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Anwendung von Anstaupackungen bei der CO2-Absorption in wässrigen Aminlösungen

Flechsig, S.; Sohr, J.; Schubert, M.; Hampel, U.; Kenig, E. Y.

Abstract

Kolonneneinbauten stellen einen wichtigen Bestandteil fluider Trennprozesse dar und haben einen erheblichen Einfluss auf die Prozessleistung. Anzustrebende Eigenschaften von Einbauten sind eine hohe Trenneffizienz bei gleichzeitig geringem Druckverlust sowie eine hohe Kapazität. In den vergangenen Jahrzehnten konnten erhebliche Fortschritte zur Verbesserung von Einbauten erzielt werden. In diesem Bereich zeigt die Entwicklung von Anstaupackungen (AP) ein wesentliches Potenzial zur Prozessintensivierung auf. Diese bestehen aus zwei alternierenden Lagen strukturierter Packungen mit unterschiedlicher spezifischer Oberfläche. Die untere Anstaulage weist eine geringere Lastgrenze als die darüber angeordnete Abscheidelage auf. AP werden üblicherweise zwischen den Flutpunkten der beiden Lagen betrieben, weshalb ein heterogenes Strömungsmuster entsteht. Dabei bildet sich oberhalb der gefluteten Anstaulage eine Sprudelschicht, die durch eine intensive Vermischung der Phasen geprägt ist und eine hohe Trennleistung erzielt.
Im Rahmen eines DFG-geförderten Forschungsprojekts gilt es nun, die Auswirkungen der einzelnen Strömungsregime von AP auf Fluiddynamik und Stofftransport separat zu untersuchen. Für diesen Zweck werden erstmalig Experimente an einer Absorptions-/ Desorptionsanlage durch bildgebende Messungen der Strömung in AP ergänzt. An der Universität Paderborn werden für verschiedene Design- und Betriebsparameter Technikumsversuche zur CO2-Absorption in einer wässrigen Monethanolamin-Lösung durchgeführt. Die Anlage ermöglicht die Aufnahme von Temperaturprofilen der Gasphase sowie von Konzentrationsprofilen beider Phasen. In Kooperation mit der Technischen Universität Dresden wird mittels ultraschneller Röntgentomographie ein detaillierter Einblick in die Phasenverteilung der verschiedenen Strömungszustände ermöglicht. Die bei beiden Untersuchungen anfallenden Messdaten sollen zur Erarbeitung von Korrelationen für Stoffübergang, Phasengrenzfläche, Holdup und Druckverlust genutzt werden, welche in einem rate-based-Model Verwendung finden. In dieser Arbeit werden neben einer Vorstellung des Vorhabens erste experimentelle Daten zur Absorption mit AP präsentiert.

  • Poster
    Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Mechanische Flüssigkeitsabtrennung, Kristallisation, Phytoextrakte, Adsorption, Extraktion, Fluidverfahrenstechnik und Membrantechnik, 08.-10.03.2017, Köln, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-27212