ISBN 978-3-8439-1434-5

978-3-8439-1434-5, Reihe Verfahrenstechnik

Ulf Brinkmann
Modellierung reaktiver Trennprozesse in Apparaten mit strukturierten Einbauten

173 Seiten, Dissertation Universität Paderborn (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das Potenzial reaktiver Trennprozesse für die Verfahrenstechnik wird heute nur ansatzweise ausgeschöpft. Eine Ursache besteht darin, dass leistungsfähige strukturierte Kolonneneinbauten noch nicht optimal an die Anforderungen dieser Verfahren angepasst wurden. Geeignete Prozessmodelle helfen sowohl bei der Entwicklung und Optimierung von Kolonneneinbauten als auch bei der Apparateauslegung und der Erweiterung der Einsatzgebiete für reaktive Trennungen. Bei der Auswahl der Modellierungsansätze steht die Form der Mehrphasenströmung im Mittelpunkt. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit verschiedener Ansätze mit Prozessen unterschiedlicher fluiddynamischer Komplexität untersucht. Für die Beschreibung der Anstaupackung, einer Strukturpackung, die ein sehr heterogenes Strömungsbild verursacht, wird ein semiempirischer Ansatz entwickelt. Die Modellierung verschiedener fluiddynamischer Zustände, welche sich in Teilbereichen der Kolonnen ausbilden, basiert auf einer Analogie zu Kolonnen mit Siebböden. Weiterhin wird die chemische Absorption in konventionellen Strukturpackungen betrachtet. Zur Modellierung eignet sich ein Ansatz basierend auf hydrodynamischen Analogien (HA) zwischen realer Fluiddynamik und regelmäßig angeordneten, gleichförmigen Strömungsmustern. Ein Fokus muss hier auf die Beschreibung der turbulenten Gasströmung gelegt werden. Das HA-Modell kann schließlich auch verwendet werden, um einen reaktiven Strippprozess in monolithischen Einbauten darzustellen. Von Bedeutung ist dabei zusätzlich die Modellierung einer durchströmten, porösen Katalysatorschicht.