Entwicklung molekularer Stoffmodelle realer Stoffe für Anwendungen in der Verfahrenstechnik

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Damit molekulare Methoden Eingang in die verfahrenstechnische Praxis finden können, müssen vor allem bessere quantitative molekulare Modelle von Reinstoffen und Mischungen entwickelt werden, die technischen Genauigkeitsanforderungen bei vertretbarem Aufwand in der Simulation genügen. Die molekulare Modellierung wird durch das Fehlen von Methoden behindert, die eine zügige Entwicklung solcher Modelle erlauben. Ziel dieses Vorhabens ist es, solche Methoden bereitzustellen und gleichzeitig molekulare Modelle für zahlreiche technisch interessante Fluide zur Verfügung zu stellen. Dabei werden im Rahmen eines united-atom Ansatzes semiempirische molekulare Modelle mit separierten Wechselwirkungsbeiträgen verwendet, bei denen dispersive Beiträge durch ein Mehrzentren-Lennard-Jones Modell erfasst werden, dem Multipole bzw. Partialladungen überlagert sind. Fernziel ist die Entwicklung einer Gruppenbeitragsmethode. Für die Parametrierung der Modelle werden sowohl quantenmechanische Berechnungen als auch thermodynamische Daten herangezogen. Die quantenmechanischen Berechnungen werden zur besseren Erfassung der Verhältnisse in dichten Phasen mit Kontinuumssolvatationsmodellen durchgeführt. Die mit dieser Methode entwickelten molekularen Modelle sollen thermodynamische Eigenschaften der betrachteten Fluide, u.a. die besonders aussagekräftigen Dampf-Flüssigkeits Gleichgewichte, mit technisch interessanter Genauigkeit wiedergeben und in unterschiedlichem Kontext, z.B. bei der Simulation von Vorgängen an Grenzflächen und in Poren, einsetzbar sein. Das Forschungsvorhaben stellt damit prädiktive molekulare Stoffdatenmodelle für andere Projekte im Schwerpunktprogramm bereit.