Multireaktor-Bildungspilotanlage für Reaktionstechnische Grundoperationen

Einführung

Die multifunktionale Pilotanlage für reaktionstechnische Grundoperationen ist ein integriertes Laborsystem im Technikumsmaßstab, entwickelt für Lehrstühle für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik an Universitäten. Diese Pilotanlage kombiniert drei grundlegende chemische Reaktorkonfigurationen – einen gasfest-katalytischen Festbettreaktor (FBR), einen Wirbelbettreaktor (FLBR) und einen Rührkesselreaktor (STR) – in einem einzigen kompakten Rahmen. Durch die gemeinsame Nutzung einer zentralen Gaszufuhr und Vorwärmung können Studierende Reaktorhydrodynamik, Wärme- und Stoffübertragungseigenschaften sowie Katalysatorleistung vergleichen. Ausgestattet mit moderner digitaler Steuerung und einer webbasierten Lernmanagementplattform schließt diese Bildungspilotanlage die Lücke zwischen theoretischer Reaktionskinetik und praktischer industrieller Prozessführung.

Anpassbares Hardware- und Softwaredesign

Ausgehend davon, dass jedes Universitätslabor individuelle Lehrplananforderungen, Platzbeschränkungen und Forschungsschwerpunkte hat, wurde diese Pilotanlage mit einer höchst flexiblen Architektur konzipiert. Sowohl die Hardwarekomponenten als auch die Softwaresteuerungssysteme können individuell an Ihre spezifischen Lehrziele angepasst werden.

Auf der Hardwareseite können Änderungen an Reaktorabmessungen, Materialspezifikationen (z. B. Hochtemperaturlegierungen oder korrosionsbeständiges Glas), Sensorkonfigurationen und zusätzlichen Zufuhrleitungen vorgenommen werden. Auf der Softwareseite können die Steuerschnittstelle, Datenerfassungsparameter und Fernzugriffsportale individuell angepasst werden, um sie in die bestehenden Lernmanagementsysteme (LMS) oder spezifischen virtuellen Laborstandards Ihrer Einrichtung zu integrieren – so passt sich die Ausrüstung Ihrem Laborrahmen an.

Wichtige Lehrfunktionen und Vorteile

• Vergleichende Studien mit mehreren Reaktoren: Studierende können identische katalytische Reaktionen sequenziell in Festbett-, Wirbelbett- und Rührkesselreaktoren durchführen, sodass sie den Einfluss von Reaktorgeometrie und Fluiddynamik auf Umsatz und Selektivität direkt beobachten und analysieren können.
• Prozessführung im technischen Maßstab: Das System verfügt über unabhängige Vorwärmer für Reaktionsgase und einen Drei-Wege-Ventilverteiler, wodurch Studierende die Komplexitäten von Prozessführung, Gasmischung und Wärmemanagement kennenlernen.
• Fortschrittliche Temperatursteuerung und Sicherheit: Jede Reaktorzone verfügt über hochpräzise programmierbare Temperaturregler mit geteilten Heizmänteln für einfache Behälterinspektion und Austausch. Integrierte Sicherheitsverriegelungen bei Überhitzung und Überdruck lehren Studierende industrielle Sicherheitsprotokolle.
• Webfähiger Digitaler Zwilling & Pädagogik: Unter Nutzung von WebGL-Technologie unterstützt das System ein online-webbasiertes interaktives Portal. Studierende können Systemschaltpläne abrufen, sich remote auf Praktika vorbereiten und Prüfungen über ein integriertes Dozentenportal mit automatischer Testgenerierung und Bewertung absolvieren.

Details & Komponenten

Technische Spezifikationen und Versuchsmodule

Die folgende Tabelle beschreibt die wichtigsten technischen Parameter und die von dieser Bildungspilotanlage unterstützten praktischen Versuchsmodule:

Lehrplanintegration und akademische Zuordnung

Diese Bildungspilotanlage wurde entwickelt, um die Kernprinzipien der Standard-Chemieingenieurausbildung direkt zu unterstützen und zu vertiefen. Durch die Kombination von physikalischen Experimenten mit klassischer akademischer Literatur können Universitätsdozenten Labortermine problemlos theoretischen Vorlesungen zuordnen.

Die auf dieser Anlage durchgeführten Experimente entsprechen den grundlegenden Grundoperationen und Transportphänomenen, die in gängigen akademischen Lehrbüchern beschrieben werden:

• Grundoperationen der Chemieingenieurkunde: Die Pilotanlage bietet physikalische Demonstrationen der gasfesten Fluidisierung, Strömungsdynamik in Festbetten und mechanischen Rührung. Studierende können gemessene Druckabfälle über das Wirbelbett mit der klassischen Ergun-Gleichung und Fluidisierungstheorien aus dem Lehrbuch abgleichen.
• Transportprozesse und Grundoperationen: Das System dient als hervorragende Plattform für die Untersuchung des Wärmeübergangs in Festbetten und gerührten Behältern sowie des Stoffübergangswiderstands bei heterogener Katalyse (interne und externe Diffusionsbegrenzungen).
• Chemieingenieurdesign: Mit seiner industrietauglichen Rohrleitungen, Ventile, Sensoren und Sicherheitsverriegelungen hilft diese Anlage Studierenden, Prozesssicherheit, Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramm (R&I)-Design und Reaktorskaliierungsprinzipien zu verstehen.

Darüber hinaus bildet die Ausrüstung einen Grundstein für Kurse, die mit Lehrwerken wie Chemical Reaction Engineering arbeiten, bei denen Konzepte wie nicht-ideale Strömung, Verweilzeitverteilungsfunktionen ($E$- und $F$-Kurven) und katalytische kinetische Modellierung von mathematischen Modellen in physikalische Labordaten umgesetzt werden.

Um sicherzustellen, dass Ihr spezifischer Kurslehrplan vollständig unterstützt wird, kann unser Ingenieurteam sowohl das Hardware-Layout als auch die softwaregestützten Laborhandbücher an die Terminologie, Nomenklatur und Versuchsabläufe der von Ihrer Fakultät bevorzugten Lehrbücher anpassen.

Über LABPARK

LABPARK ist ein spezialisierter Hersteller und Entwickler von Bildungspilotanlagen und Laborgeräten mit über 20 Jahren Erfahrung im Dienste des globalen Hochschulsektors. Wir sind spezialisiert auf die Bereitstellung von hochwertigen, akademisch abgestimmten Lehrsystemen in sechs Kernbereichen: Chemie, Chemieingenieurwesen, Biotechnologie, Lebensmittelingenieurwesen, Pharmatechnik und Umwelttechnik.

Getrieben von kontinuierlicher Innovation hält LABPARK 209 Technologiepatente und hat Kooperationspartnerschaften mit über 289 Universitäten und Instituten weltweit aufgebaut. Unsere hochmoderne Produktions- und F&E-Anlage umfasst 49.000 Quadratmeter und stellt sicher, dass jedes Gerät vor dem Einsatz in Campuspraktiken nach strengen Sicherheits- und Bildungsstandards gebaut wird.

Vertraut von Branchenführern