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Teilvorhaben: Versuche, Kenngrößen-Messung und CFD-Analyse zur Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen

Das Projekt "Teilvorhaben: Versuche, Kenngrößen-Messung und CFD-Analyse zur Trennung von Flüssig/Flüssig-Gemischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Franken Filtertechnik KG durchgeführt. 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 und 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 und ergänzenden Geometrien. Versuche und CFD-Rechnungen mit Dispersionen (ohne Koaleszenz). Optimierung d. CFD-Modells, Validierung d. Messtechnik. AP4: Implementierung d. Koaleszenz in Fluent. Optimierung und Validierung d. Koaleszenzmodells. Eignungstest d. CFD-Tools. Aufbereitung d. Ergebnisse und Dokumentation.

Teilvorhaben: Analyse und Modellierung von Flüssig/Flüssig-Strömungen unter Berücksichtigung des Koaleszenzverhaltens

Das Projekt "Teilvorhaben: Analyse und Modellierung von Flüssig/Flüssig-Strömungen unter Berücksichtigung des Koaleszenzverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Verfahrenstechnik durchgeführt. 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. AP 1 Entwicklung, Design und Betrieb einer standardisierten Testanlage DN 150 AP 2 Entwicklung eines Eichgerätes zur schnellen und einfachen Beurteilung und Charakterisierung des Trenn- und Koaleszenzverhaltens verschiedener Stoffsysteme AP 3 Entwicklung und Anwendung v. CFD-Modellen für die Modellierung der 2-phasigen Strömungen AP 4 Validierung und Optimierung der CFD-Modelle mit speziellen Vergleichsversuchen in der Testanlage DN 150. Details s. Anlage.

Teilvorhaben: Downsizing und Abscheidehilfen

Das Projekt "Teilvorhaben: Downsizing und Abscheidehilfen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Raschig GmbH durchgeführt. 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, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP 1: Dimensionierung Einströmverteiler, Auslegung der Abscheidehilfen Gestrick, Platten und Füllkörper, Hilfestellung bei der Ausarbeitung Anlagen und Stoffsysteme AP 2: Überprüfung der vorhandenen CFD Open Foam Modelle inwieweit diese angewandt werden bzw. modifiziert werden müssen. AP 3: Anwendung der opt. Modelle zu den einzelnen Teilbereichen des Abscheiders. AP 4: Downscaling der Ergebnisse mit Überprüfung der CFD Modelle.

Teilvorhaben: Aufbau und Inbetriebnahme der kontinuierlichen Versuchsanlagen. Aufbau der CFD Modelle sowie Validierung

Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Inbetriebnahme der kontinuierlichen Versuchsanlagen. Aufbau der CFD Modelle sowie Validierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik durchgeführt. 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, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Aufbau Testanlage: kontinuierlicher Betrieb; Messtechnik: Erfassung der Tropfengrößen und -verteilung AP2: Charakterisierung von: Zulauf in den Abscheider, Stoffdaten, Tropfengrößenverteilung, Koaleszenzverhalten, etc.; Entwicklung Eichgerät, -verfahren zur Bestimmung des Trennverhaltens und der Auslegungsgrößen für die Abscheider-Berechnung/Simulation AP3: Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten CFD-Modells zur Beschreibung der Strömung in einem Abscheider; Analyse unterschiedlicher Ein-/Austritts-Geometrien, Validierung der 1-/2-phasigen Strömung in Experimenten AP4: Erweiterung des Strömungsmodells mit einem Koaleszenzmodell, Validierung des vollständigen Strömungs-/Koaleszenzmodells im Experiment und in Betriebsanlagen.

Teilvorhaben: Inbetriebnahmeunterstützung, CFD-Support und Validierungsversuche

Das Projekt "Teilvorhaben: Inbetriebnahmeunterstützung, CFD-Support und Validierungsversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer AG durchgeführt. 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, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. Die Arbeitsinhalte der Bayer Arbeitsgrupe Process Technologies finden sich in allen Arbeitspaketen wieder. Neben den unterstützenden Arbeiten zur Erstellung und Inbetriebnahme der Pilotanlagen erfolgt in AP 1 und AP 2 die Mitarbeit bei der Konzeption auch die Validierung der standardisierten Versuchseinrichtungen mit einem technischen Stoffsystem zur Bestimmung des Trennverhaltens. Neben der Begleitung der theoretischen Arbeiten zu dem Themenblock 'CFD-Modellierung und Simulation' liegt ein weiterer Schwerpunkt der Bayer-Aktivitäten in Validierungsversuchen in der Pilotanlage DN100 mit dem Testsystem sowie mit einem technischen System. Abschließend soll die Anwendung der Methode und Modelle für einen technischen Abscheider gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Covestro erfolgen.

Teilvorhaben: Anwendung und Validierung der CFD-basierten Auslegungsmodelle unter industriellen Gesichtspunkten

Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendung und Validierung der CFD-basierten Auslegungsmodelle unter industriellen Gesichtspunkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lanxess Deutschland GmbH durchgeführt. 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, Phasen-grenzen) soll auch die Berechnung des Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht werden. AP1: Aufbau Testanlage: kontinuierlicher Betrieb; Messtechnik: Erfassung der Tropfengrößen und -verteilung AP2: Charakterisierung von: Zulauf in den Abscheider, Stoffdaten, Tropfengrößenverteilung, Koaleszenzverhalten, etc.; Entwicklung Eichgerät, -verfahren zur Bestimmung des Trennverhaltens und der Auslegungsgrößen für die Abscheider-Berechnung/Simulation AP3: Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten CFD-Modells zur Beschreibung der Strömung in einem Abscheider; Analyse unterschiedlicher Ein- Austritts-Geometrien, Validierung der 1-/2-phasigen Strömung in Experimenten AP4: Erweiterung des Strömungsmodells mit einem Koaleszenzmodell, Validierung des vollständigen Strömungs-/Koaleszenzmodells im Experiment und in Betriebsanlagen.