Fluid mechanics of fluidized beds operated with supercritical carbon dioxide

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Joachim Werther
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2001 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5343684

Der Einsatz der Wirbelschicht zur Durchführung von Prozessen mit Feststoffen in bzw. mit überkritischen Fluiden hat insbesondere bei Reaktionen mit starker Wärmetönung Vorteile gegenüber dem Festbett. Für Granulations- und Beschichtungsprozesse vorteilhaft ist die intensive Bewegung der Feststoffpartikel in der Wirbelschicht, die der Neigung zu Verbackungs- und Agglomerationseffekten entgegen wirkt. Darüber hinaus bietet die Wirbelschicht die grundsätzliche Möglichkeit des kontinuierlichen Feststoffaustrags. Die Anwendung der Wirbelschicht bei Prozessen mit überkritischen Fluiden wird zur Zeit durch das Fehlen von Erfahrungen hinsichtlich Auslegung und Betrieb erschwert. Über das Verhalten derartiger Wirbelschichten liegen zwar erste Informationen in der Literatur vor, detailliertere Kenntnisse des Strömungsverhaltens fehlen aber noch. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens sollen deshalb systematische Untersuchungen zur Strömungsmechanik der Wirbelschicht im überkritischen Bereich bei Verwendung von Kohlendioxid als Fluidisationsmedium durchgeführt werden. Geplant ist, insbesondere den Fluidisationsbeginn und das Expansionsverhalten für verschiedene Feststoffe und Korngrößen bis zu einem Basisdruck von 300 bar zu untersuchen. Im theoretischen Teil des Vorhabens sollen zunächst in der Literatur vorliegende Modelle auf ihre Übertragbarkeit auf überkritische Bedingungen hin überprüft werden, bevor eigene Modellvorstellungen zur Fluidisation im überkritischen Bereich entwickelt werden. Das vorliegende Vorhaben ist Teil einer breiter angelegten Zusammenarbeit der beiden Antragsteller, in deren Rahmen neue Wirbelschichtprozesse entwickelt werden sollen, die die besonderen Eigenschaften überkritischer Fluide nutzen. Während im vorliegenden Projekt die strömungsmechanischen Grundlagen im Mittelpunkt stehen, wird in einem parallel laufenden Vorhaben als erste Anwendung die Beschichtung von Pharmazeutika in der Wirbelschicht untersucht.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Gerd Brunner