kompetenzfeld „chem. und therm. verfahrenstechnik“2010/03/25 · 28 24/25.03.2010 p. pfeifer...
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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Mikroverfahrenstechnik, Chemische Mikroverfahrenstechnik 1
www.kit.edu
Kompetenzfeld „Chem. und Therm. Verfahrenstechnik“P. Pfeifer
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 2 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Auswertung der Mitglieder-Zugehörigkeit
Nach Campus
SüdNord
SüdNord
Insgesamt Mit Wahlrecht
196 58
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 3 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Institut für Kern- und Energietechnik
Institut für Mikroverfahrenstechnik
Institut für Thermische Strömungsmaschinen
Engler-Bunte-Institut
Institut für Reaktorsicherheit
Institut für Technische Chemie, Bereich chem.-Phys. Verfahren
IBL - Bereich I Lebensmittelsverfahrenstechnik
Institut für Chemische Verfahrenstechnik
Institut für Kolbenmaschinen
Institut für Organische Chemie
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie
Institut für Technische Chemie, Bereich Therm.-Abfallbehandlung
Institut für Technische Thermodynamik
Institut für Thermische Verfahrenstechnik
Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik
Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik
Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik
Institut für Techn. Thermodynamik und Kältetechnik
Institut für Anorganische Chemie
Institut für Nanotechnologie
Institut für Technische Physik
Nach Instituten (insgesamt)Auswertung der Mitglieder-Zugehörigkeit
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 4 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Anträge auf Anschubmittel 2009/10
in 2009
In 2010
eingereicht waren 4 Anträge aus CheTh mit S 119 T€genehmigt 2 Anträge aus CheTh mit S 40 T€
eingereicht waren 5 Anträge gesamt mit S 125 T€genehmigt 3 Anträge gesamt mit S 63 T€
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 5 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Etablierung des CheTh-Club
Ziel des Clubs: Kenntnis der Stärken von Instituten am CS/CN
Ablauf: Kurzbericht, Institutsvortrag, Institutsbesichtigung, Diskussion
Seit Ende 2009 im Turnus von etwa 2-3 Monaten
Bisherige Stationen:
IMVT
TVT
Geplant: ANKA
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 6 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Schlaglichtartiger Einblick in die Forschung
IKET/CN
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 7 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Sicherheit brennbare Gase und Stäube
GASFLOW (3d)
COM3D
DET3D
Theorie und Software Experimente
2 3 5 2 3 5100 1000 10000Geometrical size L, mm
2
3
5
2
3
5
2
3
5
2
1
10
100
L/l
No DDT, BR<0.5
No DDT, BR>0.5, rooms
DDT, BR<0.5
DDT, BR>0.5, rooms
L = 7l
l accuracy limits
d1
d1
d1
d1
d1
d1
d1
d1
c1
c1
t4
t4
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d2
d2
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t3
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b4
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b5
b5
b5
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b6b6b6
b6
m3m3 m4m4m4 m5
c3
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d3
d3
d3d3d3d3d3d3
d3
d3 g1
g1
g1
g1
g1
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g6
g6
g7
g7
g7
g7
g8
g8
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s2s2
s2
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ri
ri ririri
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d1
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a1a1
a1a1a1a1
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b2
b2
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m3
m3m3
m4
m4m4 m5
m1 m2m6
m6m6m7m7m7 m8m8m8
g1g1
g1
g7
g7
g8
g8
r1 r3r4
r4
r4r4
r4
r4
r4
r4
r7r7v1
ri
riri
ri
ri
ri
FL
DDT
FastBeispiel:T = 373 Kp = 1.5 barN2/O2 = 79/21L= 10m
H2O
H2
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
“VereinfachteKriterien”
HydrogenTest Site
GP-CODE
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 8 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Wasserstoff-Versuchszentrum
Druckbehälter A2
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 9 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Thermalwasserchemie
- Zusammensetzung von Modellwasser für Ausfällungsuntersuchungen
- Ausfällung von Bariumsulfat
- Messverfahren zur Quantifizierung der Ausfällung- Teilchengrößenanalysator- Trübungsmessung On-Line ?
