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Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bruker Optik GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch Mittelung vereinfacht. Die Aufgabe von Bruker ist der technologieorientierte Aufbau der Messsysteme für eine verteilte Bestimmung der Konzentrationen von infrarot aktiven Substanzen, die Optimierung für den Messzweck und die Unterstützung bei der Messung und der Auswertung.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ILA - Intelligent Laser Applications GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und -modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PreSens - Precision Sensing GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und -modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Ziel ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten sowie der Optimierung der Mehrphasenreaktoren. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie bei einem großen Einsparpotential von CO2-Äquivalenten eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprugs' verfeinert werden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eurotechnica GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und -modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilprojekt 8

Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Mehrphasenströmungen V-5 durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilvorhaben 6: Einbindung in den Industriepark Höchst

Das Projekt "Teilvorhaben 6: Einbindung in den Industriepark Höchst" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infraserv GmbH & Co. Höchst KG durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts 'Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese' ist die Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur Synthese der C1-Basischemikalie Methanol bei Verzicht auf fossile Rohstoffe oder ausschließlich unter Verwendung von zwangsweise anfallenden Nebenprodukten. Hierzu sollen neuartigere Biomasse-Umwandlungsprozesse und ein innovatives Reaktorkonzept zur Methanolsynthese theoretisch und experimentell untersucht werden. Dabei werden in Industrieprozessen anfallende Gasströme nach deren Aufbereitung eingebunden und für weiterführende System- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen miteinander verschaltet. Im AP 1 wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Druckfermentation verwendet, um diese für die geplante Prozesskette zu optimieren und wesentliche Auslegungsdaten zu erhalten. AP 2 betrachtet die Reformierung des Gases aus der Druckfermentation zu einem Synthesegas, welches die Eingangs-bedingungen in die Methanolsynthese erfüllt. Im AP 3 werden die Gasaufbereitungs-prozesse für die jeweiligen betrachteten Standorte modelliert, ausgelegt und projektiert. Im AP 4 werden die Kinetik der Methanolsynthese im Dreiphasensystem und die Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors zur Methanolsynthese untersucht, um eine Auslegung zu ermöglichen. Im AP 5 wird das Gesamtsystem analysiert, bewertet und optimiert, was im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zur Einbindung und Integration der Technologie in die Energie- und Produktionssysteme von zwei unterschiedlichen industriellen Standorten erfolgt. In AP 6 wird die Wirtschaftlichkeit dieser neuartigen Prozesskette ermittelt und die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den 'Power to X'-Technologien evaluiert. Im Mittelpunkt des Teilvorhabens 6 'Einbindung in den Industriepark Höchst' der Infraserv Höchst steht die Bereitstellung von Daten zu den Gasströmen, die Untersuchung der Einbindung des Verfahrens in den Industriepark Höchst und die wirtschaftliche Bewertung dieser neuartigen Prozesskette für den industriellen Standort.

Teilvorhaben 4: Ökobilanz

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Ökobilanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Akustik und Bauphysik, Lehrstuhl für Bauphysik, Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts 'Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese' ist die Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur Synthese der C1-Basischemikalie Methanol bei Verzicht auf fossile Rohstoffe oder ausschließlich unter Verwendung von zwangsweise anfallenden Nebenprodukten. Die Ökobilanz soll hierbei unterstützen in dem sie über den gesamten Lebenszyklus Material-, Energie- und Emissionsflüsse erfasst um diese in die Optimierungsschritte einfließen lassen zu können. Weiterhin werden basierend hierauf THG Bilanzen erstellt, die mögliche Einsparungen und Hebelwirkungen darstellen können. Im AP 1 wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Druckfermentation verwendet werden, um diese für die geplante Prozesskette zu optimieren und wesentliche Auslegungsdaten zu erhalten. AP 2 betrachtet die Reformierung vom Gas aus der Druckfermentation zu einem Synthesegas, welches die Eingangsbedingungen in die Methanolsynthese erfüllt, in einem neuartigen Wabenreaktor. Im AP 3 werden die Gasaufbereitungsprozesse für die jeweiligen betrachteten Standorte modelliert, ausgelegt und projektiert. Im AP 4 werden die Kinetik der Methanolsynthese im Dreiphasensystem und die Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors zur Methanolsynthese untersucht, um eine Auslegung eines Dreiphasenreaktors zur Methanolsynthese zu ermöglichen. Im AP 5 wird das Gesamtsystem analysiert, bewertet und optimiert, was im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zur Einbindung und Integration der Technologie in die Energie- und Produktionssysteme von zwei unterschiedlichen industriellen Standorten erfolgt. In AP 6 wird die Wirtschaftlichkeit von dieser neuartigen Prozesskette ermittelt und die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den 'Power to X'-Technologien evaluiert.

