Fachliche inhaltliche Ausrichtung
In der chemischen Industrie steigt der Bedarf an flexibleren und wirksamen Produktionsanlagen, um den steigenden Anforderungen bezüglich der schnell wechselnden Marktanforderungen und der Umweltverträglichkeit gerecht zu werden. Die Entwicklung von nachhaltigen Prozessen machen nicht nur ein optimaler Entwurf, sondern auch intelligente Betriebskonzepte und eine dynamische Verbindung von Verfahrens- und Energietechnik erforderlich. Hierfür ist ein Methodenpool für die Prozess- und Anlagentechnik notwendig, welcher z.B. die Dynamik der Prozesse, Aspekte wie Unsicherheiten in Rohstoffeigenschaften oder die Integration von Energiespeicher in (bio)- verfahrenstechnischen Prozessen explizit und effizient berücksichtigen können.
Aktuelle und perspektivische Forschungsarbeiten beinhalten eine Kombination von grundlegend und weitgehend theoretischen und experimentellen Arbeiten, die ein breites Spektrum von Themen in der Prozess- und Anlagentechnik abdecken. Diese werden sich zunächst auf die beiden Hauptbereiche Prozesssystemtechnik (PSE, Process Systems Engineering) und Prozessintensivierung (PI, Process Intensification) konzentrieren, wie in der Abbildung 1 nachfolgend beschrieben.
Die Prozesssystemtechnik umfasst als Arbeitsbereich die Entwicklung und Vermittlung systemtechnischer Grundlagen der stationären und dynamischen Prozesssimulation sowie die Analyse, die Modellierung und die Optimierung komplexer energie- und (bio)-verfahrenstechnischer Systeme mit großer Strukturvielfalt und hoher Elementzahl. Besonderer Beachtung findet die ganzheitliche Betrachtung der naturwissenschaftlichen Grundvorgänge, der Mikro- und Makroprozesse, der Verfahrensgestaltung sowie der anlagentechnischen Realisierung. Weiterhin umfasst das Forschungskonzept die Entwicklung und Erprobung leistungsfähiger Prozessführungskonzepte durch Verknüpfung von Kenntnissen der physikalischen, chemischen und biologischen Grundlagen mit ingenieurwissenschaftlichen und prozesstechnischen Arbeitsweisen. Das Forschungskonzept umfasst auch wegweisende Ansätze für den Übergang zu vernetzten digitalen Produktionssystemen (Industrial 6th Sense, Industry 4.0).
Die Forschungsaktivitäten in der Prozessintensivierung werden sich auf die Entwicklung nachhaltiger Prozesskonzepte und deren Optimierung auf Basis ihrer grundlegenden Funktionen sowie neue Prozesstechnologien fokussieren. Dieses erfordert eine systematische Zusammenstellung innovativer Prinzipien für Apparate und Prozesse, welche hinsichtlich der Effizienz von Prozessen/Prozessketten, Reduktion des Energieeinsatzes, Prozessflexibilität, Kapital und Betriebskosten, Qualität, Abfall, und Prozesssicherheit eine signifikante Verbesserung mit sich bringen werden. Hierbei wird neben Effizienzsteigerungen und Minimierung des Material- und Energieeinsatzes auch die Integration von mehreren Prozessschritten zu einem einzigen.