Theoretische und experimentelle Untersuchungen zu Stofftransport und Druckverlust in geschütteten und strukturierten Festbetten

Der überwiegende Anteil aller Verfahren in der chemischen Industrie beinhaltet heterogen katalysierte Prozessschritte. Für die Auslegung der eingesetzten Festbettreaktoren werden geeignete Modellgleichungen für Stofftransport und Druckverlust benötigt. Insbesondere für neuartige strukturierte Träger liegen jedoch häufig keine belastbaren Korrelationen vor. Dies stellt ein entscheidendes Hindernis auf dem Weg zur industriellen Anwendung innovativer Träger- und Reaktorkonzepte dar. In der vorliegenden Arbeit werden deshalb zwei universelle Modellgleichungen für die Beschreibung von Stofftransport und Druckverlust in unterschiedlich strukturierten und geschütteten Festbetten hergeleitet. Im Fokus stehen dabei Kugelschüttungen sowie faserbasierte Trägerstrukturen, die aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften in den letzten Jahren Gegenstand zahlreicher Entwicklungsarbeiten waren. Die entwickelten Korrelationen werden mit Hilfe von Literaturdaten und eigenen Experimenten validiert. Dabei wird die Anwendbarkeit der Modellgleichungen für die Reaktor- und Trägerstrukturauslegung in einem weiten Bereich für die Reynolds- und Schmidt-Zahl sowie für die Bettporosität nachgewiesen.