Evaluation of a molecular dynamic based method for the direct simulation of a distillation column on atomistic scale

Pereira Neto, Artur; Pfennig, Andreas (Thesis advisor); Jupke, Andreas (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2015)
Doktorarbeit

Kurzfassung

Zusammen mit empirischen und halbempirischen Korrelationen bilden Massen- und Energiebilanzen üblicherweise das Rückgrat von etablierter Software, die von Verfahrenstechnikern zur Simulation von Grundoperationen angewendet werden. Trotz robuster Methodologie kann es gelegentlich dazu kommen, dass die direkte Anwendung solcher Annährungen aufgrund ihrer Abhängigkeit von system-spezifischen experimentellen Informationen nicht realisierbar ist. Eine Alternative, solche Engpässe zu überwinden, bietet zum Beispiel MDSTAGE – eine von Pfennig (2004) und Babic (2011) vorgeschlagene molekular-dynamisch basierende Annährung zur Simulation von Grundoperationen auf molekularer Ebene. In diese Annährung wird eine finite Anzahl von Molekülen unter spezifischen Randbedingungen simuliert, die den makroskopischen Zustand einer Anlage auf molekularer Ebene nachbilden. Mittels spezifischer molekularer Modelle, die die untersuchten Komponenten beschreiben, und durch präzises Nachahmen von makroskopischen Bedingungen auf molekularer Ebene werden thermodynamische Eigenschaften sowie Transporteigenschaften des untersuchten Systems letztendlich anhand seiner eigenen dynamischen Entwicklung abgeleitet. In dieser Arbeit wird die Anwendung von MDSTAGE bei der Simulation von thermischen Trennverfahren untersucht. MDSTAGE wird als deskriptives Werkzeug zur Simulation des stationären Betriebs einer NORMAG-Destillationskolonne evaluiert. Experimentelle Daten der untersuchten Anlage werden als Information zur Validierung der Simulationsergebnisse verwendet.

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