Einführung in die thermischen Trennverfahren. Trennung von Gas, Dampf und Flüssigkeitsgemischen

2 Thermische Trennverfahren (S. 11)

Lernziel: Die verschiedenen thermischen Trennverfahren müssen bekannt sein. Das Trennprinzip, der Einsatzbereich sowie die physikalischen und chemischen Grundlagen der einzelnen Verfahren müssen beherrscht werden.

In diesem Kapitel wird die Funktionsweise der thermischen Trennverfahren besprochen. Es werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede aufgezeigt, um die den Verfahren eigenen physikalischen und chemischen Grundlagen besprechen zu können. Umfangreiche Beispiele erläutern die Verfahrensweisen.

2.1 Absorption und Desorption
2.1.1 Absorption

Unter Absorption wird die Aufnahme und Auflösung von Gasen und Dämpfen in Flüssigkeiten verstanden.

Abbildung 2.1 zeigt das Verfahrensprinzip. Aus einem homogenen Gasgemisch sollen ein oder mehrere Stoffe entfernt werden (z. B. SO2 aus Rauchgas bei der Rauchgasentschwefelung nach Kraftwerken). Der zu entfernende Stoff wird Absorptiv genannt. Um das Absorptiv aus dem Gas entfernen zu können, ist ein flüssiger Hilfsstoff, das Absorbens (auch als Wasch-, Lösungs- oder Absorptionsmittel bezeichnet), erforderlich. Es handelt sich somit um ein physikalisch-chemisches Trennverfahren.

Das Absorbens wird so gewählt, dass die Löslichkeit des Absorptivs hierin besser ist als im Gas. Dadurch bildet sich ein Konzentrationsgefälle bezüglich des Absorptivs zwischen Gas und Flüssigkeit aus. Das Absorptiv wandert ins Absorbens und wird hier entweder physikalisch (Physisorption) oder chemisch (Chemisorption) gebunden. Das Absorptiv wird aus dem Gas entfernt und im Absorbens angereichert. Das im Absorbens gebundene Absorptiv wird als Absorpt bezeichnet, die flüssige Phase (Absorbens plus Absorpt) als Absorbat. Der Umkehrvorgang zur Absorption ist die Desorption.

Um Absorbens und Absorpt rein zu gewinnen (siehe Abbildung 1.6), muss das Absorbat einer weiteren Reinigungsstufe (Regeneration) zugeführt werden, wie Abbildung 2.2 in vereinfachter Form zeigt. Der Absorber ist der Apparat, in dem die Absorption stattfindet. Hier wird das Rohgas vom Absorptiv gereinigt und verlässt den Absorber als gereinigtes Gas. Das Absorbat wird in der Regeneration in gereinigtes Absorbens und Absorptiv aufgetrennt. Das Absorbens durchläuft einen erneuten Absorptionszyklus, das Absorptiv wird rein gewonnen und kann weiterverarbeitet oder erneut in den Produktionsprozess eingespeist werden.