Prozessmesstechnik
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Dominic Wirz
Beschreibung
Bei der Prozessführung in Mehrphasenapparaten spielen verschiedene Parameter wie z.B. die transiente Blasengrößenverteilung oder die aktuelle Phasengrenzfläche eine tragende Rolle. Trotz ihrer Wichtigkeit werden diese relevanten Beurteilungsparameter bisher kaum online erfasst und zur direkten Prozesskontrolle verwendet.
Der Forschungsschwerpunkt im Bereich Prozessmesstechnik liegt auf der direkten optischen Erfassung von transienten Blasengrößenverteilungen und der darauf folgenden Verarbeitung der Datensätze. Dazu wurde die aus der flüssig-flüssig-Extraktion stammende Sondenkonstruktion (Mickler et al. 2013, Abb. 1) auf die veränderten Bedingungen in Gas-Flüssig-Systemen angepasst. Damit werden Aufnahmen von transienten Blasengrößenverteilungen Luft-Flüssigkeits Gemischen in Technikumskolonnen im Maßstab DN100-450 über ein GUI in LabView erfasst (s. Abb. 2). Es können verschiedene Parameter wie z.B. die Gasleerrohrgeschwindigkeit, Flüssigkeitskonzentrationen, Temperaturen etc. variiert werden.
IGF-Vorhaben 18252 N: "Optische Bildanalyse von Tropfen unter Prozessbedingungen"
Ziel des Forschungsvorhabens ist die optische Erfassung und Voraussage von Partikelgrößenverteilungen mittels einer neuartigen Sondenkonstruktion. Dabei wird das telezentrische Durchlichtprinzip in endoskopischer Bauweise mit Populationsbilanzmodellen kombiniert. Die Partikel werden auf einer Seite an standardisierten Öffnungen (z.B. Normflansch) an industriellen Apparaten (Blasensäulen, Destillations- Absorptions- oder Extraktionskolonnen) eingebracht. Damit können sphärische und elliptische Partikel (Blasen, Tropfen, etc.) sowie deren Größenverteilungen in verfahrenstechnischen Prozessen automatisiert detektiert und in Echtzeit ausgewertet werden. Nach Projektende können KMU das hier entwickelte Komplettpaket aus einer Messsonde und der dazugehörigen Auswerteeinheit entweder für eigene Anwendungen nutzen oder weiter entwickeln. In Zusammenarbeit mit der zweiten Forschungsstelle (Fraunhofer ITWM) werden Algorithmen für die Detektion ellipsoider Partikel in Echtzeit entwickelt. Für Offline-Auswertungen wird ein Tool auf Basis von OpenSource Software geschaffen. Das Forschungsvorhaben ist damit sowohl für Unternehmen interessant, die sich mit Mess- und Auswertetechnik zur Analyse von Partikelkollektiven und stark überlappenden Partikeln beschäftigen als auch für Anwender die in der Produktion und Verfahrensentwicklung eine einfach einzusetzende, präzise und schnelle Auswertetechnologie für eine Online-Prozesskontrolle disperser Systeme benötigen. Neben Produzenten haben auch Apparatebauer und Hersteller apparatespezifischer Einbauten die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit ihrer Anlagen mittels dieser neuen Messtechnik quantifizieren zu können. Nicht zuletzt soll dieser Forschungsantrag aber auch einen allgemeinen Beitrag zum tieferen Verständnis der Hydrodynamik von Partikelensembles und Partikelinteraktionen in komplexen dispersen Systemen leisten. Ein besonderer Innovationsgrad soll durch Integration einer Selbstheilungsfunktion im Sinne des Erhalts der Korrosionsschutzwirkung durch Freisetzung von Inhibitoren erzielt werden.
18252 N: "Optische Bildanalyse von Tropfen unter Prozessbedingungen"
Das IGF-Vorhaben Nr. 18252 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Literatur:
[1] Matthias Mickler, Burkhard Boecker, Hans-Jörg Bart; Drop swarm analysis in dispersions with incident-light illumination, Flow Measurement and Instrumentation 30 (2013) 81-89