Lehr-Pilotanlage für Festbett-Gas-Feststoff-Katalysereaktionen

Einführung

Die Lehr-Pilotanlage für Festbett-Gas-Feststoff-Katalysereaktionen ist eine Lernplattform in Labormaßstab, die für Labore im Chemieingenieurwesen und in der Reaktionstechnik konzipiert wurde. Diese Anlage ermöglicht es Bachelor- und Masterstudierenden, die Grundlagen der heterogenen Katalyse, der Kinetik von Gas-Feststoff-Reaktionen, der Katalysatorevaluierung und der Reaktordynamik zu untersuchen. Durch die Nutzung eines programmierbaren Split-Ofens und einer integrierten industriellen Workstation verbrückt das System theoretische Lehrbuchkonzepte mit praktischen, industriestandardmäßigen Betriebs- und Datenerfassungsmethoden.

Um unterschiedlichen Laborräumen, Lehrplananforderungen und Forschungsschwerpunkten gerecht zu werden, zeichnet sich diese Pilotanlage durch ein flexibles Design aus. Sowohl die Hardwarekonfigurationen – einschließlich Reaktorabmessungen, Durchflussbereiche und Sensortypen – als auch die Softwaresteuerschnittstellen können an die spezifischen Bildungsziele Ihrer Einrichtung angepasst werden.

Wichtige Lehrfunktionen und Vorteile

• Praktische Reaktorbedienung: Studierende sammeln praktische Erfahrungen bei der Montage, Befüllung und dem Betrieb eines Rohr-Festbettreaktors, was ihnen hilft, Gas-Feststoff-Kontaktmuster und Strömungscharakteristiken zu verstehen.
• Katalysatorevaluierung & Regenerierung: Das System unterstützt mehrstufige experimentelle Abläufe, sodass Studierende die katalytische Aktivität bewerten, die Deaktivierung über die Zeit beurteilen und Prozesse zur in-situ-Katalysatorregenerierung durchführen können.
• Industrielle Prozessregelung: Ausgestattet mit einem industriellen Touch-Panel-PC führt die Einheit Studierende an echte industrielle Steuerschnittstellen, Datenprotokollierung und automatisierte PID-Schleifenabstimmung heran.
• Erweiterte Sicherheitsfunktionen: Das System enthält automatisierte, hardwareverknüpfte Alarme bei Übertemperatur und Überdruck sowie Sicherheitsverriegelungen, um eine sichere Lernumgebung in stark frequentierten Studentenlaboren zu gewährleisten.
• Praktisches Split-Ofen-Design: Der Heizofen verfügt über eine klappbare Konfiguration, die ein sicheres, schnelles Abkühlen sowie einfachen Zugang zur Installation des Reaktorrohrs oder zum Austausch des Katalysators ermöglicht.

Technische Spezifikationen und Experimentelle Module

Akademische Ausrichtung und Lehrplanintegration

Diese Lehr-Pilotanlage ist darauf ausgelegt, Kernlaborlehrgänge im Chemieingenieurwesen, Umwelttechnik, Angewandter Chemie und Industrieller Chemie zu unterstützen. Durch die Überführung abstrakter mathematischer Modelle in physikalische Phänomene hilft die Einheit den Studierenden, komplexe Reaktionsverhalten zu visualisieren und zu analysieren.

Die experimentellen Module und Betriebsparameter dieses Systems korrespondieren direkt mit den Grundlagenkonzepten, die in klassischen ingenieurwissenschaftlichen Lehrbüchern detailliert beschrieben werden:

• Heterogene Katalyse und Reaktordesign: Die Einheit bietet eine praktische Validierung für Themen, die in Elements of Chemical Reaction Engineering behandelt werden, wie z. B. Kinetik der Katalysatordeaktivierung, externe Diffusionsbeschränkungen, Wirksamkeitsfaktoren und die Designgleichungen für Festbettreaktoren.
• Transportphänomene in Festbetten: Studierende können Wärme- und Stofftransportbeschränkungen innerhalb poröser Katalysatorpellets und über die Gas-Feststoff-Grenzschicht untersuchen, was den Theorien in Transport Processes and Unit Operations entspricht.
• Fluidströmung und Wärmeübertragung in Grundoperationen: Der Druckabfall über das Katalysatorbett und die Temperaturprofile im Ofen demonstrieren direkt die Fluidmechanik gepackter Säulen und die Wärmeübertragungsmechanismen, die in Unit Operations of Chemical Engineering diskutiert werden.
• Prozessregelung und Systemsynthese: Die Integration von Sensoren, Regelkreisen und Sicherheitsverriegelungen ermöglicht es Dozenten, auf praktische Design- und Sicherheitsprinzipien zu verweisen, die in Chemical Engineering Design hervorgehoben werden.

Um sicherzustellen, dass die Ausrüstung nahtlos in Ihren bestehenden Lehrplan und die Laborinfrastruktur integriert wird, bietet LABPARK umfassende Unterstützung für sowohl Hardware- als auch Softwareanpassungen. Ob es um die Änderung der Einspeisekonfigurationen für spezifische Gasgemische oder die Anpassung der Steuersoftware an bestimmte Unterrichtsmethoden geht – die Plattform kann so konfiguriert werden, dass sie den genauen Anforderungen Ihrer Abteilung entspricht.

Über LABPARK

LABPARK widmet sich seit über 20 Jahren der Hochschulbildung und liefert robuste, hochwertige Laborausrüstung, die darauf ausgelegt ist, die nächste Generation von Ingenieuren und Forschern vorzubereiten. Wir konzentrieren uns auf die Bereitstellung fortschrittlicher Lehr-Pilotanlagen und experimenteller Apparate in sechs Hauptbereichen: Chemie, Chemieingenieurwesen, Biologie, Lebensmitteltechnik, Pharmazie und Umwelttechnik.

Gestützt auf eine hochmoderne Produktions- und F&E-Basis von 49.000 Quadratmetern innoviert unser Team kontinuierlich, um sich wandelnden Bildungsstandards gerecht zu werden, und hält 209 technische Patente. Bisher hat LABPARK erfolgreiche Zusammenarbeit mit über 289 Universitäten und Hochschulen weltweit aufgebaut und hilft Einrichtungen dabei, sicherere, effektivere und lehrplanorientierte Ingenieurlabore zu errichten.

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