Die Technologie der Überschallabscheidung (Supersonic Separation) zur Trennung einzelner Komponenten aus einer Mischung von Gasen hat sich als wirtschaftliches Verfahren bei der Erdgasverarbeitung etabliert. Im Vergleich zu anderen in diesem Zusammenhang häufig eingesetzten Trennverfahren (Turboexpandern, Absorptions- oder Destillationsverfahren) bietet die Überschallabscheidung in einer Lavaldüse wesentliche Vorteile: Realisierung hoher energetischer Wirkungsgrade in einem kompakten Apparat bei vollständigem Verzicht auf bewegte Bauteile und chemische Zusatzstoffe.

In Kooperation mit der BASF SE untersucht der Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen die Übertragbarkeit der Technologie auf die Stoffsysteme der BASF, um in verschiedenen Bereichen Investitions- und Energiekosten zu reduzieren.

Die Beschleunigung der Gasströmung auf Überschallgeschwindigkeit in einer Lavaldüse führt zu einem Temperatur- und Druckabfall, in dessen Folge eine Trennung der Komponenten durch Kondensation (Zweiphasenströmung) erfolgt. Vor dem Eintritt in die Düse erhält die Strömung durch eine stehende Beschaufelung einen Drall, der beim Durchströmen der Düse eine Zentrifugalabscheidung des Kondensats an der äußeren Gehäusewand bewirkt. Die flüssige Phase wird über einen separaten Auslass abgeführt, während der verbleibende, nun trockene Gasstrom die Düse in axialer Richtung verlässt.

Um einen möglichst hohen energetischen Wirkungsgrad zu erzielen, ist es erforderlich, die drallbehaftete Überschallströmung in einem nachgeschalteten Diffusor über einen oder mehrere Verdichtungsstöße auf Unterschall zu verzögern. Die kinetische Energie des Dralls kann über eine zweite Beschaufelung im Diffusor in Form einer statischen Druckerhöhung rückgewonnen werden.

Im Rahmen des Projektes werden Methoden zur Auslegung einer solchen Düse erarbeitet und an einem experimentellen Aufbau an der RPTU in Kaiserslautern die Wirkweise demonstriert.