Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik

Vorsitzender: Prof. Dr.-Ing. Andreas Pfennig, Aachen
Prof. Dr.-Ing. Michael Schultes, Ludwigshafen

I. Einführung

Der frühere GVC-Fachausschuss „Thermische Zerlegung von Gas- und Flüssigkeitsgemischen“ wird heute mit „Fluidverfahrenstechnik“ bezeichnet und wurde seinerzeit von Emil Kirschbaum 1947 unter dem Namen „Destillier- und Rektifiziertechnik“ ins Leben gerufen. Er ist einer der ältesten und zugleich größten Fachausschüsse in Deutschland.
Das generelle Arbeitsgebiet des Fachausschusses „Fluidverfahrenstechnik“ sind Vorgänge und Prozesse, in welchen mindestens eine fluide Phase beteiligt ist und durch Stoff- und Wärmeübergang getrieben werden. Die Themen umfassen thermo- und fluiddynamische Grundlagen, Prozess- und Apparatedesign und zugehörige Modellierungstechniken.

II. Ziele

Hauptziele der Fachgruppe sind ein intensiver Austausch zwischen den Forschungsaktivitäten an Hochschulen einerseits und die Umsetzung von Forschungsresultaten in der industriellen Praxis andererseits. Die Hauptaktivitäten zielen darauf ab, Prozessabläufe zu optimieren und Produkte zu entwickeln, die ein kompaktes Design von Trennprozessen und -apparaten ermöglichen. Ferner werden Themen zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz auf dem Gebiet der Trenntechnik diskutiert und Erfahrungen ausgetauscht.
Die Fachgruppe „Fluidverfahrenstechnik“ verfolgt diese Ziele nachhaltig und greift dabei auf ein Networking mit fachverwandten Gremien der interdisziplinären Plattform „ProcessNet“ zurück. Darüber hinaus ist es das Ziel der Fachgruppe, den Erfahrungsaustausch mit internationalen Fachgemeinschaften in Europa, wie z.B. der „Working Party Distillation and Absorption“ der EFCE, den entsprechenden Gremien aus den Niederlanden und dem United Kingdom sowie der amerikanischen AICHE zu pflegen sowie in Asien zu vertiefen.

III. FuE-Arbeitsschwerpunkte

Die nachfolgenden Arbeitsschwerpunkte der Fachgruppe geben einen Überblick über die Forschungsaktivitäten der kommenden Jahre. Hierbei werden sich insbesondere die Universitäten einbringen können, die aufbauend auf der Grundlagenforschung praxis-relevante Lösungskonzepte mit der Industrie erarbeiten. Um den Technologievorsprung vor anderen Nationen zu bewahren, sind intelligente Systemlösungen notwendig, die nur durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschulen entwickelt werden können.

Arbeitsschwerpunkte

Prozesse und Apparate

• Weiterentwicklung der klassischen Grundoperationen wie Rektifikation, Ab- und Desorption, Extraktion, Kristallisation
• Methodenentwicklung zur Auslegung hybrider und reaktiver Prozesse - Integration mehrerer Trennverfahren zur Prozessoptimierung (z.B. bei reaktiven und hybriden Prozessen)
  
• Entwicklung und Auslegung von Prozessen mit neuartigen Grundoperationen
• Entwicklung und Optimierung von kompakten Wärme- und Stoffaustauschapparaten
  
• Untersuchung neuer Materialien in der Verfahrenstechnik z.B. Ionic Liquids, Membranen oder Adsorbentien
  
• Untersuchungen zur schonende Aufarbeitung von natürlichen Rohstoffen in fluiddynamischen Trennprozessen

Messtechniken

• Gezielter Einsatz von neuen messtechnischen Methoden (Kernresonanzspektroskopie NMR, Tomographie, Spektroskopie,…) z.B. zur Visualisierung kleinster Teilchen oder lokaler Strömungsvorgänge in Gas-Flüssig-Apparaten
  
• Erarbeitung von Konzepten zum gesicherten Scale-up von Laboruntersuchungen (Miniplanttechnik) bis hin zu Industrieprozessen

Modellierung und Optimierung der Trennprozesse

• Erarbeitung von abgesicherten Thermodynamikmodellen zur Beschreibung von Gas- und Flüssigkeitsparametern (Gleichgewichte, Stoffdaten, Transportdaten)
  
• Untersuchungen über den Betrieb von Anlagen mit Feststoffablagerungen, Polymerisationserscheinungen, Schaumverhalten, Dreiphasensystemen (Gas- Flüssig-Flüssig) und mit Explosionsneigungen
• Nutzung moderner Informationstechnologien wie z.B. das CFD oder die stationäre und dynamische Prozesssimulation zur Aufklärung komplexer, fluiddynami scher Vorgänge
  
• Ganzheitliche Prozessbetrachtung und Nutzung von übergeordneten Optimierungsstrategien
  
• Weiterentwicklung von Konzepten zur Analyse und Synthese der Trennprozesse
• Anwendung von interdisziplinären Methoden für die Aufgaben im Fachgebiet derTrenntechnik

IV. Zukünftige Ausrichtung

In Zukunft werden die Anforderungen an moderne Produktionsanlagen weiter steigen, indem maximale Produktivitäten bei minimalen Investitionskosten und gleichzeitig hoher Produktreinheit gefordert werden. Der Industriestandort Deutschland und die universitäre Forschung müssen sich durch intelligente Lösungskonzepte gegen den internationalen Markt behaupten. Dieses gelingt nur dann, wenn innovative Techniken, wie z.B. die Hybridverfahren eingesetzt werden sowie die Entwicklungen ausgeklügelter reaktiver und katalytischer Prozesse vorangetrieben oder neue Medien im überkritischen Bereich eingesetzt werden. Effizientere Modellierungsmethoden und neue Trenntechniken müssen darüber hinaus neue Verfahrenskombinationen zulassen.
Um die angeführten Aspekte zu erreichen, wird sich die Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik auch in Zukunft als innovative Diskussionsplattform verstehen.

April 2007