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Für Anwendungen, die ein hohes Maß an Sauberkeit erfordern, und für Systeme, die nicht zu Verstopfungen neigen, sind Gegenstromabsorber mit Füllkörperschüttungen weiterhin die bevorzugte technische Lösung. Füllkörperbetten haben eine lange Geschichte, die mit der anfänglichen Verwendung von Füllkörpern aus Keramikringen begann. Diese haben sich im Laufe der Zeit zu dem entwickelt, was wir heute als strukturierte Packungen kennen. Die kontinuierliche Produktentwicklung hat strukturierte Packungen in hocheffiziente Werkzeuge verwandelt, die die Leistung traditioneller Wirrpackungen ständig verbessern und optimieren.
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In der Vergangenheit wurden strukturierte Packungen vor allem in Destillations- und Rektifikationsprozessen eingesetzt. Aufgrund der Beschaffenheit dieser Prozesse, bei denen spezifische Einsatzstoffe und Temperaturen erforderlich sind, wurden hauptsächlich Metallblech- und Metalldrahtnetzpackungen verwendet.
Für Absorptions- und Desorptionsprozesse hingegen sind strukturierte Packungen aus Kunststoff die optimale Wahl, insbesondere Hochleistungstypen mit vertikalen Ein- und Auslasskanälen. Durch ihre leistungsfähige Konstruktion mit verschiedenen Kanalneigungen und Unterkonstruktionen sind sie optimal auf die spezifischen Anforderungen des Prozesses abgestimmt.
Brentwood liefert für diese Anwendungen verschiedene Typen von Massdek-Packungen aus thermoplastischen Kunststoffen. Massdek 250 HTC, eine Hochleistungspackung, bietet eine deutlich bessere Trennleistung als eine 25-mm-Füllkörperschüttung und einen deutlich geringeren Druckverlust als eine 50-mm-Füllkörperschüttung. Dies wurde in einer von einer unabhängigen Prüfstelle durchgeführten Studie experimentell bestätigt.
Fremdprüfungsanlage Oberhausen
Gemäß den AbsoDeso-Standards prüfte die Fremdprüfstelle die hydraulischen und trenntechnischen Eigenschaften der strukturierten Packungen mit einem Durchmesser von 600 mm in einer Versuchsanlage: Das Packungsbett der Versuchsanlage war 2135 mm hoch und bestand aus sieben Lagen. Bei den Versuchen wurden der trockene und der berieselte Druckverlust sowie der dynamische Hold-up hydraulisch ermittelt.
Der Trennversuch wurde mit dem System NaOH/CO2 zur Bestimmung der effektiven Stoffübergangsfläche und des Stoffübergangskoeffizienten und mit dem System NH3/H2SO4 zur Bestimmung des gasseitigen Stoffübergangskoeffizienten ßV auf der Gasseite durchgeführt.
Die Versuche und Auswertungen orientierten sich an den im AIF-Projekt 17116 N/1 „Standardisierung von Stofftransportmessungen bei der Absorption/Desorption“ entwickelten Methoden und Empfehlungen. Die im Prüfstand ermittelten Werte für den Packungstyp Massdek 250 HTC sind vergleichbar mit Hochleistungspackungen mit 45° Kanalneigungswinkel und mit einem 25-mm-Pall-Ring aus PP.
Die Messwerte waren eindeutig: Der Druckverlust des Packungstyps wurde im Vergleich zu Packungen mit 60° Kanalneigungswinkel und gleicher spezifischer Oberfläche um 40 % reduziert, während die Gasdurchsatzleistung um 15 % erhöht wurde. Im Vergleich zum 25-mm-Pall-Ring betrug der Trockendruckverlust der neuen Packung nur 10 % der Schüttung. Bei einer Anwendung mit einem Fv-Faktor von 3,0 Pa0,5 und einer Bewässerungsdichte von 20 m3/(m²h) betrug der spezifische Druckabfall für das Wasser-Luft-System nur 1,25 mbar/m, was den hydraulischen Eigenschaften einer 50-mm-Gitterpackung entspricht. Auch die Abscheideleistung war rund 20 % besser als die eines 25-mm-Pall-Rings.
Kleine Flächen mit hoher Leistung
Die Tests bestätigten bestehende Forschungsergebnisse: Die effektive Oberfläche wird nur in geringem Maße durch den Neigungswinkel der Kanäle beeinflusst [(Tsai, 2011) und (Mackowiak, 1999)]. Folglich ist der flüssigkeitsseitige Stoffübergangskoeffizient vergleichbar hoch wie der des Massdek 250 HTE. Der gasseitige Stoffübergangskoeffizient ist bei einem Neigungswinkel von 60° erwartungsgemäß etwas geringer als bei 45°, aber immer noch hoch. Damit eignet sich die Hochleistungspackung Massdek 250 HTC besonders für die chemische Wäsche mit dem Ziel einer maximalen Reinigungsleistung oder wenn Maßnahmen zur Erhöhung der Abscheideleistung und/oder des Durchsatzes erforderlich sind.
In Bezug auf Abscheideleistung und Druckverlust übertreffen die strukturierten Hochleistungspackungen alle Füllkörper mit vergleichbarer Spezifität. Diese Ergebnisse haben einen erheblichen Einfluss auf die Anlagentechnik.
Die verbesserte Leistung von Massdek 250 HTC ermöglicht den Einsatz kleinerer Apparate in neu geplanten Anlagen. Der deutlich reduzierte Druckverlust trägt ebenfalls zur Senkung der Gesamtbetriebskosten bei und der geringe gasseitige Druckverlust macht die Umrüstung bestehender Anlagen von Füllkörpern auf strukturierte Packungen von Massdek in kurzer Zeit wirtschaftlich.
