Projektierungskurs 2012CBI

 

 

 

 

 

TechFach

 

 

 

 

Gruppen

Gruppe 1 (CRT): Reaktionstechnische Auslegung eines Rohrbündelreaktors

Bild
Constantin Dicenta, Andreas Kern, Aiyana Arold, Martin Schneider, Saeedeh Golkar, Heiko Niedermeyer, Rachid Benker

Aufgabe der Gruppe 1 am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik ist es, die Herstellung von Phthalsäureanhydrid ausgehend von ortho-Xylol reaktions- und verfahrenstechnisch auszulegen und zu optimieren.
Dabei soll eine einstufige Gasphasenoxidation betrachtet werden. Die Bildung von Nebenprodukten und auch die Totaloxidation des Edukts soll vermieden und eine hohe Selektivität bezüglich Phthalsäureanhydrid erreicht werden.
Hierbei soll nach der Auswahl eines geeigneten Katalysators zunächst ein Rohrbündelreaktor unter Berücksichtigung der Kapazität und der jährlichen Betriebsstunden ausgelegt werden. Weiterhin sollen Massenströme, Zusammensetzung, Nebenprodukte, Temperatur, Druck und Zeit ermittelt und an die nachfolgenden Gruppen übermittelt werden, damit diese den Wärmeverbund und die Aufreinigung des Produkt- und Abfallstroms bearbeiten können. 

Literatur:

Gruppe 2 (CRT): Auslegung eines alternativen Gas-Feststoff-Reaktors

Bild
Joachim Horlamus, Nadia Klapuch, Andreas Kern, Martin Schneider, Alexandra Stachowski, Heiko Niedermeyer, Sebastian Piller

Aufgabe der Gruppe 2 am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik ist es, die Herstellung von Phthalsäureanhydrid ausgehend von ortho-Xylol reaktions- und verfahrenstechnisch auszulegen und zu optimieren.
Ziel der Gruppe 2 ist es, eine Alternative zum kommerziell genutzten Rohrbündelreaktor zu projektieren. Hierbei kommt z.B. ein Reaktor nach dem Riser/Regeneratorprinzip in Frage.
Das neue Verfahren soll gegenüber den konventionellen Prozessen sowohl technisch als auch wirtschaftlich bewertet werden.
Der Prozess sollte grundsätzlich ausgelegt werden, z.B. hinsichtlich Reaktionssystem und Reaktortyp. Weiterhin sollen Annahmen bezüglich technisch relevanter Massenströme, Zusammensetzung, Nebenprodukte, Temperatur, Druck und Zeit getroffen werden.

Gruppe 3 (TVT): Aufreinigung des Phthalsäureanhydrids in den chemischen Routen

Bild
Florian Fabisch, Markus Neudert, Detlef Freitag, Veronika Waßmuth

Aufgabe dieser Gruppe ist es, das Phtalsäureanhydrid (PSA) aus der chemischen Produktionsroute auf 99,8% aufzureinigen.
Dafür muss das aus dem Reaktor kommende Produkt durch Vorkühlung und Kondensation abgeschieden werden. Dabei muss neben dem Aspekt der Produktreinheit auch auf die Wärmeab- und Wärmezufuhr geachtet werden, hier ist mit Gruppe 12 (Wärmeverbund) zusammenzuarbeiten. Neben den Standardapparaten (GEA-Desublimator, 6,8 Nm³/h Gas je m2 Nennfläche und 2,3 kg festes PSA je m2 Nennfläche, Schmelzzeit min 40 min, Rückkühlzeit min 20 min) sollen alternative Apparate und Trennverfahren vorgeschlagen werden, deren Vor- und Nachteilen sind festzuhalten.
Die Blöcke „Kondensation“ und „Thermische Nachbehandlung“ im Blockfließbild werden von der Gruppe bearbeitet, das gereinigte Produkt wird von der Gruppe „Feststoffhandling“ übernommen
Zu beachten ist hierbei, dass der Gesamtprozess möglichst energie- und ressourcensparend zu gestalten ist. Im Vordergrund bei der Auslegung stehen Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit.
Des Weiteren muss ein reger Informationsaustausch über allgemeine Planung und Parameter mit allen anderen Gruppen, insbesondere mit den Gruppen der Reaktionstechnik stattfinden, um den Gesamtprozess erfolgreich projektieren zu können!

