Modellierung und Simulation zyklisch betriebener Festbettprozesse am Beispiel der hybriden Distickstoffoxid-Zersetzung unter Strömungsumkehr

In dieser Arbeit wird das komplexe Verhalten von instationären Festbettreaktoren studiert. Als praxisrelevantes Anwendungsbeispiel wird im verfahrenstechnisch-reaktionstechnischen Teil der Arbeit die hybride Na-O-Zersetzung in einem Strömungsumkehrreaktor (Matrosreaktor) mit einem axial strukturierten Festbett untersucht. Im mathematisch-numerischen Teil der Arbeit werden die methodischen Grundlagen zur allgemeinen Beschreibung zyklisch stationärer Zustände von Festbettprozessen erarbeitet. Im Kern liegt diesen Methoden die Globaldiskretisierung zugrunde. Zur Anwendung kommen dabei auch moderne nichtlineare Verfahren vom Typ TVD ({ slshape total variation diminishing}) zur Stabilisierung der konvektiven Terme. Der Vorteil dieser Verfahren liegt darin, dass sie auch bei extrem steilen Fronten -? bis hin zu Schockfronten -? zu physikalisch sinnvollen Lösungen führen. Die erarbeiteten Methoden erlauben Einblicke in die Kopplung von thermischen und katalytischen Reaktionen und ermöglichen Modelldiskriminierungen.