- On-Site Prüfstand in Groß Schönebeck (Fällungs- und Korrosionsprüfstand)Kooperation mit ITC-CPV
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 10 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Überlapp mit Kraftwerkstechnik
PropanTkrit=96,7°C
CO2
Tkrit=30,9°C
Netto-Leistungen bei einer Thermalwassertemperatur von 170°C, Tkond=30°C, mdot=20kg/s
Simulation thermodynamischer Kreisläufe mit verschiedenenSimulationswerkzeugen:
-Überkritische Kreisläufe-Unterkritische Kreisläufe-Hybridkonzepte-Fluid-Mischungen
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 11 24/25.03.2010 P. Pfeifer
IMVT/CN
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 12 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Kompetenzen
TestSimulation
(CFD)
Fertigung
Design (CAD-Software)
IMVT
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 13 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Mikrostrukturierung
Mikroapparatebau
Design und Verbindungstechnik
Materialforschung Funktionalisierung z.B. Katalysatoren
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 14 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Mikro-Festbettreaktor für G/L/S-Reaktionen (Hydrierung)Vorteile:
- hohe Katalysatormenge- leichter Katalysatorwechsel
P. Pfeifer et al., 18th Int. Congr. Chem. Proc. Eng. (CHISA 2008), Prag, August 24-28, 2008
Bohrung für Gaszufuhr
Mehrphasen-Katalyse in Mikroreaktoren
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 15 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Kompakte Anlagen zur Kraftstoffsynthese
Synthesgas-erzeugung
Erdgas
LNG
Pipeline
Wassergas-konvertierung
Methanol-synthese
FT-Synthese
DME-Synthese
Wasserstoff
Ammoniak
Benzin
Diesel
DME
Methanol
Koop. CPV
Biomasse Vergasung
Koop. TAB
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 16 24/25.03.2010 P. Pfeifer
ITS/CS
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 17 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Increase of thermal efficiencyReduced fuel consumptionReduced emissions (NOx, CO, UHC, CO2, Noise)Reduced costLonger service life
Entwicklungsziele
Higher pressuresHigher temperatures
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 18 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Flow, Heat Transfer, and Cooling MethodsCombustion and Two Phase FlowSecondary Air and Oil SystemsEnergy Systems Technology, Radial EnginesDirect Numerical Simulation in Turbo Engines
Forschungsthemen
Experimental MethodsNumerical Methods
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 19 24/25.03.2010 P. Pfeifer
EBI/CS
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 20 24/25.03.2010 P. Pfeifer
DVGW-ForschungsstelleAnwendungsnahe Forschung
Bereich IChemische Energieträger
ReimertSchaub
Bereich IIVerbrennungstechnik
BockhornKolbZarzalis
Bereich IIIWasserchemie
Frimmel
Forschungszentrum KAITC-TABTherm. Abfallbehandlung
Forschungsstelle für BrandschutztechnikSicherheitstechnik
Struktur und Themen am EBI / Verknüpfung
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 21 24/25.03.2010 P. Pfeifer
INR/CN
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 22 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Experimental investigations on pressure loss and optimization of heat transfer using artificial surface structuresto reduce thermal loads to the surface material
• Support of the experimental program by theoretical investigations with system and CFD (CFX) Codes
• Qualification and improvement of system codes such as SIM-GCFR and TRACE
• Test and improvement of particle extraction at high temperature and high pressure
Large loop (L-STAR)
Small loop (S-Loop)
Contact: W. Hering, J. Zhuang
Schnittstellen zu Partikeldynamik sowie CFD
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 23 24/25.03.2010 P. Pfeifer
ITC-TAB und CPV/CN
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 24 24/25.03.2010 P. Pfeifer
TAB / Überlapp zu anderen Kompetenzfeldern
Brennstoffumwandlung und Gasreinigung
ChemischeProdukte
IGCCGasturbineGasmotor
Kraftwerkstechnologie
VerbrennungRost / Staubbrenner
Kessel
Gas / flüssige BrennstoffeFeste Brennstoffe
Wärme + Strom
Abgas
Vorbehand-lung GasreinigungVergasung
BiomasseLow rank
fuels
RohSyngas
Pyrolyse Dämpfe
FlüssigeStoffe
Produktaufbe-reitung
Þ ChemischeVerfahrens-technik
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 25 24/25.03.2010 P. Pfeifer
CPV / Kraftstoffen aus Biomasse via Synthesegas
Ressourcenschonung von fossilen Rohstoffen durch effiziente Nutzung von biologischen Reststoffen
Herstellung von Synthesegas und dessen Umwandlung zuDimethylether (DME) und Folgeprodukten
DTO = Dimethylether-To-Olefins; DTG = Dimethylether-To-Gasoline
DME-Synthese
Gas-konditionierung
Flugstrom-Hochdruck-vergasung
Schnell-pyrolyse
DME
DTO
DTG
…
DTO
DTG
etc.
