Verbundvorhaben: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern (ERICAA); Teilvorhaben: Versuche, Kenngrößen-Messung und CFD-Analyse zur Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen
Zeitraum
2016-06-01 – 2019-05-31
Bewilligte Summe
189.861,98 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET1391A
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - mechanische und thermische Trennverfahren [EA3208]
Verbundvorhaben
01168585/1 – ERICAA: Energie- und Ressourceneinsparung durch innovative und CFD-basierte Auslegung von Flüssig/Flüssig-Schwerkraft-Abscheidern
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN2)
Förderprogramm
Energie
Die Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen in Schwerkraft-Abscheidern ist eine weitverbreitete und zwingende Standardoperation in der Verfahrenstechnik. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn zweiphasige Gemische aus organischen und wässrigen Flüssigkeiten getrennt werden müssen, z.B.: Kohlenwasserstoffe/Wasser bei der Mineralölverarbeitung; Lösungsmittel/Wasser in der Produktion von Kunststoffen, Farben, Kautschuken, Pflanzenschutzmitteln, Vitaminen, Lebensmitteln und deren Vor- und Koppelprodukten; Methylester/Glyzerin bei der Biokraftstoffproduktion. Typischerweise kommen für die Abscheider Behälter mit einem Durchmesser von 0,5 - 5 m und einer Länge von 3 - 30 m zum Einsatz. Je nach Werkstoff und Druckstufe ist mit Behälterkosten von ca. 20.000 € bis zu 1.000.000 € zu rechnen. Ziel des Vorhabens ist es, mittels Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) einen praxisgerechten Standard zu entwickeln, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf - und damit die partielle Verweilzeitverteilung - in beliebigen Abscheidern zu berechnen. Durch die zusätzliche Implementierung des Tropfen-Verhaltens (Koaleszenz, Phasengrenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Auslegung, Konzeption, Bau d. Versuchsanlage (VA) und Tropfenerzeugung. Wahl d. verfahrenstechnischen Randbedingungen u. d. Stoffsysteme. Adaption d. hauseigenen VA DN150 für Vorversuche für Messtechnik, Pilotversuche mit VA. AP2: Wahl d. Stoffsysteme für Absetzversuche (AV). Entwicklung, Simulation, Optimierung d. Fluent-Modells für Flüssig/Flüssig-AV, einschl. Schnittstelle für Koaleszenz. AP3: Netzerstellung in Fluent von VA u. ergänzenden Geometrien. Versuche u. CFD-Rechnungen mit Dispersionen (ohne Koaleszenz). Optimierung d. CFD-Modells, Validierung d. Messtechnik. AP4: Implementierung d. Koleszenz in Fluent. Optimierung u. Validierung d. Koaleszenzmodells. Eignungstest d. CFD-Tools. Aufbereitung d. Ergebnisse u. Dokumentation.
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