h1

000856789 001__ 856789
000856789 005__ 20230706105511.0
000856789 0247_ $$2HBZ$$aHT021674576
000856789 0247_ $$2Laufende Nummer$$a42324
000856789 0247_ $$2datacite_doi$$a10.18154/RWTH-2022-11122
000856789 037__ $$aRWTH-2022-11122
000856789 041__ $$aGerman
000856789 082__ $$a620
000856789 1001_ $$0P:(DE-82)IDM03424$$aBrockkötter, Johannes Markus Josef$$b0$$urwth
000856789 245__ $$aEntwicklung eines hybriden Modells zur Dimensionierung von Hochdruckextraktionskolonnen$$cvorgelegt von Johannes Markus Josef Brockkötter$$honline
000856789 246_3 $$aDevelopment of a hybrid model for the dimensioning of high-pressure extraction columns$$yEnglish
000856789 260__ $$aAachen$$bRWTH Aachen University$$c2022
000856789 260__ $$c2023
000856789 300__ $$a1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme
000856789 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis
000856789 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
000856789 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS
000856789 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis
000856789 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
000856789 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
000856789 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2022$$gFak04$$o2022-11-18
000856789 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2023
000856789 5203_ $$aBei der Dimensionierung einer Hochdruckextraktionskolonne ist der hohe Einfluss des Drucks und der Temperatur auf die Dichte, die Viskosität und den Diffusionskoeffizienten des überkritischen CO2 Vor- und Nachteil zugleich. Zwar können die Stoffeigenschaften des Lösemittels für die spezifische Trennaufgabe passgenau eingestellt werden, jedoch haben Druck und Temperatur einen starken Einfluss auf das komplexe Phasengleichgewicht in Kombination mit wechselwirkenden, fluiddynamischen Phänomen, was die Dimensionierung mittels Gleichgewichtsstufenmodellen erschwert. Publizierte HETS Werte zur Extraktion von Ethanol aus der wässrigen Phase liegen zwischen 0,8m und 3,2 m, was den Bedarf an einer rigorosen Modellierung einer Hochdruckextraktionskolonne verdeutlicht. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Kolonnenmodells zur Beschreibung der Trennleistung einer Hochdruckextraktionskolonne zur Extraktion von Ethanol aus einer wässrigen Phase mit überkritischem CO2 unter Berücksichtigung fluiddynamischer Effekte. Hierzu wird mit einer CFD-Simulation das Strömungsregime in einer strukturiert gepackten Hochdruckextraktionskolonne simuliert. Dieses ähnelt dem einer Flüssig-flüssig Extraktionskolonne. Anschließend wird ein serielles hybrides Kolonnenmodell entwickelt, um präzise die Trennleistung über den gesamten Betriebsparameterbereich von Druck, Temperatur und der Belastung zu bestimmen. Innerhalb des hybriden Modells wird mechanistisch die zuvor systematisch experimentell bestimmte Relativgeschwindigkeit, axiale Vermischung und der Hold-up modelliert. Mittels datengetriebener Modelle wird das Flutverhalten und der Verteilungskoeffizient vorhergesagt. Die Trennleistung der Kolonne wird mit einem dynamischen, ratenbasierten Modell bestimmt. Trotz des starken Einflusses des Drucks und der Temperatur auf fluiddynamische Effekte und das Phasengleichgewicht hat das entwickelte Kolonnenmodell einen maximalen Fehler von 20 %. Ferner wird durch die detaillierte Analyse der Fluiddynamik der HETS Wert der Kolonne von 2,45m auf 0,5m gesenkt. Eine fluiddynamische Betrachtung einer Hochdruckextraktionskolonne ist somit essentiell. Die hier beobachteten und systematisch vermessenen fluiddynamischen Phänomene gelten für wässrige Systeme in Hochdruckextraktionskolonnen und stellen damit einen wichtigen Erkenntnisgewinn für zukünftige Extraktions- und Auslegungsaufgaben dar.$$lger
000856789 520__ $$aFor dimensioning a high-pressure extraction column, the high influence of pressure and temperature on the density, viscosity and diffusion coefficient of the supercritical CO2 isboth an advantage and a disadvantage. Although the chemical properties of the solvent can be adjusted to fit the specific separation task, pressure and temperature have astrong influence on the complex phase equilibrium in combination with interacting fluiddy namic phenomenon, which complicates the dimensioning using equilibrium step models. Published HETS values for the extraction of ethanol from the aqueous phase range from0.8m to 3.2 m, highlighting the need for rigorous modeling of a high-pressure extraction column. The aim of the thesis is to develop a column model to describe the separation performance of a high-pressure extraction column for the extraction of ethanol from an aqueousphase with supercritical CO2, taking into account fluid dynamic effects. For this purpose, a CFD simulation is used to model the flow regime in a structured packed high-pressure extraction column. The flow regime is similar to that of a liquidliquid extraction column. A serial hybrid column model is then developed to accurately determine the separation performance over the full range of operating parameters in terms of pressure, temperature, and flux. Within the hybrid model, the previously systematically experimentally determined relative velocity, axial mixing, and hold-up are modeled mechanistically. Data-driven models are used to predict the flooding behavior and partition coefficient. The column separation performance is determined using a dynamic rate-basedmodel. Despite the strong influence of pressure and temperature on fluid dynamic effects and phase equilibrium, the developed column model has a maximum error of 20 %. Furthermore, the detailed fluid dynamic analysis lowers the column HETS value from 2.45mto 0.5 m. Thus, a fluid dynamic analysis of a high-pressure extraction column is essential. The fluid dynamic phenomena observed and systematically measured in this thesis apply to aqueous systems in high-pressure extraction columns and thus represent an important gain in knowledge for future extraction and design tasks.$$leng
000856789 588__ $$aDataset connected to DataCite
000856789 591__ $$aGermany
000856789 653_7 $$afluid dynamics
000856789 653_7 $$ahigh-pressure extraction column
000856789 653_7 $$ahybrid model
000856789 653_7 $$amachine learning
000856789 653_7 $$asupercritical fluid extraction
000856789 7001_ $$0P:(DE-82)IDM01256$$aJupke, Andreas$$b1$$eThesis advisor$$urwth
000856789 7001_ $$0P:(DE-82)056465$$aKockmann, Norbert$$b2$$eThesis advisor
000856789 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/856789/files/856789.pdf$$yOpenAccess
000856789 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/856789/files/856789_source.zip$$yRestricted
000856789 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:856789$$pdnbdelivery$$pdriver$$pVDB$$popen_access$$popenaire
000856789 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess
000856789 9141_ $$y2022
000856789 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM03424$$aRWTH Aachen$$b0$$kRWTH
000856789 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM01256$$aRWTH Aachen$$b1$$kRWTH
000856789 9201_ $$0I:(DE-82)416310_20151215$$k416310$$lLehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik$$x0
000856789 961__ $$c2023-07-05T10:19:43.255742$$x2022-12-08T08:27:21.544104$$z2023-07-05T10:19:43.255742
000856789 9801_ $$aFullTexts
000856789 980__ $$aI:(DE-82)416310_20151215
000856789 980__ $$aUNRESTRICTED
000856789 980__ $$aVDB
000856789 980__ $$aphd