Lehrstuhl Fluidverfahrenstechnik der Ruhr-Universität Bochum

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Ruhr-Universität Bochum
Fluidverfahrenstechnik (PF22)
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Forschung

Reduzierung der klimarelevanten Prozessemissionen durch die verbesserte Auslegung von strukturierten Packungskolonnen

Produktionsprozesse der chemischen Industrie beinhalten energieintensive Verfahrensschritte wie die Destillation/Rektifikation und Absorption/Desorption zur Trennung und Reinigung von Prozessströmen. Diese Kolonnen besitzen zur Steigerung der Trenneffizienz Einbauten in Form von Packungen. Somit wird eine große Phasengrenzfläche und ein intensiver Kontakt zwischen der im Gegenstrom geführten Gas- und Flüssigphase gewährleistet. Nachteil der Packungskolonnen ist die meist ungenaue Vorhersagbarkeit der Stofftrennleistung, wodurch für einige Stoffsysteme eine hohe Unsicherheit bei der Auslegung entsteht. Zur Kompensation der Unsicherheit werden Sicherheitsaufschläge verwendet, die zu unnötig hohen Energie- und Ressourcenverbräuchen führen.
Innerhalb des BMBF-Projekts ReProvAP soll basierend auf Betriebsdaten, experimentellen Ergebnissen, Simulationen und einer neuentwickelten Miniaturmesszelle eine neue Auslegungsmethodik für Packungskolonnen entwickelt werden. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf nicht-idealen Stoffsystemen, die z.B. eine erhöhte Viskosität, einen hohen Wasseranteil oder weitsiedende Eigenschaften aufweisen.

An der Ruhr-Universität Bochum wird eine neue Messzelle im Miniaturmaßstab entwickelt, die die kleinste trenntechnisch realistische Einheit darstellt. Mit einem möglichst geringen Hold-up sollen Parameter bezüglich des Stofftransports und der Fluiddynamik bestimmt werden. Nach der Inbetriebnahme der Messzelle steht die destillative Trennung eines definierten Benchmark-Systems im Vordergrund, wodurch dann eine Übertragbarkeit der Messzelle auf Kolonnen im Technikums- und Industriemaßstab geprüft wird. Die Messzelle stellt so ein Werkzeug zur verbesserten Auslegung großskaliger Packungskolonnen dar, das langfristig in der Industrie getestet und eingesetzt werden soll.

Lehrveranstaltungen

  • Prozesstechnik
  • Fachlabor UTRM

Veröffentlichungen

Artikel

Brinkmann, J.H., Plate, D., Merkel, A., Benedikt Seithümmer, V., Biessey, P., Grünewald, M.
2021. Application of a Wire-Mesh Sensor for the Experimental Characterization of Liquid Distribution in Packed Columns.
Chem. Eng. Sci., 116721. 10.1016/j.ces.2021.116721

Vorträge

Merkel, A.; Grünewald, M.; Biessey, P.
Entwicklung und energetische Bewertung einer thermischen Trennsequenz zur Integration eines Styrol-Rezyklatstroms in die industrielle Polystyrolherstellung
IN4CLIMATE.nrw-Tagung (virtuell), 2020

Brinkmann, J.; Merkel, A.; Plate, D.; Grünewald, M.
Gittersensorbasierte Charakterisierung und Modellierung von Phasenverteilung und Stofftransport in Packungskolonnen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Fluidverfahrenstechnik und Wärme- und Stoffübertragung, 2021

Plate, D.; Brinkmann, J.; Merkel, A.; Grünewald, M.
Stofftransportmessungen in einer Messzelle zum Scale-up von Packungskolonnen
Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Fluidverfahrenstechnik und Wärme- und Stoffübertragung, 2021