Untersuchung der Rektifikation viskoser Gemische in Packungskolonnen basierend auf tomographischen Messmethoden

Trotz einer weiten Verbreitung in industriellen Prozessen ist die Rektifikation von viskosen Gemischen noch nicht systematisch untersucht. Theoretische Modelle zur Bestimmung der Trennleistung sind in der Regel an niedrigviskose Testsysteme angepasst und ihre Anwendung für hochviskose Flüssigkeiten ist unzuverlässig. Das hat zur Folge, dass Rektifikationskolonnen für Trennaufgaben mit viskosen Gemischen häufig überdimensioniert sind und unnötig hohe Investitions- und Betriebskosten in Kauf genommen werden. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Modells auf Basis von Hydrodynamischen Analogien zur theoretischen Bestimmung der Trennleistung bei der Rektifikation viskoser Gemische. Dazu wurde die Strömung von viskosen Flüssigkeiten in strukturierten Packungen mit Hilfe von Röntgentomographie untersucht und eine neue Methode zur verbesserten Darstellung der tomographischen Bilder entwickelt. Ein Modellierungsansatz zur Beschreibung des Stoff- und Wärmetransports in fluiden Trennprozessen wurde so erweitert, dass er zur Untersuchung der Rektifikation von viskosen Polymerlösungen genutzt werden kann. Dabei wurde neben den Ergebnissen der tomographischen Untersuchungen auch Messungen an einem neuartigen Versuchsaufbau zur Trennleistungsmessung von Systemen mit nichtverdampfenden Komponenten berücksichtigt. Abschließend erfolgte ein Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentellen Daten und eine Simulationsstudie zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Parameter auf die Trennleistung.