Numerische Lösungsverfahren für gekoppelte Populationsbilanzsysteme zur dynamischen Simulation multivariater Feststoffprozesse am Beispiel der formselektiven Kristallisation

Feststoffprozesse in der Verfahrenstechnik lassen sich durch Populationsbilanzsysteme beschreiben. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um ein gekoppeltes System von partiellen Differential-gleichungen zur Charakterisierung der kontinuierlichen Phase, und einer Populationsbilanzgleichung zur Beschreibung der Feststoffphase.
Im Rahmen dieses Projektes sollen in Kooperation mit dem WIAS-Berlin, sowie der TU Hamburg Harburg neue Verfahren zur effizienten und akkuraten Lösung solcher Populationsbilanzsysteme entwickelt werden. Dies soll am Beispiel der formselektiven Kristallisation erfolgen. Zur Simulation der formselektiven Kristallisation werden neben geeigneten Lösungsverfahren auch formspezifische Kristallisationskinetiken, wie z.B. Wachstums- oder Agglomerationsraten benötigt, welche in verschiedenen Versuchsanlagen bestimmt werden sollen. Mit Hilfe der gewonnenen Kinetiken, sowie der entwickelten numerischen Lösungsverfahren, soll abschließend ein Prozess zur kontinuierlichen formselektiven Kristallisation entworfen und optimiert werden.

Numerical solution methods for coupled population balance systems for the dynamic simulation of multivariate particle processes at the example of the shape-selective crystallization

Solid state processes are described by population balance systems. These systems consist in general of coupled partial differential equations characterizing the continuous phase and a population balance equation to describe the dynamic evolution of the solid state.
In the framework of this project, new numerical techniques for the accurate and efficient solution of such systems are developed. This is done in cooperation with the WIAS-Berlin and the TU Hamburg Harburg at the example of the shape-selective crystallization. To simulate such crystallization processes not only adequate solution techniques are required by as well reliable shape dependent crystallization kinetics. These kinetics are determined in several experimental plants. Using the obtained results, new process concepts for the continuous shape-selective crystallization shall be developed and optimized.