Chemie lngenieur Technik (69) 5 I 9 7 5 . 5L?-5:Q ')01)! 285X:97050S -06411 I1 7.50 +.50/0

VC- Ver agsgerellscnaft mbH, D-69469 Weinheim, 1997

Dualflex, ein neuer Hochleistungsboden

R E I N H A R O B I L L E T *

Dualflex-Boden [ 11 sind wie Dualflow- Boden Stoffaustauschboden ohne se- parate Ablaufkanale f i r die Fliissig- keit. Durch besondere, in die Boden- offnungen eingesteckte Abdeckvor- richtungen, bestehend aus einem un- teren Zylinderabschnitt mit schlitzarti- gen Offnungen und Leitschlaufen fur den Phasendurchtritt und einem ent- sprechend ausgebildeten oberen Zy- linderabschnitt, der wie bei den be- kannten Varioflex-Boden [2] durch eine Abdeckhaube nach oben abge- schlossen ist und in dessen Inneren

Abbildung 1. Schematische Darstellung des fluiddynamischen Wirkungsprinzips eines Dualflex- und eines Dualflow-Bodens durch Kennzeichnung der Stromlinien von Gas und Fliissigkeit.

sich ein beweglicher Ventilteller befindet, wird eine Anpas- sung des Bodenoffnungsverhaltnisses an die Phasenbela- stung erreicht (s. Abb. 1).

Mit einer solchen Ausfuhrung ist ein direktes Durchregnen der Fliissigkeit ohne vorherige Durchmi- schung mit dem Dampf bm. Gas praktisch ausgeschlossen. Im Vergleich zum traditionellen Dualflow-Boden ergibt sich somit ein intensiver Phasenkontakt, und es ist folglich ein entsprechend hoherer Bodenwirkungsgrad (s. Abb. 2) sowie ein groserer trenneffektiver Belastungsbereich beim Dual- flex-Boden zu envarten. Dies wurde durch Versuche [3] rnit einer Technikumsanlage bestatigt (s. Abb. 3).

Weitere umfassende experimentelle Untersu- chungen wurden rnit dem Ziel durchgefiihrt, die Leistungs- fahigkeit des Dualflex-Bodens im Vergleich zu anderen Stoffaustauschboden festzustellen [4, 51. Dabei zeigte sich, daR der Dualflex-Boden erst bei verhiiltnismasig hohen Belastungen seine beste Wirksamkeit entfaltet, bei denen herkommliche Querstromboden mit Ablaufschachten, wie z. B. Sieb-Boden und Varioflex-Boden, aufgrund des Mit-

Tabelle 1. Prorentuale Einsparung an Bodenflache Kolonnenmantelflache AA, bei Verwendung von Dualflex- Boden anstelle von Sieb-Boden.

und an

Dualflex - Boden Dualflow - Boden

Bedingungen uL = 10 m3/(m2h),ET = 0,7, T, = 0 , 5 m

Arbeitsprinzip Querstrom Gegenstrom Stoffaustauschboden Sieb Dualflex

[%I 9 27 F ( m - l / 2 s-l kg1'2] 1.5 2,76 d s , D ~ a l f l e x ' ~ 5 . Sieb 0,736

M, 1x1 26 MT [%I 45

* Prof. Dr.-Ing. R . B I L L E T . Institut fur Thermo- und Fluiddynamik, Ruhr- Universitat Bochum, D-44780 Bochum.

Gas

) 1

Abbildung 2. Vergleich der Wirksamkeit von Dualflex- und Dualflow- Boden.

K 3 O P 5 p 7 - E 0,4 'Z NH,-Luft/H,O. 1 bar, 20°C, cp = 27%, Ts = 0,5 m K

C

-0

c 2 0,8- I @ Dualflex-Boden 0 0,7 m I

1 I

,.vT 'Dualflow-Boden j 1

z/,,, 'c ~ uL I 10 m3/mzh 1

/ b 2 2 3 3 0 , 4 ~ v 1 3

Gasbelastungsfaktor F, [m-1/2s~1kg"2]

reisens von Fliissigkeit ihre Effektivitat bereits wieder ver- lieren (s. Abb. 4).

Wegen dieser Eigenschaft ist der Dualflex-Boden eine hervorragende Alternative eines Hochleistungsbodens, der bei Kolonnenumriistungen zum Zwecke der Durchsatz- steigerung bei Aufrechterhaltung der Wirksamkeit in Be- tracht gezogen werden sollte. Aber auch bei Neuplanungen von Trennkolonnen kann der Dualflex-Boden in die engere Wahl kommen, sofern die durch die Aufgabenstellung fest- gelegten Fliissigkeits/Gas-Verhaltnisse fur seinen Einsatz sprechen (s. Tab. 1).

