Parallelreaktorsystem für die Testung heterogener Katalysatoren

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441694699

Beschafft werden soll ein Parallel-Reaktorsystem zum Hochdurchsatz-Screening von heterogenen Katalysatoren in pulverisierter oder pelletierter Form mit 8 bis 16 parallelen Reaktoren (16 bevorzugt, aber nicht zwingend) in Gasphasen-Strömungs-Reaktionen mit der Möglichkeit der Dosierung von flüssigen Reaktanden. Bevorzugt wird ein hochflexibles System zur Abwicklung aktueller und zukünftiger Projekte der Chemischen Technologie der TUC, wie z.B. Sabatier-Reaktion (Methanisierung von Kohlendioxid), CSCDRM (kombinierte Dampf- und Kohlendioxid-Reformierung von Methan), Ammoniak-SCR (Selektive katalytische Reduktion) von Stickoxiden mit Ammoniak oder CO2-FTS (Fischer-Tropsch-Synthese unter Einsatz von Kohlendioxid) zur Herstellung synthetischer Treibstoffe. Das zu beschaffende System soll entweder Reaktoren mit einem hohen dimensionslosen Verhältnis l/d > 50 (l Reaktorlänge, d Innendurchmesser) oder austauschbare Reaktoren zur Realisierung der vorstehend genannten l/d zur Bewältigung exothermer Reaktionen aufweisen; die Reaktormaterialien sollten die Prüfung in hochreaktiven oder sogar korrodierenden Gasgemischen (z.B. H2S) ermöglichen. Die zur Testung anvisierten Katalysatorvolumina betragen 0,1 - 4 mL. Durch die Parallelisierung erhöht sich die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse durch Replikationen und breiteres Screening des komplexen Parameterraums bei heterogenen Katalysatoren. An der TU Chemnitz, und soweit bekannt im Freistaat Sachsen, gibt es kein kommerzielles Parallelreaktorsystem für die Entwicklung und Testung industrie-tauglicher upscale-fähiger heterogener Katalysatoren höherer katalytischer Aktivität in Fluidphasenreaktionen. Das in einem solchen Parallelreaktorsystem effizient durchführbare Katalysatorscreening sowie das Finden katalytisch höher aktiver upscale-fähiger Katalysatoren und korrespondierter kinetischer Untersuchungen sind wichtige auslegungstechnische Grundlagen für die Entwicklung, Konstruktion und Bau von neuen innovativen und nachhaltigen Apparaten und Syntheseverfahren. Für die derzeitigen und weiteren aufbauenden Forschungsprojekte mit vorzugsweise aktuell anwendungsbezogenem industriellem Hintergrund ist für die Erhöhung der Effizienz der Testverfahren und deren Reproduzierbarkeit das parallele Reaktorsystem zum Hochdurchsatz-Screening von heterogenen Katalysatoren in parallelen Reaktoren für die Schaffung der technologischen Wissensbasis grundlegend.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Parallelreaktorsystem für die Testung heterogener Katalysatoren
• Gerätegruppe: 8200 Reaktionsgefäße für Hochdruck, Autoklaven
• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Leiter: Professor Dr. Klaus Stöwe