Gruppe 4 (TVT): Abgasreinigung in der chemischen Hauptroute und Produkt- aufreinigung in der biotechnologischen Route

Bild
Stephan Risse, Stefan Erdenkäufer, Lisa Wagner, Christine Nistal, Benjamin Müller

Bei der Synthese von Phtalsäureanhydrid (PSA) über die konventionelle Prozessroute (partielle Oxidation von o-Xylol im Festbett) entstehen aufgrund der begrenzten Selektivität des Katalysators die Nebenprodukte o-Tolualdehyd, Phtalid sowie Maleinsäureanhydrid (MSA), außerdem CO2 durch Überoxidationsreaktionen sowie teerartige Verbindungen durch Verkokungsreaktionen.
In der Produkt- Haupttrennung wird ein Teil des Zielprodukts PSA über Kondensation aus dem Reaktor-Produktgasgemisch getrennt, der andere Teil des PSA sowie der Hauptteil der Nebenprodukte verbleiben in der Gasphase. Gerade MSA ist ein wertvolles Intermediat, welches sich in anschließenden Synthesen zu Insektiziden, Pestiziden, Herbiziden sowie Copolymeren umsetzen lässt. Eine Gewinnung des Nebenprodukts MSA in möglichst hoher Reinheit ist daher erwünscht.
Eine Aufgabe dieser Gruppe ist, unter Bearbeitung des Blocks „Abgasaufreinigung“ im Blockdiagramm, einen Trennprozess zu erarbeiten bzw. auszulegen, in welchem sowohl die Anforderung, einen möglichst großen Anteil von MSA zurückzugewinnen, als auch die Anforderungen bezüglich geforderter Abgasreinheit erfüllt werden. Ggf. muss daher das von MSA gereinigte Abgas noch einer nachgeschalteten Verbrennungsstufe zugeführt werden, um kohlenstoffhaltige Nebenprodukte zu CO2 zu oxidieren. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit der Gruppe mit den Gruppen „Wärmeverbund“, „Energiegewinnung“ sowie „Standort, Genehmigung, Sicherheit“ sicherzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Gruppe ist es, für das Rohprodukt der biologischen PSA- Syntheseroute einen Trennprozess zu erarbeiten bzw. auszulegen, in welchem das Zielprodukt PSA auf 99,8% aufkonzentriert wird und eventuell wertvolle Nebenprodukte in möglichst großer Reinheit gewonnen werden, ebenfalls unter Berücksichtigung von erforderlichen Abgasspezifikationen.

Gruppe 5 (BVT): Biotechnologische Herstellung von PSA

Bild
Stefan Ringeler, Martin Kriesten, Konstantin Präbst, Martin Heining (nicht auf dem Foto), Eva Mirschberger, Erik Spiegel, Sebastian Süß

Analog zur chemischen Umsetzung von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid kann auch in wenigen Schritten enzymatisch das Produkt erhalten werden:

1) o-Xylol   +  H2O2  -->     Phthalaldehyd

2) Phthalaldehyd              -->                Phthalsäure

3) Phthalsäure                 -->                  Phthalsäureanhydrid

Die Umsetzung soll in einem kontinuierlich betriebenen Membranreaktor durchgeführt werden unter Nutzung der von Gruppe 6 hergestellten Peroxidase.

Literatur:

Gruppe 6 (BVT): Bereitstellung der Peroxidase für die biotechnologische Umsetzung von o-Xylol zu PSA

Bild
Stefan Ringeler, Konstantin Präbst, Martin Heining (nicht auf dem Foto), Heidi Embrechts, Katharina Künzel, Ricarda Friebe

Für die enzymatische Umsetzung wird eine Peroxidase eingesetzt. Aufgabe der Gruppe ist es diese aus Coprinus herzustellen.

Page
1 2 3

 

 

Projektierungskurs 2012