ISBN 9783843957335

978-3-8439-5733-5, Reihe Technische Chemie

Rouven Loll
Liquid Distribution in 3D-Printed Zickzack Packings for RPBs

109 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2025), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Rotierende Stoffaustauschmaschinen (RPBs) werden sowohl im akademischen als auch im industriellen Umfeld zunehmend für Trennverfahren eingesetzt. Allerdings gibt es immer noch Wissenslücken in Bezug auf die Fluiddynamik, die unser Verständnis des Stofftransportes in RPBs einschränken. Ziel dieser Arbeit war es, unser Verständnis verschiedener Aspekte der Fluiddynamik in RPBs zu verbessern und klare Design- und Betriebsrichtlinien für RPB Hersteller und -Betreiber aufzustellen, um eine bestmögliche Leistung zu erzielen. Während sich die meisten bisherigen Untersuchungen zur Fluiddynamik in RPBs auf einfache poröse Packungen konzentriert haben, wird in dieser Arbeit das Zickzack-Packungsdesign untersucht, eine der neuesten und fortschrittlichsten Packungskonfigurationen für RPBs. Es wurden Gas- und Flüssigkeits-Bypässe zwischen Packung und Rotorscheiben identifiziert, die einen erheblichen Einfluss auf den Stofftransport und den Druckverlust im RPB haben. Durch gezieltes Implementieren von Dichtungen in die Rotorkonstruktion konnten Bypässe vermieden und die Trennleistung des RPBs erhöht werden. Es wurden Richtlinien für die Herstellung und das Scale-up von Zickzack-Packungen entwickelt. Die Fluiddynamik im Inneren des RPBs wurde mit verschiedenen analytischen Methoden wie Gammastrahlen Computertomographie und Messungen des nassen Druckverlustes detailliert charakterisiert. Das Fluten des RPBs bei niedrigen Drehzahlen wurde untersucht und es wurden präventive Betriebsgrenzen für den Betrieb von RPBs mit Zickzack-Packungen abgeleitet. Ab einer bestimmten Drehzahl, abhängig von den verarbeiteten Prozessströmen, sorgt die ZZ-Packung für eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung im Packungsvolumen und ermöglicht einen maximalen Stoffaustausch, was am Beispiel der Entgasung mit Stickstoff im Gegenstrom im RPB gezeigt wurde. Mit abnehmender Drehzahl war eine zunehmende Flüssigkeitsfehlverteilung zu verzeichnen.