Die Reduktion des Energiebedarfs in der chemischen Industrie ist ein wesentlicher Faktor bei der Reduktion klimaschädlicher Treibhausgasemissionen, für die eine Steigerung der Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung ist. Dies gilt insbesondere für energieintensive thermische Trennverfahren wie Destillation und Absorption, die in der chemischen Industrie eine wichtige Rolle spielen. Als trennwirksame Einbauten werden häufig strukturierte Packungen eingesetzt, die einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz von Trennkolonnen haben. Ziel dieses Projektes ist es daher, mit Hilfe von Optimierungsmethoden neuartige strukturierte Packungen zu entwickeln, um den Energiebedarf thermischer Trennverfahren zu reduzieren.
Die Packungsentwicklung besteht aus dem Packungsdesign und der Leistungscharakterisierung. Im Packungsdesign werden verschiedene mathematische Optimierungsmethoden eingesetzt, um neuartige strukturierte Packungen zu generieren. Dabei werden Leistungsparameter als Zielfunktion definiert, welche es zu optimieren gilt. Die Optimierungsalgorithmen werden mit Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen gekoppelt, die eine Auswertung der Zielfunktion ermöglichen. Besonders vielversprechende Packungen werden im Rahmen einer Leistungscharakterisierung mit simulativen und experimentellen Methoden hinsichtlich verschiedener Leistungsparameter untersucht. Für die Fertigung der strukturierten Packungen für die Experimente wird die additive Fertigung („3D-Druck“) als Schlüsseltechnologie eingesetzt, die sich durch eine hohe Designfreiheit auszeichnet.
