Warum ist das wichtig?
Methanol-Wasser-Gemische spielen in vielen Industriebereichen eine Rolle, zum Beispiel in:
- Destillationsprozessen zur Trennung von Stoffen
- Kraftstoffen wie Biobenzin
- Chemischen Verfahren als Lösungsmittel oder Reaktionsmedium
- Umwelttechnik bei der Abwasseraufbereitung
Die genaue Vorhersage des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts (VLE) ist entscheidend für die Planung solcher Prozesse. Experimentelle Messungen sind jedoch zeitaufwendig und teuer – zuverlässige Modelle sparen hier Kosten und beschleunigen Entwicklungen.
Die Innovation
Das neue UNIQUAC TPD (Temperature-Pressure-Dependent) nutzt eine mathematische Formulierung, bei der die sogenannten binären Wechselwirkungsparameter quadratisch von Temperatur und Druck abhängen.
Zentrale Ergebnisse
Nur 6 Parameter statt wie bisher 12 nötig
Vergleichbare Genauigkeit mit deutlich komplexeren Modellen
Flexibel einsetzbar in verschiedenen Druck-Temperatur-Bereichen
Bei niedrigen Methanol-Konzentrationen stimmt das Modell gut mit experimentellen Daten überein. Der Einfluss des Drucks auf die Aktivitätskoeffizienten ist gering, aber messbar. Größere Abweichungen treten nur bei hohen Temperaturen und hohen Methanolanteilen auf.
Praktischer Nutzen
Einfachere Implementierung in bestehende Simulationssoftware (UNIQUAC/UNIFAC)
Kosteneinsparungen durch weniger Messaufwand
Bessere Prozessplanung für Destillation, Stofftrennung und Produktentwicklung
Das Modell wurde bisher nur für Methanol-Wasser-Systeme bis etwa 1 bar validiert. Zukünftige Forschung soll weitere Stoffsysteme einbeziehen und die Anwendungen auf komplexe Mehrkomponentengemische ausweiten. Zudem soll die Druckabhängigkeit noch detaillierter modelliert werden.
Fazit
Das UNIQUAC TPD-Modell zeigt, dass sich Einfachheit und Genauigkeit in der thermodynamischen Modellierung nicht ausschließen müssen. Es bietet eine praxisnahe, kosteneffiziente und präzise Lösung für die Vorhersage von Stoffgemischverhalten – mit großem Potenzial für den industriellen Einsatz.
