Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)

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IKFT 03-21 Bachelor- or Master Thesis Recording an Advanced Distillation Curve for Different Renewable Liquid Fuels


Bereich

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

Tätigkeitsbeschreibung

The bioliq® concept developed at KIT is a three step conversion process for the production of 2nd generation drop-in biofuels from biomass waste, such as wheat straw. First, biomass is converted in decentralized fast pyrolysis units to yield energy dense biosyncrude, a mixture of bio-oil and char. This slurry is the feed for large scale pressurized entrained flow gasification operated at 8 MPa to yield producer gas free of tars. Finally, this gas is converted via DME synthesis to yield designer fuels.
The given task is set in the first step, fast pyrolysis. This initial conversion is performed in a twin-screw mixing reactor at 500 °C. The comminuted biomass feed is thermochemically converted to hot pyrolysis vapours, gas, and char fines within seconds. Solid char particles are separated by cyclones prior to a two-step condensation of the vapours yielding an organic and an aqueous condensate.
The scope of this work is to increase the understanding of the chemically complex fast pyrolysis oil organic condensate thermodynamics. We will use ADCs (advanced distillation curves) to collect thermodynamic data (temperatures, volume percent distilled, vapor phase composition). Specific tasks are:


1. Validation of the ADC with decane/tetradecane mixtures at atmospheric pressure and at 5-10 kPa(abs) vacuum
2. Distillation of organic condensate with the ADC
3. Distillation of plastic pyrolysis oil with the ADC
4. Characterisation of vapor phase samples collected during ADC (e.g. via GC-MS/FID)
5. Simulation of distillation curves in Aspen Plus
6. Installation of a liquid composition data channel to increase data collection

Persönliche Qualifikation

Chemical engineering, process engineering, technical chemistry, willingness to work and thesis in English

 

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IKFT 02-21 Masterarbeit zum Thema: Potentialabschätzung von Verfahrensmodifikationen in der industriellen Herstellung von Formaldehyd


Bereich

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

Tätigkeitsbeschreibung

Im Forschungsprojekte NAMOSYN (www.namosyn.de) werden am Institut für Katalyseforschung und –Technologie Modifikationen des Silberkontaktverfahrens zur Herstellung von Formaldehyd in der Versuchsanlage FAMOS untersucht. Im Silberkontaktverfahren wird Methanol heterogen-katalytisch an polykristallinem Silber zu Formaldehyd umgesetzt.

Im Rahmen Ihrer Masterarbeit untersuchen Sie vielversprechende Modifikationen des Silberkontaktverfahrens. Zur Potentialabschätzung der Verfahren führen Sie eigenständig Prozesssimulationen mit Aspen Plus durch. Dabei sollen aufbauend auf einem industriell typischen Vergleichsprozess („Base case“) unterschiedliche Modifikationen betrachtet werden. Abschließend bewerten Sie Ihre Modifikationen in einer Wirtschaftlichkeitsanalyse vergleichend zum „Base case“.

Zu Ihren wesentlichen Aufgaben gehören:

  • Literaturrecherche zum Silberkontaktverfahren und möglicher Modifikationen
  • Bewertung und Auswahl geeigneter Abwandlungen des Vergleichsprozesses
  • Auslegung der Prozesse; Simulation und Bewertung in Aspen Plus („Base Case“ und Modifikationen)
  • Wirtschaftlichkeitsanalyse der modifizierten Verfahrensweisen vergleichend zum „Base Case“
Persönliche Qualifikation

  • Studienfachrichtung: Chemieingenieurswesen / Verfahrenstechnik oder verwandt
  • Praktische Erfahrungen in der Simulation von verfahrenstechnischen Prozessen (Verwendung von Aspen Plus)
  • Kenntnisse in der wirtschaftlichen Bewertung von verfahrenstechnischen Prozessen vorteilhaft
  • Sehr gute Deutsch- und Englisch-Kenntnisse
  • Strukturierte und selbständige Arbeitsweise

 

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IKFT 01-21 Masterarbeit zum Thema: Inbetriebnahme einer Zellrückhaltung für die Synthesegasfermentation unter erhöhtem Druck


Bereich

Abschlussarbeiten (Bachelor- und Masterarbeiten)

Tätigkeitsbeschreibung

Die Fermentation von Synthesegasgemischen mit anaeroben Bakterien als Biokatalysator stellt ein vielversprechendes Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffen und Basischemikalien dar. Eine wesentliche Limitierung bei der Synthesegasfermentation sind die geringe Gaslöslichkeit und die geringe Raum-Zeit-Ausbeute. Eine Möglichkeit, die geringe Gas-Flüssig-Stofftransferrate zu erhöhen, besteht in der Erhöhung des Prozessdruckes. Die Raum-Zeit-Ausbeute lässt sich nach heutigem Verständnis u.a. über die Zusammensetzung des Synthesegases und über die Zelldichte im Reaktor beeinflussen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll die Synthesegasfermentation in einem kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktor (CSTR) untersucht werden. Zunächst wird hierfür eine Zellrückhaltung, die für hohe Drücke ausgelegt ist, in Betrieb genommen. Anschließend sollen der Einfluss von Prozessdruck und weiterer Parameter auf die Synthesegasfermentation experimentell bestimmt werden. Hierzu steht eine Laboranlage zur Verfügung, die im vollkontinuierlichen Modus betrieben wird. Als Biokatalysator wird Clostridium ljungdahlii eingesetzt, ein autotropher, acetogener Bakterienstamm mit den Hauptprodukten Essigsäure und Ethanol. Über eine Gasmischstation können beliebige Gaszusammensetzungen einstellt werden.

Weitere Informationen können der Internetseite entnommen werden: https://www.ikft.kit.edu/695.php

Persönliche Qualifikation

  • Chemieingenieurwesen / Bioverfahrenstechnik / Bioingenieurwesen o.ä.
  • (Erfahrung im experimentellen Arbeiten wünschenswert, Erfahrung im Bereich der Fermentation mithilfe von Bakterien vorteilhaft)

 

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