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TU Berlin

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Dr.-Ing. Jörn Villwock

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Arbeitsgebiet

Vom Einzelpartikel zur Dispersion – Scale-up-Phänomene in Mehrphasensystemen

Aktuelles Forschungsprojekt
Batch-Phasentrennung von zweiphasigen Flüssig-Flüssig Systemen in Rührbehältern (AiF/GVT-Projekt)

Abgeschlossenes Projekt
Koaleszenzeffizienz in binären Systemen (DFG-Projekt)

Lehre
Membranverfahren
organisatorisch:
Einführung in die Verfahrenstechnik anhand grundlegender Experimente
Betrieb verfahrenstechnischer Maschinen und Apparate
Praktikum zu Energie-, Impuls- und Stofftransport II A für Chemieingenieure

Bachelor-/Masterarbeiten
Aktuelle Ausschreibungen von Bachelor-/Masterarbeiten sind hier zu finden.

Motivation

In vielen industriellen Anwendungen werden Prozesse diskontinuierlich betrieben. Beispiele dafür sind Zweiphasenreaktionen in Rührbehältern oder Flüssig-Flüssig-Extraktionen, bei denen es im Anschluss häufig erforderlich ist, die beiden Phasen vor der Weiterverarbeitung zu separieren. Für die Auslegung und Optimierung dieses Trennschritts existieren nur unzureichende Methoden, vor allem für die Skalierung vom Labor- in den technischen Maßstab. Speziell die Vorhersage der Tropfengrößen-verteilung im technischen Apparat und daraus abgeleitet der Phasengrenzfläche im dispergierten Zustand sowie des Phasentrennverhaltens ist bislang auf Grundlage von Laborversuchen nicht sicher möglich. Dadurch ist eine optimale Apparatedimensionierung und Betriebsführung nicht gewährleistet.

Vorgehen

Im Projekt wird eine Scale-Up-Methodik speziell für gerührte Flüssig/flüssig-Systeme entwickelt. Dazu werden experimentelle Untersuchungen in drei unterschiedlichen Größenskalen (1 L, 30 L und 500 L) durchgeführt. Es werden industriell relevante Stoffsysteme (Toluol/Wasser, Butylacetat/Wasser und Paraffinöl/Wasser) verwendet, wichtige Betriebsparameter wie Dispersphasenanteil, Leistungseintrag, Mischdauer und Rührergeometrie variiert und die Dispergierung sowie das Phasentrennverhalten eingehend analysiert. Das auf Grundlage der Ergebnisse im 1L-Maßstab entwickelte Modell wird in den anderen beiden Skalen validiert und angepasst. So wird letztendlich eine standardisierte, skalenübergreifende Auslegungsmethodik entwickelt. Das grundlegende Schema des Projektes ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Arbeitsschritte zur Entwicklung der Scale-Up-Methodik
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