Berlin, Techn. Univ., Diss., 2003. / Computerdatei im Fernzugriff.

Bochum, Univ., Diss., 2005. / Computerdatei im Fernzugriff.

Zugl.: Magdeburg, Univ., Diss., 2007

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Berlin.

Bochum, Univ., Diss., 2005.

Die Verringerung von CO2-Emissionen und die Schaffung eines Kohlenstoffkreislaufs sind Gegenstand vieler Forschungsarbeiten. Mittels Absorption wird CO2 in einem Lösungsmittel (vorrangig Alkoholamine) aus verschiedenen Gasmischungen abgetrennt und anschließend zu Wertstoffen umgesetzt. In der vorliegenden Arbeit war ein kombiniertes Verfahren aus CO2-Absorption und direktem Umsatz von CO2 zu Methanol im Amin zu untersuchen. Die Einsparung des Desorptionsschritts und die Möglichkeit zur Reduzierung der Reaktionstemperatur des exothermen Hydrierprozesses sind wesentliche Vorteile dieser Verfahrensweise. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde die Performance verschiedener Amine untersucht und die Reaktionsparameter optimiert. Zur Verhinderung auftretender Nebenreaktionen fällt der Suche nach einem neuartigen Feststoffkatalysator besondere Bedeutung zu. Hierbei konnte ein Katalysatorsystem identifiziert werden, mit dessen Einsatz eine deutlich höhere Methanolausbeute als mit dem Standardkatalysator sowie eine Einschränkung der Nebenreaktionen erreicht wurde.

Hochtemperatur-Konversionsprozesse sind ein wesentlicher Bestandteil von industriellen Produktionsprozessen, die maßgeblich den Prozesswirkungsgrad und die Produktionskosten beeinflussen. Die modellgestützte Optimierung ermöglicht eine gezielte Verbesserung verschiedener Parameter unter Berücksichtigung von prozesstechnischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten. Bisher existiert in der Literatur kein Vergleich der Einsatzmöglichkeiten verschiedener Modellierungsmethoden zur modellgestützten, multikriteriellen Optimierung von Hochtemperatur-Konversionsprozessen. Daher werden in dieser Arbeit drei exemplarische Konversionsprozesse mit unterschiedlichen Modellierungsmethoden optimiert und anhand der Ergebnisse die Potenziale und Einsatzgrenzen für die modellgestützte Optimierung bewertet. Die Modellierung eines Wirbelschichtvergasers zeigt, dass detaillierte CFD-Modelle für komplexe mehrphasige Prozesse zu rechenaufwändig sind. Hingegen ist für einfache einphasige Prozesse wie ein Quench-Reaktor die Optimierung mit reduzierten CFD-Modellen realisierbar. Die Integration von Ersatzmodellen beschleunigt das Optimierungskonzept bei gleicher Ergebnisqualität, was die Optimierung von komplexen Prozessen für einfache Optimierungsprobleme ermöglicht. Die Optimierung der Partialoxidation von flüssigen Einsatzstoffen zur Methanolproduktion zeigt, dass sich Fließbildmodelle gut zur Optimierung von vollständigen Produktionsprozessen und komplexen Optimierungsproblemen eignen. Die Ergebnisse dieser Arbeit können als Basis für die Erstellung von Modellierungs- und Optimierungskonzepten für weitere Hochtemperatur-Konversionsprozesse genutzt werden.