Partieller Einsatz von teilweise gefluteten Packungen

Ein Weg zur Reduzierung des hohen Energiebedarfs thermischer Trennverfahren ist die Prozessintegration. Ein Beispiel dafür ist die Integration verschiedener Strömungsformen in einem Trennapparat durch den Einsatz von Anstaupackungen, wodurch eine Erhöhung der Trennleistung im Vergleich zu Strukturpackungen erzielt wird. Anstaupackungen bestehen aus zwei alternierend angeordneten Lagen von industriell verfügbaren Standardpackungen mit unterschiedlichen spezifischen Oberflächen. Die untere Anstaulage weist eine geringere Lastgrenze als die darüber angeordnete Abscheidelage auf, wodurch im Betrieb zwischen den Flutpunkten
beider Lagen ein heterogenes Strömungsmuster entsteht. Dabei bildet sich in der gezielt gefluteten Anstaulage eine bis in die Abscheidelage hineinreichende Sprudelschicht, die durch eine intensive Phasenvermischung und große
Phasengrenzflächen geprägt ist.
Um die Leistungscharakteristik von Anstaupackungen mit der von anderen Einbauten vergleichen zu können, wurde in einer vorherigen Arbeit [1] ein rate-based-Modell entwickelt, welches die Auswirkungen der belastungsabhängig auftretenden Regime in Anstaupackungen berücksichtigt. Basierend auf experimentellen Daten zur CO2-Absorption mit wässrigen Aminlösungen im Technikumsmaßstab sowie tomographischen Untersuchungen wurden Abhängigkeiten der modellspezifischen Parameter identifiziert und anschließend regimespezifisch ins Modell implementiert. Mittels Prozesssimulationen der CO2-Absorption aus Abgasen gasbefeuerter Kraftwerke im industriellen Maßstab werden im Rahmen dieser Arbeit Anstaupackungen und Strukturpackungen hinsichtlich der benötigten Kolonnenabmessungen und des zu überwindenden Druckverlustes verglichen. Um eine abschließende Bewertung durchzuführen, wurden mithilfe von Aspen Process Economic AnalyzerTM die Anlagen- und Betriebskosten für die CO2-Abscheidung bestimmt. Zusätzlich wurde zur Ermittlung eines optimalen Designs der Einfluss der wesentlichen Geometrieparameter von Anstaupackungen auf die Kosten untersucht.
[1] S. Flechsig, J. Sohr, M. Schubert, U. Hampel, E.Y. Kenig, Chem. Eng. Trans., 2018, 69, 169-174, DOI: 10.3303/CET1869029.