreiber, Apparatehersteller, Sensorhersteller, Materialwissenschaftler und Verfahrenstechniker eng zusammen, um Ursachen für die Belagsbildung aufzuklären und durch innovative Ansätze im Apparatedesign, Oberflächenmodifikation und Reaktionsführung den Betrieb kontinuierlicher Anlagen zu gewährleisten.

Lehrveranstaltungen

  • Fachlabor UI/MB
  • Projektmanagement im Anlagenbau

Veröffentlichungen

Artikel

Frey, Torben; Schlütemann, Rieke; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko; Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip
CFD Simulation for Optimizing a Split-and-Recombine Micro Mixer Inlet in Asymmetric Flow Rate Ratios
Journal of Flow Chemistry 
https://doi.org/10.1007/s41981-021-00178-x

Schwarz, Sebastian; Frey, Torben; Hoffmann, Marko; Grünewald, Marcus; Schlüter, Michael
CFD-Based Compartment Modeling of Continuous Polymer Reactors in Milli-Structured Apparatuses by Use of the Mean Age Theory
Industrial & Engineering Chemistry Research 
https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c00947

Schwarz, Sebastian; Frey, Torben; Hoffmann, Marko; Schlüter, Michael; Grünewald, Marcus
CFD-based compartment modeling of continuous polymer reactors in milli structured apparatuses by use of the mean age theory
Industrial & Engineering Chemistry Research 
https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c00947

Sebastian Schwarz, Marcus Grünewald
Applicability and Validity of CFD‐based Compartment Models for One to Multiple Operating Points
Chemie Ingenieur Technik, 30.04.2024
https://doi.org/10.1002/cite.202300199

PAPER

Frey, T.; Schluetemann, R.; Schwarz, M.; Biessey, P.; Hoffmann, M.; Grünewald, M.; Schlueter, M.

CFD Simulation for Optimizing a Split-and-Recombine Micro Mixer Inlet in Asymmetric Flow Rate Ratios
Journal of Flow Chemistry

Frey, T.; Schluetemann, R.; Schwarz, M.; Biessey, P.; Hoffmann, M.; Grünewald, M.; Schlueter, M.
CFD analysis of asymmetric mixing at different inlet configurations of a split-and-recombine micro mixer
Journal of Flow Chemistry
https://doi.org/10.1007/s41981-021-00178-x

Poster

Schwarz, Sebastian; Cremer-Bujara, Esther; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip
Application of the compartment modeling approach to continuous polymerization reactors
10. ProcessNet-Jahrestagung und 34. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2020, 21.-24.09.2020, online

Frey, Torben; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko; Schwarz, Sebastian; Seithümmer, Valentin; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip
Numerische Strömungssimulation zum Einfluss der Einströmbedingungen auf den Umsatz
und die Selektivität einer Polymerisationsreaktion
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate- und Anlagetechnik (PAAT), 09.-10.11.2020, online

Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip
CFD-based compartment model for a pilot plant scale bubble column reactor
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Mehrphasenströmung und CFD, 09.-10.03.2021, online

Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip; Frey, Torben; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko
Compartmentmodellierung von statischen Mischelementen mithilfe der Mean-Age Theorie
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate- und Anlagetechnik (PAAT), 22.-23.11.2021, online

Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip; Frey, Torben; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko
CFD-based compartment modeling of static mixing elements for continuous polymer reactors by means of the Mean-Age theory
Annual meeting on reaction engineering and ProcessNet subject division heat and mass transfer, 18. – 20.07.2022, Würzburg

Frey, Torben; Schwarz, Sebastian; Hoffmann, Marko; Grünewald, Marcus; Schlüter, Michael
CFD-unterstützte Auslegung und Compartmentmodellierung eines kontinuierlich betriebenen modularen Reaktorsystems für Polymerisationsreaktionen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate- und Anlagetechnik (PAAT), 21.-22.11.2022, Frankfurt

Schwarz, Sebastian; Feng, Dong; Grünewald, Marcus
Charakterisierung von statischen Mischelementen mithilfe der Mean-Age Theorie
Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgruppen Extraktion und Mischvorgänge, 22.-23.02.2023, Frankfurt

Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus
Applicability and validity of CFD-based compartment models for one to multiple operat-ing points
Annual Meeting on Reaction Engineering, 15.-17.05.2023, Frankfurt

VORTRÄGE

Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip; Frey, Torben; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko
CFD-based compartment modeling approach for continuous polymer reactors by means of the Mean-Age theory
(Bio)Process Engineering –a Key to Sustainable Development, 12. – 15.09.2022, Aachen,
https://doi.org/10.1002/cite.202255090 )
 
Schwarz, Sebastian; Grünewald, Marcus; Biessey, Philip; Frey, Torben; Schlüter, Michael; Hoffmann, Marko
CFD-based compartment modeling approach for continuous polymer reactors by means of the Mean-Age theory
4th International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE), 25. – 28.09.2022, Berlin