Elektrisch beheizte Lessmann-Adern-Packung

Viele industrielle Verfahren benötigen Wärme: zur Desorption, zur Verdampfung und Destillation oder für endotherme Reaktionen mit und ohne Katalysator. Entscheidend ist, die Wärme möglichst nahe an die Phasengrenzfläche oder den Ort der Reaktion zu bringen.

Die elektrisch beheizte Lessmann-Adern-Packung verbindet große Oberfläche, gleichmäßige Wärmezufuhr und sehr geringen Druckverlust.

CO₂-Desorption: Wärme direkt in der Packung     

Zum Austreiben von CO₂ aus beladenen Waschflüssigkeiten werden erhebliche Wärmemengen benötigt. Konventionell wird die Wärme über einen dampfbeheizten Reboiler am Kolonnensumpf zugeführt. Die Bereitstellung des Dampfes ist energieintensiv und erfordert zusätzliche Anlagentechnik.

Die elektrische Widerstandsdrahtbeheizung der Lessmann Adern-Packung bringt die Wärme direkt dorthin, wo das CO₂ aus der Waschflüssigkeit ausgetrieben werden soll. Die integrierte Beheizung ermöglicht den Entfall des externen Reboilers samt zugehöriger Dampf- und Kondensattechnik. Das reduziert Platzbedarf, Installation- und Wartungsaufwand.

Die große Beheizungsoberfläche ermöglicht die Wärmeübertragung bereits bei einer geringen Temperaturdifferenz zwischen Heizoberfläche und Flüssigkeit. Die Heizoberfläche muss deshalb nur wenig wärmer sein als die Waschflüssigkeit. Das sorgt für eine schonende Erwärmung und vermindert die thermische Belastung der Amine.

Die Beheizung lässt sich über Höhe und Radius abstufen und gezielt regeln. Dadurch kann die Wärme passend zum Bedarf einzelner Bereiche eingebracht werden. Die offene Adernstruktur bietet dem Gas wenig Widerstand. Ihr sehr geringer Druckverlust reduziert den Energiebedarf für die Gasförderung.

Äußerst gleichmäßige Beheizung im Versuch 
     
Im Versuch konnte man die strukturierten Adern-Packungen mittels elektrischer Widerstandsdrahtbeheizung äußerst gleichmäßig beheizen. Bei Versuchen mit Wasser betrugen die axial über 1 m Länge und radial gemessenen Temperaturunterschiede im Versuchsstand mit DN 150 höchstens 1 K. Die installierte Heizleistung betrug 5 kW.

Die Vorteile:

• Entfall des externen Reboilers samt Dampf- und Kondensattechnik: kompakterer Anlagenaufbau und weniger Installation und Wartung.

• Große Beheizungsoberfläche: Wärmeübertragung bei geringer Übertemperatur.

• Gleichmäßige Erwärmung: geringe Temperaturunterschiede über Höhe und Querschnitt.

• Gezielte Regelung: einstellbare Temperatur- und Wärmeeinbringzonen.

• Schonende Beheizung: geringere thermische Belastung der Waschflüssigkeit.

• Sehr geringer Druckverlust: geringerer Energiebedarf für die Gasförderung.

Weitere Anwendungen: Wärme direkt im Prozess

Bei vielen endothermen Verfahren ist die externe Beheizung aufwendig. Große konventionelle Reformer arbeiten teilweise mit mehr als 500 Brennern. Brennstoff- und Luftverteilung sowie die Temperaturen müssen sorgfältig überwacht und geregelt werden. Die Wärme wird umständlich von außen durch die Wände der Reformerrohre zum Ort der Reaktion übertragen.

Die elektrisch beheizte Adern Packung eröffnet die Möglichkeit, die Wärme unmittelbar innerhalb der durchströmten Struktur bereitzustellen und über Höhe und Radius zu regeln. Interessante Anwendungen sind unter vielen anderen:

• Desorption und Regeneration weiterer Waschflüssigkeiten
  
• Destillation, Strippen und Verdampfung
  
• Endotherme Reaktionen mit und ohne Katalysator
  
• Methanpyrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und festem Kohlenstoff
  
• Ammoniakspaltung zur Freisetzung von Wasserstoff
  
• Reformierung und CO₂-Umsetzung zur Herstellung von Synthesegas
  
• Propandehydrierung zur Herstellung von Propylen

Bei katalytischen Anwendungen können die Heizdrähte zugleich als Katalysatorträger dienen. Durch eine katalytisch wirksame Beschichtung finden Wärmeerzeugung und chemische Reaktion direkt an derselben Drahtoberfläche statt. Die benötigte Wärme wird somit unmittelbar am Ort der Reaktion bereitgestellt.

Die elektrische Beheizung ermöglicht außerdem die Nutzung erneuerbaren Stroms für Prozesswärme. In Verbindung mit einem Wärmespeicher kann zeitweise verfügbarer Strom genutzt und die Wärme später an den Prozess abgegeben werden.

Weitere Informationen zu sturkturierten Adernpackungen als hocheffiziente Füllköper finden sie hier.