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I I uL = 10[m3/(m2h)] 10

I-

\

l4 DLalflex-Boden

~ = 2 7 %

_ _ _ . - U Sieb-Boden 2 0,s- c p = g % NH,-Luft/H20, 1 bar, 20 OC, T, = 0,5 rn

5 . 650-653 C VCH Veriagrgere"sc\a": mi". 3-5?L.5! l?ie.?;e.--. '??: 0O0Ii-28LiXf9 705:15-0610 '$1.7 50+.51'0

Abbildung 3. Grenzbelastungslinien von Dualflex-Boden fur den Arbeits- bereich mit einer Trennwirkung 2 70 %.

3 2 I\ Dualflex-Bolden. cp 27 %.IT, = 015 m I

NH,-Luft/H,O, 1 bar, 20 O C ! 1 I I i 0

0 10 20 30 40 50 60 70 Flussigkeitsbelastung uL[m3/(m2 h)]

Abbildung 4.

- Erfahrungen mit den dynamischen Simulatoren DIVA, gPRoMs und ABACUS

L A R S u . K R E U L , G R E G O R F E R N H O L Z , A N D R Z E J G O R A K U N D

S E B A S T I A N E N G E L L *

Herrn Professor Dr.-lng. A L F O N S V O G E L P O H L zum 65. Geburtstag

1 Problemstellung Bei der Auslegung verfahrenstechnischer Prozesse bedient man sich haufig traditioneller ProzeBsimulatoren (z. B. Aspenplus), die den Anwender relativ schnell in die Lage versetzen, eine Vielzahl von Standardoperationen zu unter- suchen. Aufgrund ihrer beschrankten Flexibilitat eignen sich diese Programme allerdings kaum fur die Betrachtung innovativer Verfahren und besonderer Betriebs- und Rege- lungsstrategien einschlieBlich der diskontinuierlichen Pro- duktion. In solchen Fallen wird daher auf sogenannte gleichungsorientierte Modellierungsplattformen bzw Solver zuriickgegriffen, die sowohl symbolische Modellierungspra-

chen zur einfachen Implementie- rung benutzerdefinierter Glei-

Vergleich derwirksamkeit von Dualflex-, Varioflex- und Sieb-Boden.

Literatur Kurzbericht uber Dualflex-Boden aus AnlaR der ACHEMA 1994. Stahl Apparate- und Geratebau GmbH, 68519 Viernheim. Hersteller Stahl Apparate- und Geratebau GmbH, 68519 Viernheim. Experimentelle Untersuchungen im Institut fur Thermo- und Fluiddynamik der Ruhr-Universitat Bochum 1990-1994.

Beitrag zum 4th Japan-Korea Symposium on Separation Technology, Tokyo 1996. BILLET, R. Vortrag auf dem AIChE Annual Meeting Chicago 1996.

BILLET, R.

chungssysteme besitzen als auch die notwendigen numeri- schen Routinen zu deren Losung, so daB sie die Funktion eines dy- namischen Simulators uberneh- men konnen. Traditionell werden auch hier kommerzielle Soft- warepakete (z. B. Speedup) ange- wandt. Trotz ihrer Bedeutung sind die Einsatzmoglichkeiten dieser Systeme allerdings auf- grund einiger Unzulanglichkei- ten begrenzt. Aus diesem Grund entstanden im universitaren Be- reich interessante Alternativen wie DIVA [l] und vielverspre- chende Neuenhvicklungen wie

Nach Wissen der Autoren wurden bisher keine vergleichenden Bewertungen dieser Programmpakete ver- offentlicht, die den Einstieg in ihre Nutzung erleichtern konnten. Der vorliegende Beitrag bemuht sich, diese Lucke

gPROMS [Z] und ABACUSS [3].

......................................................... .......... ................. . ...... ..... ..... * Dip1.-Ing. L . u. K R E U L , Lehrstuhl fur Thermi- sche Verfahrenstechnik, Fachbereich Che- mietechnik, Universitat Dortmund, D-4422 1 Dortmung, Dip1.-Ing. G. FERNHOLZ, Lehrstuhl fur Anlagensteuerungstechnik; Fachbereich Chemietechnik, Universitat Dortmund, D-44227 Dortmund; Prof. Dr.-Ing. A . G O R A K , Lehrstuhl fur Thermische Verfahrenstechnik, Universitat GH Essen, Fachbereich fur Maschinenwesen, D-45141 Essen; Prof. Dr.- Ing. 5 . ENGELL, Lehrstuhl fur Anlagensteue- rungstechnik. Fachbereich Chemietechnik, Universitat Dortmund. D-44227 Dortmund.