Gas-konditionierung
Flugstrom-Hochdruck-Vergasung
Schnell-Pyrolyse
BioSynCrude Rohsynthesegas SynthesegasBioSynCrude RohsynthesegasH2/CO » 1
SynthesegasH2/CO » 1
DMEBiomasse
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 26 24/25.03.2010 P. Pfeifer
CPV / Heterogen katalysierte Kraftstoffsynthese
Direktsynthese von Dimethylether (DME) Direktsynthese von Ethanol
Synthese von Ethylen/Propylen aus DME Synthese von Benzin aus DME
Synthesegas (CO/H2)
CH3OCH3 → C2H4 + H2O n CH3OCH3 → “(CH2)2n“ + n H2O
3 CO + 3 H2 → CH3OCH3 + CO2 3 CO + 3 H2 → C2H5OH + CO2
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 27 24/25.03.2010 P. Pfeifer
CVT/CS
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 28 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Zielsetzung
Durch chemische Reaktion Wertprodukte effizient, selektiv, sicher und umweltfreundlich herstellen In der Lehre Kenntnisse über Analyse, Auslegung und Betrieb von chemischen Verfahren vermitteln. Mehrphasige und katalytische Reaktoren stehen dabei im Mittelpunkt.Schwerpunkt: Katalytische Reaktions- und Prozeßtechnik sowie die Formulierung und Anwendung technischer Kontakte -> Bindeglied zwischen katalytischer Chemie und Verfahrenstechnik. Mit strukturierten Kontakten werden neue Reaktor- und Verfahrenskonzepte erprobt.
20 mm
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 29 24/25.03.2010 P. Pfeifer
ForschungsfelderKatalytische Reaktions- und Prozeßtechnik
Kinetische Untersuchungen Prozeßstudien Neue ReaktorkonzepteModellierungFunktionale Charakterisierung vonKontakten
Formulierung und Formgebung von KontaktenExtrusion (Partikel und Wabenkörper) Funktionalisierung von Keramik-und Metall-SchwämmenTropfenpyrolyseBeschichtungstechnikenErzeugung und Trägern von Nanopartikeln
Chemische Verfahren: Partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen (z.B. zu Formaldehyd, Acrolein, Propylenoxid, Phthalsäureanhydrid)Hydrierung von Oxygenaten und Aromaten, Hydroprocessing MTH (Methanol zu Kohlenwasserst.)PROX
Sprecher Chem. und Therm. Verfahrenstechnik 30 24/25.03.2010 P. Pfeifer
Fachvorträge
16:15 Initiative "Advanced Fluids as Solvents, Separation and Reaction Media"Prof. Dr. Michael Türk, ITTK16:40Hierarchische Modellierungskonzepte für reagierende StrömungenProf. Dr. Ulrich Maas, ITT17:05Hierarchische Modellierung von granulierenden WirbelschichtenDipl.Ing. Zhen Li, TVT
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