Umsetzung des Anstauprinzips in Füllkörperkolonnen – Untersuchungen zur Hydrodynamik und Trennleistung

Erstmalig wurde im Rahmen dieser Arbeit die Umsetzung des innovativen Anstauprinzips in Füllkörperkolonnen verifiziert. Dazu können die Füllkörper unterschiedlicher spezifischer Oberfläche im Kolonnenvolumen einerseits separat alternierend übereinander geschichtet (≡ Anstaufüllkörperschichtung) oder homogen vermischt (≡ Füllkörpermischung) werden. Das ermittelte Betriebsverhalten beider Varianten ist stationär und reproduzierbar.
An einer Füllkörpermischung wurden experimentelle Untersuchungen zur Hydrodynamik und zur Trennleistung durchgeführt und ausgewertet. Die Ergebnisse bestätigen die Anstauung der Flüssigphase, welche jedoch nicht gleichmäßig über den Kolonnenquerschnitt verteilt, sondern lokal begrenzt ist. Eine Methode zur mathematischen Beschreibung der Fluiddynamik von Füllkörpermischungen in Analogie zu der von konventionellen Füllkörperschüttungen wird vorgestellt, angewendet und bewertet.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Umsetzung des Anstauprinzips in Anstaufüllkörperschichtungen. Dazu wurden in ausführlichen experimentellen Untersuchungen die Hydrodynamik und die Trennleistung unterschiedlicher Aufbauvarianten von Anstaufüllkörperschichtungen ermittelt, welche sich in der verwendeten Füllkörperkombination (Füllkörpergröße und -bauart) und dem konstruktiven Aufbau unterschieden. Eine ausführliche Betrachtung der Messunsicherheiten und die zugehörige Fortpflanzungsrechnung, eine systematische Untersuchungen zum Einfluss des Aufbaus auf die Charakteristik sowie zur Maldistribution wurden im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt und ausgewertet.
Abschließend wurden zwei Ansätze zur mathematischen Beschreibung der Fluiddynamik von Anstaufüllkörperschichtungen entwickelt, angewendet und bewertet.