Artesis Hogeschool Antwerpen

Zwaartepunt (Micro)reactortechnologie

 

Abstract: Omwille van de eenvoudige constructie en de gunstige werkingseigenschappen kennen de vullings- of gepakte kolommen vele industriële toepassingen in de moderne chemische procestechnologie. Denken we maar aan de zuivering van schadelijke gasstromen in een gepakte absorptiekolom, het behandelen van afvalwaterstromen in een gepakte extractie-kolom en het scheiden van de meest complexe mengsels in gepakte destillatiekolommen. Een gepakte kolom is gevuld met een geschikt vulmateriaal, de vloeistofstroom wordt aan de top van de kolom ingebracht en stroomt over het vulmateriaal. De gasstroom of dampstroom wordt onderaan in de kolom gestuurd zodat een tegenstroomprincipe bekomen wordt.
In een gepakte kolom zorgt stroming over het vulmateriaal bijgevolg voor een goed contact tussen de twee fasen, zodat stofuitwisseling kan plaatsgrijpen en een thermodynamisch evenwicht kan bereikt worden. De kennis van de stromingskarakteristieken of de hydrodyna-mische karakteristieken van een pakking is dus van zeer groot belang bij het ontwerpen van nieuw pakkingsmateriaal en nieuwe pakkingsstructuren. De computer, en vooral de daarvoor ontwikkelde software, biedt de laatste decennia grootse mogelijkheden tot beter inzicht in de-ze materie. Een groot aantal fundamentele vragen wacht echter nog op een antwoord. De studie van stroming van vloeistoffen en gassen is dan ook het onderwerp van uitgebreid on-derzoek. In dit project wordt, met behulp van het Computational Fluid Dynamics- of CFD soft-warepakket, nagegaan in welke mate stroming en massaoverdracht kunnen gemodelleerd worden bij de berekening van stromingsprofielen in een gestructureerde pakking. Als casestu-die wordt gekozen voor de gepakte destillatiekolom van het laboratorium chemische ingeni-eurstechnieken van de Hogeschool Antwerpen, departement IW, opleiding chemie, die uniek is en die de mogelijkheid biedt om, in een tegenstroomprincipe, het systeem lucht-water voor verschillende debieten en verschillende temperaturen te bestuderen. De pilootopstelling laat toe om axiale temperatuur-metingen in de kolom en drukvalmetingen over de totale kolom of over een gedeelte van de kolom uit te voeren. Aangezien de parameters van het CFD - model kunnen aangepast en gecorrigeerd worden, zal onderzoek moeten uitmaken of het mogelijk is om de gesimuleerde en de experimentele resultaten voor drukval en graad van axiale disper-sie met elkaar in overeenstemming te brengen en of het mogelijk is om stroming en massa-overdracht nauwkeurig te voorspellen. Indien op deze onderzoeksvraag een positief antwoord komt, kan in een volgend stadium het gecorrigeerde CFD - model gebruikt worden om de hy-drodynamische karakteristieken van om het even welke gestructureerde pakking te voorspel-len. Het is vanzelfsprekend dat dit voor bedrijven, die gespecialiseerd zijn in het ontwerpen van industriële pakkingen, zal resulteren in een enorme winst in tijd en financiële middelen.