In der vorliegenden Arbeit werden drei Themenschwerpunkte gesetzt. Zunächst wird der Aufbau, die Inbetriebnahme sowie die Optimierung eines Mini-Plant Konzeptes für die Hochdruck Polymerisation von Ethen und weiteren Co-Monomeren beschrieben. Im Zuge dessen wird näher auf die Prozesskontrolle des Mini-Plants sowie die Implementierung eines elektro-pneumatischen Regelventiles und eines Zyklonabscheiders eingegangen. Im zweiten Abschnitt wird die Hochdruck Co Polymerisation von Ethen und 1,7-Oktadien im Experiment beschrieben. Hierbei wird zum einen ein Autoinitiierungs-Phänomen untersucht bei dem es bei Drücken von 2000 bar und mehr als 200 °C zum Start einer radikalischen Polymerisation und daraus resultierend zu Umsätzen im zweistelligen Bereich kommen kann. Als zusätzlicher experimenteller Themenbereich wird der Einfluss von Vinyl Gruppen auf die Transferaktivität von alkylischen Komponenten untersucht. Hierzu wird die Transferkonstante des Co-Monomers 1,7-Oktadien in Abhängigkeit von Druck und Temperatur untersucht und mit der Transferkonstanten des alkylischen Analogons n-Oktan verglichen. Als dritten Themenbereich wird, aufbauend auf den experimentellen Erkenntnissen, ein einfaches kinetisches Modell in der deterministischen Simulationssoftware Predici® entwickelt. Dieses wird unter anderem zur Bewertung der experimentellen Ergebnisse der Transferkonstanten-Bestimmung verwendet.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Die Projektierung neuer oder die Modifikation bestehender Verfahren, erfordert die Absicherung von theoretischen Erkenntnissen durch experimentelle Untersuchungen. Die reaktive CO2-Absorption aus Kraftwerksabgasen mittels wässriger Aminlösungen ist ein Prozessbeispiel welches ein sehr zeit- und kostenintensives Scale-Up mit sich. Bei der Prozessentwicklung stützt man sich meist auf aufwendige Ergebnisse aus Technikums- oder Pilotanlagen. Die Mini-Plant-Technologie ist eine kostengünstige Alternative um frühzeitig Aussagen über das Prozessverhalten treffen zu können, findet jedoch bei der Projektierung reaktiver Gaswäschen bisher kaum Anwendung.
Im Rahmen dieser Arbeit werden die Möglichkeiten und Grenzen eines zeit- und kostenreduzierten Scale-Up Verfahrens reaktiver Gaswäschen mithilfe der Mini-Plant Technologie analysiert und diskutiert. Vor diesem Hintergrund wurde eine Mini-Plant Anlage projektiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Anhand von Messreihen mit dem Standardlösemittel MEA und drei Lösemittelsystemen konnte gezeigt werden, dass die Prozesszusammenhänge und -parameter plausibel wiedergegeben werden können und ein relativer Lösemittelvergleich durchgeführt werden kann. Für die dimensionsunabhängige Darstellung des Kreislaufprozesses wird eine Simulation benötigt, deren wichtigste Kenngröße die Reaktionskinetik ist. Vor diesem Hintergrund sind im Rahmen dieser Arbeit kinetische Untersuchungen im Rührzellenreaktor durchgeführt worden. Die ermittelten kinetischen Parameter weisen gute Übereinstimmungen mit Literaturwerten auf. Auf Grundlage dieser Daten wurde eine stationäre Simulation erstellt, welche sowohl auf Basis von Literaturdaten einer Technikumsanlage als auch anhand der Mini-Plant Ergebnisse validiert wurde.
Aktualisiert: 2019-12-12
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