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SAMARA: Beherrschung von Fouling durch eine standardisierte Methode zur Abschätzung der Foulingausprägung in Wärmeübertragern und Rektifikationskolonnen

Erstellt von Simone Angster , 19.01.2022

Fouling, die unerwünschte Belagbildung auf wärme- und/oder stoffübertragenden Flächen, ist nach wie vor ein Problem – dessen Lösung ein großes ökonomisches und ökologisches Potenzial birgt. Das Verbundprojekt SAMARA (Entwicklung einer standardisierten Methodik für Design und Bewertung von Apparaten und Equipment in foulinggefährdeten Trennprozessen) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Förderschwerpunkt Industrie und Gewerbe gefördert. Betreut wird das Projekt vom Projektträger Jülich. SAMARA bündelt Kompetenzen und Erfahrung aus Industrie und Akademia. Ziel des Projekts: eine reproduzierbare und skalenübergreifende Methode entwickeln, mit der sich die Ausprägung von Fouling an praxisrelevanten Oberflächen und bei gegebenen Betriebsbedingungen bestimmen lässt.

Fouling führt auf Apparate-, Anlagen- und Betriebsseite zu höheren Aufwendungen, weil Apparate überdimensioniert oder redundant ausgeführt werden. Auch erhöhte Druckverluste, aufwändigere Reinigungsvorgänge samt der dafür erforderlichen Stillstandzeiten bis hin zu ungeplanten Produktionsstillständen können als Folgen von Fouling auftreten. Die dadurch entstehenden ökonomischen und ökologischen Schäden sind erheblich und gefährden im schlimmsten Fall Mensch und Umwelt. Wegen der höheren apparativen und betrieblichen Aufwendungen trägt Fouling auch zur Klimaerwärmung bei.

All diese negativen Auswirkungen von Fouling lassen sich vermeiden oder zumindest reduzieren, indem Produktionsprozesse so betrieben werden, dass deren Bedingungen Fouling vermindern. Dazu kann Equipment eingesetzt werden, das Fouling erschwert oder gänzlich vermeidet. Die stoffliche Vielfalt der Systeme, die zu Fouling neigen, sowie die Vielzahl von Einflussgrößen erschweren jedoch die Entwicklung von Prozessen und das Design von Apparaten.

Hier setzt SAMARA an: Im Projekt wird aufgrund der technischen Relevanz von Gas/flüssig- bzw. Dampf/flüssig-Trennoperationen in der Prozessindustrie eine standardisierte Methode entwickelt, erprobt und für den industriellen Einsatz evaluiert, mit der sich Fouling in Wärmeübertragern und Rektifikationskolonnen bestimmen lässt. Angepasst an die etablierte Vorgehensweise zur Optimierung bestehender bzw. zur Entwicklung neuer Produktionsprozesse soll die Methode in der Screening- sowie in der Detailausarbeitungsphase unterstützen. Dazu werden verschiedene Standardapparaturen für Kolonnen und Wärmeübertrager entwickelt, Referenzstoffsysteme ausgewählt und charakterisiert, sowie eine allgemein anwendbare Methode zur Versuchsdurchführung, Datengewinnung und -verdichtung erstellt. Die erwarteten Ergebnisse bilden die Grundlage für eine neu zu erstellende VDI-Richtlinie „Vermeidung von Fouling-Prozessen“.

Über SAMARA

Das Projekt startete am 1. November 2020 und ist für eine Dauer von drei Jahren angelegt. Über die ProcessNet-Initiative Wanted Technologies beteiligen sich im Verbund zehn industrielle und vier akademische Partner sowie der Verein Deutscher Ingenieure (VDI). Die Projektpartner sind: BASF SE, Bayer AG, Calorplast Wärmetechnik GmbH, Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, KROHNE Innovation GmbH, Ludwig Michl GmbH, Pfaudler Normag Systems GmbH, RVT Process Equipment GmbH, Sulzer Chemtech, TU Braunschweig (Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik), TU Kaiserslautern (Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik), TU München (Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik), VDI – GVC e.V., Wacker Chemie AG, WelChem GmbH.

Weitere Informationen zu SAMARA finden sich in der Projektdatenbank EnArgus.


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Bildquelle: BASF und ICTV (TU Braunschweig)

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