Teilvorhaben 5: Projektierung der technischen Umsetzung

Das Projekt "Teilvorhaben 5: Projektierung der technischen Umsetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von keep it green gmbh durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts 'Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese' ist die Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur Synthese der C1-Basischemikalie Methanol bei Verzicht auf fossile Rohstoffe oder ausschließlich unter Verwendung von zwangsweise anfallenden Nebenprodukten. Hierzu sollen neuartigere Biomasse-Umwandlungsprozesse mit Einbindung von in Industrieprozessen anfallenden Nebenprodukt-Gasströmen nach deren Aufbereitung und ein innovatives Reaktorkonzept zur Methanolsynthese theoretisch und experimentell untersucht und für weiterführende System- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen miteinander verschaltet werden. Im AP 1 wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Druckfermentation verwendet werden, um diese für die geplante Prozesskette zu optimieren und wesentliche Auslegungsdaten zu erhalten. AP 2 betrachtet die Reformierung vom Gas aus der Druckfermentation zu einem Synthesegas, welches die Eingangsbedingungen in die Methanolsynthese erfüllt, in einem neuartigen Wabenreaktor. Im AP 3 werden die Gasaufbereitungsprozesse für die jeweiligen betrachteten Standorte modelliert, ausgelegt und projektiert. Im AP 4 werden die Kinetik der Methanolsynthese im Dreiphasen-system und die Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors zur Methanolsynthese untersucht, um eine Auslegung eines Dreiphasen-reaktors zur Methanolsynthese zu ermöglichen. Im AP 5 wird das Gesamtsystem analysiert, bewertet und optimiert, was im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zur Einbindung und Integration der Technologie in die Energie- und Produktionssysteme von zwei unterschiedlichen industriellen Standorten erfolgt. In AP 6 wird die Wirtschaftlichkeit von dieser neuartigen Prozesskette ermittelt und die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den 'Power to X'-Technologien evaluiert.

Teilvorhaben 3: Untersuchung der Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Untersuchung der Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts 'Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese' ist die Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur Synthese der C1-Basischemikalie Methanol bei Verzicht auf fossile Rohstoffe oder ausschließlich unter Verwendung von zwangsweise anfallenden Nebenprodukten. Ziel dieses Teilprojektes ist es, die für die Auslegung von Blasensäulenreaktoren relevante Hydrodynamik, insbesondere die für den Stoffaustausch- und Reaktion relevante Blasengröße, im Hochdruckdreiphasenreaktor beschreiben zu können. Hierzu wird eine optische Messsonde entwickelt. Diese wird eine optimierte Beschreibung des Zusammenhangs von Blasengröße und Reaktion im Hochdruckreaktor ermöglichen. Zusätzlich wird der Auslegungsprozess durch Computational Fluid Dynamics Simulationen unterstützt. Nach erfolgreicher Kinetikbestimmung soll diese zusätzlich in die Simulation mit einfließen und somit eine erste numerische Abschätzung zur Optimierung der Anlageneffizienz ermöglichen. Im AP 4 werden die Kinetik der Methanolsynthese im Dreiphasen-System und die Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors zur Methanolsynthese untersucht, um eine Auslegung eines Dreiphasenreaktors zur Methanolsynthese zu ermöglichen. In diesem Teilprojekt wird eine optische Messtechnik für den erforderlichen Druck und die erforderliche Temperatur ausgelegt und konstruiert (AP 4.2.1). Zur Optimierung der Sonde werden Computational Fluid Dynamics Simulationen eingesetzt (AP 4.2.4). Zum Test und Optimierung der Messtechnik wird eine Technikumskolonne aufgebaut (AP 4.2.2). Eine Anpassung des verwendeten Softwaretools erfolgt hin zur automatisierten Datenerfassung (AP 4.2.3). Auf Basis der erfolgen Messdaten soll das verwendete CFD Tool weiter optimiert werden, wodurch eine prinzipielle Maßstabsvergrößerung basierend auf einer Simulation ermöglicht wird.

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