Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik (TVT)

Kontakt: M.Sc. Jonas Schulz

Beschreibung

Die Destillation und Absorption gehören zu den wichtigsten thermischen Trennverfahren in der chemischen Industrie. Die sehr gute Trenneffizienz dieser Verfahren wird außerhalb des bestimmungsgemäßen Bereiches jedoch schnell reduziert, was neben verunreinigten Produkten auch höhere Energiekosten für wiederholte Trenndurchläufe zur Folge hat. Betriebszustände des nichtbestimmungsgemäßen Bereiches sind hierbei zum Beispiel Abregnen, Fluten, Choking, Blowing und Entrainment. Während sich einige dieser unerwünschten Betriebszustände gut vermeiden bzw. kontrollieren lassen, treten Andere selbst im erwünschten Betriebszustand auf und gelten daher als schwer kontrollierbar bzw. vorhersehbar. Ein Beispiel für einen relativ gut kontrollierbaren unerwünschten Betriebszustand ist hier zum Beispiel das Abregnen, welches meist durch einen abrupten Druckabfall in der Kolonne stattfindet zum Beispiel im Zuge eines Verdampferausfalles. Praktisch allgegenwärtig, jedoch in seiner Ausprägung unterschiedlich stark ist das Entrainment. Entrainment bezeichnet den Mitriss von Flüssigkeitstropfen (engl. to entrain = mitreissen) durch den gasförmigen Strom. In Rektifikationskolonnen ist dieser Mitriss gut über den einzelnen Böden zu beobachten, welche von unten mit Gas/Dampf beaufschlagt werden sodass Teile der Flüssigkeit bei ihrem Weg nach unten automatisch mit auf den nächst höheren Boden mitgerissen werden. Dieser Vorgang ist unerwünscht, da die schwerer siedenden Komponenten des zu trennenden Gemisches auf die Böden der leichter siedenden Komponenten gezogen werden und sich in diesem Zuge wieder miteinander vermischen, sodass der zuvor erzielte Trennvorgang direkt wieder umgekehrt wird.

 

 

Im Rahmen des BMWi-Projektes TERESA (Tropfenentstehung und -reduzierung in Stoffaustauschapparaten) steht die Untersuchung von Entrainment im Fokus mit dem Ziel neue Strategien, Konzepte und Lösungen zur Abscheidung von Tropfen zu entwickeln. Bei TERESA handelt sich um ein Verbundprojekt folgender Partner: Envimac Engineering, Falk & Thomas Engineering GmbH, Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR Innovation GmbH, Linde AG, Munters-Euroform GmbH, Denco-Happel GmbH, Raschig GmbH, RVT Process Equipment GmbH, Ruhr-Universität Bochum, Technische Universität Braunschweig, Technische Universität Kaiserslautern, Horst Weyer und Partner GmbH.

Während jeder Partner seine spezifischen Aufgabenbereiche innerhalb des Projektes TERESA bearbeitet ist es Aufgabe der TU Kaiserslautern das auftretende Entrainment am Kopf einer Kolonne zu untersuchen. Hierzu soll die am Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik entwickelte Durchlichtsonde weiterentwickelt werden um die Untersuchung des Entrainment zu ermöglichen und voranzutreiben.

Zu vergebende Arbeiten für das Projekt TERESA werden unter anderem in folgenden Bereichen durchgeführt:

  • Konstruktion und Weiterentwicklung der bildgebenden Sondenmesstechnik

  • Untersuchung von Entrainment über Böden sowie Packungen und Füllkörperschüttungen

  • Untersuchung verschiedener Abscheidertypen auf tolerierbare Flüssigkeitsbelastung

  • Einsatz alternativer Messinstrumente zur Validierung der bildgebenden Sondenmesstechnik

  • Optische sowie statistische Auswertung der erhaltenen Bilddaten der Sondenmesstechnik

  • Simulation des invasiven Charakters der Sondenmesstechnik zum Vergleich mit berührungslosen Varianten wie der Phasen-Doppler-Anemometrie.

  • Vergleich der experimentell ermittelten Daten über das Entrainment mit bereits bestehenden Korrelationen im Hinblick auf eine Stützung oder Erweiterung der jeweiligen Korrelation.

Im Rahmen des Verbundprojektes besteht außerdem die Möglichkeit für Studierende externe Arbeiten mit bestimmten Partnern des Projektes TERESA unter Leitung der TU Kaiserslautern (Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik) durchzuführen.

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