Masterarbeit: CFD-basierte Entwicklung und Optimierung eines Quenchers zur schnellen Abkühlung von Synthesegas

Unternehmensbeschreibung

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Die Moehwald GmbH freut sich auf Ihre Bewerbung!

Stellenbeschreibung

Bei der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse entsteht ein CO- und H₂-haltiges Synthesegas, das für nachgelagerte Prozesse auf deutlich niedrigere Temperaturen abgekühlt werden muss. Während der Abkühlung können thermodynamisch und kinetisch begünstigte Kohlenstoffbildungsreaktionen auftreten. Insbesondere das Boudouard-Gleichgewicht kann zur Bildung von festem Kohlenstoff führen, der sich an Rohrwänden oder Einbauten ablagert. Dadurch können sich der freie Strömungsquerschnitt verringern und der Druckverlust erhöhen. Im Extremfall kann es zu einer Verblockung der Quenchstrecke kommen. Um die Kohlenstoffbildung zu minimieren, ist eine möglichst schnelle und homogene Abkühlung des Synthesegases erforderlich. 

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Quencher (Komponente zur schnellen Abkühlung heißer Gase) untersucht und optimiert werden, in dem heißes Synthesegas mit rezirkuliertem kaltem Synthesegas, Quenchdampf und eingespritztem Wasser vermischt wird. Mithilfe numerischer Strömungssimulationen (CFD) sollen Strömungsführung, Verdampfungsprozesse und Geometrie so gestaltet werden, dass eine schnelle Temperaturabsenkung bei möglichst geringem Bauraumbedarf erreicht wird. 

Ihre Aufgaben 

• Sie analysieren die verfahrenstechnischen Anforderungen an die Quenchkühlung von Synthesegas aus der Hochtemperatur-Co-Elektrolyse 
• Sie vervollständigen und modellieren eine bestehende Konzeptgeometrie für einen Synthesegas-Quencher 
• Sie entwickeln ein CFD-Simulationsmodell zur Untersuchung von Mehrphasenströmungen, Wärmeübertragung und Wasserverdampfung 
• Sie analysieren Mischvorgänge zwischen heißem Synthesegas, rezirkuliertem Synthesegas, Quenchdampf und eingespritztem Wasser 
• Sie bewerten den Einfluss von Geometrie- und Betriebsparametern auf Temperaturverteilung, Kühlgeschwindigkeit und Druckverlust 
• Sie optimieren die Geometrie hinsichtlich kompakter Bauweise, homogener Temperaturverteilung und schneller Abkühlung 
• Sie leiten Handlungsempfehlungen für die technische Umsetzung und Weiterentwicklung des Quenchers ab 
• Sie arbeiten eng mit unseren Entwicklungsingenieuren zusammen und präsentieren Ihre Ergebnisse 

Qualifikationen

• Ausbildung: Sie studieren Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Energietechnik, Chemieingenieurwesen, Computational Engineering oder einen vergleichbaren Masterstudiengang
• Persönlichkeit und Arbeitsweise: Sie arbeiten selbstständig, analytisch und strukturiert an komplexen technischen Fragestellungen und bringen sich aktiv in unser Entwicklungsteam ein
• Erfahrung und Know-How: Sie verfügen idealerweise über erste Erfahrungen im Bereich CFD-Simulationen und Wärmeübertragung. Kenntnisse in ANSYS Fluent, OpenFOAM oder vergleichbaren Simulationswerkzeugen sind von Vorteil. Grundkenntnisse der Strömungsmechanik, Thermodynamik und Verfahrenstechnik runden Ihr Profil ab. 
• Sprachen: Sie können sich sehr gut in deutscher oder englischer Sprache verständigen

Zusätzliche Informationen

Beginn: ab sofort, nach Vereinbarung
Dauer: 4-6 Monate (gemäß Prüfungsordnung)
Arbeitsort: Homburg

Voraussetzung für die Abschlussarbeit ist die Immatrikulation an einer Hochschule. Bitte fügen Sie Ihrer Bewerbung Ihren Lebenslauf, Ihren aktuellen Notenspiegel, die Prüfungsordnung sowie ggf. eine gültige Arbeits- und Aufenthaltserlaubnis bei.

Vielfalt und Inklusion sind für uns keine Trends, sondern fest verankert in unserer Unternehmenskultur. Daher freuen wir uns über alle Bewerbungen: unabhängig von Geschlecht, Alter, Behinderung, Religion, ethnischer Herkunft oder sexueller Identität.

Sie haben Fragen zum Bewerbungsprozess?
Katharina Kunz (Personalabteilung)
+49 6841 707 111

Sie haben fachliche Fragen?
Daniel Lehser-Pfeffermann (Entwicklungsabteilung)
[email protected]