Wirbelschicht-Membranreaktor

Das Projekt verfolgt das Ziel, die Wechselwirkungen zwischen Stoff- und Wärmetransport durch eine oder mehrere Membran(en) in Verbindung mit einer fluidisierten blasenbildenden Katalysator-Wirbelschicht, in die die Membranen eingetaucht sind, hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf eine chemische Reaktion experimentell und theoretisch zu untersuchen. Als Modellreaktionen sollen partielle Oxidationen von Kohlenwasserstoffen untersucht werden. Dabei sollen die Vorteile der Wirbelschicht hinsichtlich der hohen Intensität der ablaufenden Stoff-, Wärme- und Impulstransportvorgänge genutzt werden, um eine entsprechende Dosierungsstrategie bei gleichzeitiger optimaler Temperaturführung mit oder ohne eingetauchten Kühlflächen in der Wirbelschicht zu entwickeln. Die Untersuchungen sollen für eine stationäre und eine instationäre Fahrweise durchgeführt werden, wobei die sich verändernde Partikelgeometrie durch Abrieb oder Katalysatorzerfall durch entsprechende Populationsbilanzen berechnet und ihr Einfluß auf die Fluidisations- und Reaktionsbedingungen untersucht werden. Darüber hinaus soll auch das Verhalten der in die Wirbelschicht eingetauchten Membran im Zusammenhang mit dem unmittelbaren Katalysatorkontakt untersucht werden. Auf der Basis der oben genannten Untersuchungen soll ein Reaktormodell für Wirbelschichtmembranreaktoren entwickelt werden, das neben den Reaktionsbedingungen auch das Zeit-Verhalten (Raum-Zeit-Ausbeute/Desaktivierung/Abrieb/Zerkleinerung) des Katalysators und der Membran berücksichtigen soll. Um eine möglichst hohe Raum-Zeit-Ausbeute zu erzielen, sollen mehrere Wirbelschichtmodule, die je mehrere Rohrmembranen und Kühlflächen besitzen, kaskadenförmig übereinander angeordnet werden.