Grundlagenuntersuchung zur Modellierung der Cyclohexanoxidation in einem Blasensäulenreaktor unter Betriebsbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Clemens Merten
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5256115

Bisherige Arbeiten im DFG-Schwerpunktprogramm "Analyse, Modellierung und Berechnung mehrphasiger Strömungen" wurden weitgehend für das System Wasser/Luft und ausschließlich bei Normaldruck unter Ausklammerung chemischer Synthesereaktionen durchgeführt. Dabei ist aber das Ziel des Schwerpunktprogramms, Grundlagen für die modellmäßige Analyse und rechnerische Auslegung von G/L-Reaktoren zu schafften.Mit beantragtem Teilobjekt sollen jetzt Modelldaten ermittelt werden, die es erlauben, die an Wasser/Luft-Systemen erprobte Modellierung der Hydrodynamik für die Analyse und Auslegung einer technisch wichtigen G/L-Synthese einzusetzen. Dazu stehen Modelle und Simulationsverfahren zur Berechnung der Hydrodynamik aus dem Teilprojekt Ei 131/10 zur Verfügung. Eine Methodik zur Verkopplung einer komplexen Hydrodynamik mit einem reduzierten Reaktionsmodell wurde für Teilprojekt C3 des SFB 412 entwickelt. Was fehlt, sind Modelldaten für eine technisch relevante Synthesereaktion, die in Blasensäulenreaktoren durchgeführt wird. Diese Daten sollen im beantragten Vorhaben für das Beispiel der Cyclohexanoxidation im Betriebszustand (T = 150 - 170 °C, p = 10 - 20 bar) ermittelt werden. Dabei geht es um die Bestimmung einer (Brutto-)Reaktionskinetik für die Gas-Flüssigkeitsreaktion, um die für den Stoffübergang maßgebenden Größen mittlere Blasengröße und Stoffübergangskoeffizient, sowie um die Hydrodynamik wichtige Blasenaufstiegsgeschwindigkeit. Die letztgenannten Parameter werden durch Schwarmbildung und Blasenwechselwirkungen beeinflußt.Aus Vorarbeiten stehen für das Projekt eine temperierter Hochdruck-Blasensäule mit guter optischer Zugänglichkeit und Vorversuche zur Verfügung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen