Kompakt-Wärmetauscher in Destillationsprozessen
Die wachsende Notwendigkeit einer möglichst wirtschaftlichen Nutzung von Energie hat bei den modernen Industriebetriebe die Motivation zum Einsatz energieeffizienterer Technologien steigen lassen. Ein Beispiel hierfür sind Kompakt-Wärmetauscher, die sich in der verfahrenstechnischen Industrie ausgezeichnet als Kondensatoren einsetzen lassen. Allerdings ist zu ihrer sachgerechten Integration in die Destillationsprozesse ein Redesign sowohl der Anlage als auch der Prozesse unabdingbar. Eine wichtige Voraussetzung für ein Verbesserung der konstruktiven Auslegung von Wärmetauschern ist ein fundiertes Verständnis für das grundlegende thermische und mechanische Verhalten dieser Anlagenkomponenten in Verbindung mit Prozessflüssigkeiten. Aus diesem Grund wurden in diesem Projekt zahlreiche Tests im Zusammenhang mit dem Betrieb von Wärmetauschern in Verbindung mit verschiedenen reinen und gemischten Kohlenwasserstoffen durchgeführt. Insgesamt wurden fünf Testserien durchgeführt. Bei dreien wurden reine Flüssigkeiten (Pentan, Butan und Propan) verwendet, bei zwei anderen Serien dagegen unterschiedliche Flüssigkeitsmischungen (z.B. aus Butan und Propan). Im Rahmen der Tests wurde außerdem die Totalkondensation unter realen Strömungsbedingungen sowohl an Fallfilm- als auch an Rücklauf-Kondensatoren untersucht. Das Projekt führte zu einer gründlichen Analyse der grundlegenden Mechanismen des Wärme- und Massentransports in einer idealisierten, kompakten Geometrie. Die über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen erreichten thermischen Leistungen eines Kompakt-Wärmetauschers während der Kondensation sind repräsentativ für einen Industriebetrieb. Besonders die lokalen Messungen des Wärmetransports sind ausgesprochen nützlich für die Entwicklung eines Vorhersagemodells für den Prozess der Rücklaufkondensation. Somit dürfte auch das neue Modell, das für die Kondensation von reinen Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemischen in einem kompakten Wärmetauscher entwickelt wurde, die Anwendung von Kompakt-Wärmetauschern in der Verfahrenstechnik fördern.
