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Abscheider
 

Abscheider mit und ohne Gestrick

Vermischen und trennen – vom Detail zum Apparat

Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik.

Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen.

Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen.

Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfenverhaltens (Koaleszenz, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. Hierzu wird ein numerischer rahmen erstellt, der es ermöglicht, die Phasengrenze eindeutig zu beschrieben, aber ebenso die disperse Partikelgrößenverteilung mittels kombinierter Klassen- und Momentenmethode aufzulösen. Die verwendeten Gestricke werden mittels Tomographie näher charakterisiert und die Modellansätze auf Basis von Detailuntersuchungen zur Benetzung und Abscheidung erweitert bzw. neu entwickelt.

Am Ende erfolgt ein Abgleich der Simulationsmethodik mit Pilotmaßstabexperimenten.