Trennung ternärer Stoffgemische mittels SMB-Chromatographie

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Im ersten Förderzeitraum stand die in enger Zusammenarbeit mit TP1 durchgeführte Optimierung kontinuierlich betriebener chromatographischer Trennungsprozesse mit echtem Gegenstrom im Mittelpunkt. Es gelang, erstmals Aussagen zu globalen Optima und zur Durchführbarkeit kontinuierlicher Trennprozesse mit echtem Gegenstrom (TMB) für die Trennung von binären Gemischen mittels wenig effizienter Trennsäulen beweisbar herzuleiten. Für den praktisch wichtigen Fall des simulierten Gegenstromes (SMB) wurden robuste effiziente numerische Algorithmen entwickelt und für die Vorhersage von Prozessen zur Trennung binärer Gemische eingesetzt. Durch den Einsatz von Mehrgittertechniken konnte die Berechnung des zyklisch stationären Zustandes drastisch beschleunigt werden, was für die Optimierung und Regelung von SMB-Prozessen von Bedeutung ist. Die entwickelten numerischen Werkzeuge ermöglichen eine vergleichende Analyse unterschiedlicher Prozessführungskonzepte zur Trennung binärer Gemische. In der Fortsetzungsperiode sollen die bisher gemachten Untersuchungen im Bereich der Optimierung chromatographischer Trennprozesse auf Systeme mit hoher Trennstufenzahl ausgeweitet werden. Darüber hinaus soll die noch wichtigere Trennung ternärer Gemische systematisch untersucht werden. Der wachsenden Komplexität soll durch den Einsatz moderner mathematischer Methoden (adaptive Diskretisierung, schnelle Mehrgittertechniken, Modellreduktion mittels POD) Rechnung getragen werden. Zur Validierung der numerischen Simulationen sind begleitende Experimente zur Trennung eines ternären Modellstoffsystems mit einer vorhandenen Versuchs-Anlage vorgesehen.