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Vineet Vishwakarma
Experimental Thermal Fluid Dynamics
v.vishwakarmaAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 3778

Dr. Markus Schubert
Experimental Thermal Fluid Dynamics
m.schubertAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2627
Fax: +49 351 260 - 2383

Einfluss der Fluiddynamik auf die Trenneffizienz von Kolonnenböden

Die Destillation ist ein entscheidender Prozessschritt in der chemischen Industrie. Ungefähr die Hälfte aller Destillationskolonnen wird aufgrund deren Einsatzflexibilität mit Querstromböden ausgestattet. Aufgrund der hohen Investitions- und Betriebskosten von Kolonnen, ist eine möglichst genaue Abschätzung der Trenneffizienz eine Voraussetzung für die gezielte Verbesserung der Trennleistung (z.B. durch Designoptimierung oder Revamps) sowie für die Reduktion zusätzlicher Böden, die Ungenauigkeiten bei der Auslegung Rechnung tragen.

Bei Kolonnenböden sind der Grad der Flüssigphasenvermischung und die sich ausbildenden Strömungsstrukturen entscheidend für die Trennwirkung. Insbesondere die Ausprägung von Strömungskanälen, Bypässen und Rückströmungen sowie Zirkulationsgebieten und Totzonen verschlechtern die Trennwirkung entsprechend.

Durch die jüngsten Fortschritte bei der Mess- und Bildgebungstechnik lassen sich Strömungsstrukturen und das Mischverhalten in Bodenkolonnen nun mit hoher örtlicher und zeitlicher Präzision untersuchen und charakterisieren. Dafür wurde am HZDR eine Kolonne mit zwei Siebböden und Gittersensorik (52 × 64) instrumentiert.



Gleichzeitig werden Modellierungskonzepte entwickelt, um die Trenneffizienz von Kolonnenböden zu quantifizieren. Diese Ansätze werden insbesondere verwendet, um das Trennverhalten unter Einfluss von Fehlverteilungen zu bewerten.



Förderung

Deutscher Akademischer Austauschdienst e. V. (DAAD, 91563198)

Referenzen

  • V. Vishwakarma, M. Schubert, U. Hampel (2017)
    Assessment of separation efficiency modeling approaches pertaining to flow and mixing patterns on distillation trays
    Chemical Engineering Science, submitted.
  • M. Schubert, M. Piechotta, M. Beyer, E. Schleicher, U. Hampel, J. Paschold (2016)
    An imaging technique for characterization of fluid flow pattern on industrial-scale column sieve trays
    Chemical Engineering Research and Design 111, 138-146.
  • V. Vishwakarma, M. Schubert, U. Hampel (2017)
    Effect of flow non-idealities on tray efficiency
    Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik, 8-10. März 2017, Köln.
  • V. Vishwakarma, M. Schubert, U. Hampel (2016)
    Distillation tray efficiency modeling: a forgotten chapter
    Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik, 16-17. März 2016, Garmisch-Partenkirchen.

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Vineet Vishwakarma
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