Strömungszustände und Wärmeübergangsverhalten hochbeladener Riser-Reaktoren

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Bei schnellablaufenden heterogen-katalysierten Gas-Feststoff-Reaktionen hängen Umsatzgrad und Selektivität in maßgeblicher Weise von dem im Reaktor vorliegenden Strömungszustand ab. Im Vergleich zu den hinlänglich bekannten Betriebszuständen der zirkulierenden Wirbelschicht mit einer starken Feststoffrückströmung in Rohrwandnähe und demnach einer breiten Verweilzeitverteilung des Feststoffs zeigen die bereits durchgeführten Untersuchungen in Riser-Reaktoren eine Reduzierung der Feststoffrezirkulation, wenn der spezifische Feststoffmassenstrom gesteigert wird. Neben der bereits für einen breiten Betriebsbereich ermittelten lokalen Meßgrößen, wie der radialen und axialen Verteilung der Feststoffkonzentration und -geschwindigkeit, soll nun vor allem das Vermischungs- sowie das Wärmeübergangsverhalten von hochbeladenen Riser-Reaktoren untersucht werden. Besonders von Interesse ist zudem das Verhalten von flüssig eingespritzten Edukten im Reaktionsraum und die sich zunächst ausbildende Dreiphasen-Strömung aus Gas, Feststoff und Flüssigkeit. Hierzu wird neben bewährten Meßmethoden (Wärmeübergangsmessung mir Wandheizelementen, Massenspektroskopie) auch ein am Lehrstuhl entwickeltes Doppel-Energie Röntgen-Tomographie-Verfahren eingesetzt, das erstmals eine separate Konzentrationsbestimmung der einzelnen Komponenten und damit das Mischungsverhalten von Mehrphasenströmungen ermöglicht.