Einsatz einer miniaturisierten Destillationsmesszelle zur Charakterisierung strukturierter Packungen

Angesichts der Klimaziele im Rahmen des Klimaschutzplans 2050 rückt die Steigerung der Energieeffizienz in energieintensiven Industrien, wie der Chemie- und Pharmaindustrie, zunehmend in den Fokus. Thermische Trennverfahren, insbesondere die energieaufwendige Rektifikation, dominieren dabei mit einem Anteil von rund 90 % aller großtechnisch eingesetzten Trennprozesse. 

Um diese Prozesse gezielter auslegen und energieeffizienter betreiben zu können, ist ein vertieftes Verständnis der Fluiddynamik und des Stoffübergangs in Packungskolonnen erforderlich. Insbesondere die Fehlverteilung der Flüssigkeit (Maldistribution) hat einen erheblichen Einfluss auf die Trennleistung und führt in der Praxis häufig zu erhöhten Sicherheitszuschlägen bei der Kolonnenauslegung. Ziel ist es, diese Unsicherheiten zu reduzieren und eine genauere Auslegung zu ermöglichen.

 Ein zentrales Werkzeug stellt die an der Ruhr-Universität Bochum entwickelte miniaturisierte Destillationsmesszelle dar, mit der die Trennleistung strukturierter Packungen unter realitätsnahen Bedingungen im Labormaßstab untersucht werden kann. Die Messzelle ermöglicht detaillierte Untersuchungen der Flüssigkeitsverteilung sowie der Stoffübergangsvorgänge auf kleinskaligem Raum und liefert so wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten im großtechnischen Maßstab.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Erstellung einer praxisnahen Richtlinie zum Aufbau der Miniaturmesszelle. Ziel dieser Richtlinie ist es, die Übertragbarkeit der entwickelten Methodik zu erleichtern und die Anwendung innovativer Messtechnik gezielt zu fördern.

Die Erkenntnisse aus den Messungen bilden die Grundlage für ein fundiertes Scale-Up in den industriellen Maßstab. So sollen auf Basis präziser Labordaten Packungskolonnen künftig gezielter ausgelegt und gleichzeitig sowohl die Energieeffizienz als auch die Betriebssicherheit industrieller Prozesse verbessert werden.