Trennleistungen von strukturierten Packungen im Miniplant- und Technikumsmaßstab

Die Dissertation untersucht experimentell und modellbasiert die Trennleistung und den Druckverlust nicht-perforierter, mikrostrukturierter Packungen in Rektifikationskolonnen vom Miniplant- bis zum Pilotmaßstab. Im Mittelpunkt stehen dabei der Einfluss des Kolonnendurchmessers, von Rand- und Wandeffekten sowie der Fluiddynamik auf die Trennleistung. Experimentelle Untersuchungen mit verschiedenen Stoffsystemen zeigen, dass bestehende Stoffübergangsmodelle durchmesserabhängige Effekte und Maßstabsübertragungen bislang nur unzureichend berücksichtigen. Die Ergebnisse belegen, dass sich mit zunehmendem Kolonnendurchmesser die Trennleistung deutlich verändert und Randphänomene, Wandbenetzung sowie Belastungseinflüsse insbesondere in kleineren Kolonnen eine wichtige Rolle spielen. Darüber hinaus zeigen die Untersuchungen Unterschiede zwischen organischen und wässrigen Gemischen sowie zwischen Vakuum- und Atmosphärenbedingungen. Der Vergleich etablierter Stoffübergangsmodelle verdeutlicht, dass deren Vorhersagegenauigkeit je nach Stoffsystem stark variiert. Auf Basis der gewonnenen experimentellen Daten wurde ein erweiterter Modellansatz entwickelt, der belastungsabhängige Korrekturfunktionen sowie Randspalt-, Randabweiser- und Wandeffekte berücksichtigt. Dadurch konnte die Vorhersage der Trennleistung verbessert und eine zuverlässigere Übertragung von Messdaten auf größere Technikums- und Industriemaßstäbe ermöglicht werden. Die Arbeit liefert damit einen Beitrag zur Optimierung der Auslegung und Skalierung von Rektifikationskolonnen.