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Mikroabscheider zur Trennung von Gas-Flüssigkeitsgemischen

Miniaturisierter Fliehkraftabscheider mit gasdurchlässiger Membran trennt auch explosive Gemische.

Die Abtrennung eines Gases aus explosiven Flüssigkeiten stellt eine Herausforderung dar. Ein Beispiel ist die Produktion von Peroxoverbindungen, die in Waschmitteln und Haarfärbemitteln als Bleichmittel eingesetzt werden. Zur Herstellung dieser hochreaktiven Verbindungen wird häufig Ozon benutzt. Nach der Reaktion muss überschüssiger Sauerstoff entfernt werden, da sonst die Zersetzung der Produkte begünstigt wird. Eine etablierte Trenntechnologie sind Fliehkraftabscheider, die in Kombination mit einer Membran verwendet werden können. Solch ein kombinierter Abscheider besteht aus einer Trennkammer in Form eines sich nach unten verengenden Zylinders, der an der Oberseite durch eine Membran abgeschlossen wird. Das am oberen Ende seitlich einströmende Gas-Flüssigkeitsgemisch wird durch den Aufbau der Trennkammer zu einer spiralförmigen Strömung gezwungen. Fliehkraft und Schwerkraft bewirken, dass die Flüssigkeit aufgrund ihrer höheren Dichte an die Zylinderwand geschleudert wird, nach unten sinkt und dort abläuft. Das Gas hingegen sammelt sich in der Mitte der Kammer und steigt nach oben, wo es durch die Membran diffundiert während die Flüssigkeit zurück gehalten wird. Die Abtrennung eines Gases aus explosiven Flüssigkeiten ist mit den existierenden Abscheidern aufgrund der großen Volumina  mit einem hohen Sicherheitsrisiko verbunden. Wissenschaftler des Instituts für Mikroverfahrenstechnik (IMVT) am KIT haben einen hocheffizienten Mikroabscheider geschaffen. Hierzu wurde in eine miniaturisierte Version der Trennkammer ein Einsatz mit Mikrokanälen eingebaut. Das Gas strömt durch diese Mikrokanäle zur Membran, die mit einem sehr kleinen Abstand zur Oberseite der Trennkammer angebracht ist. Dadurch wird die Benetzung der Membran mit Flüssigkeit verringert und die vom Gas anströmbare Membranfläche und somit die Trennleistung maximiert. Der Einsatz mit den Mikrokanälen verringert die Volumina innerhalb der Trennkammer, sodass alle Abstände unterhalb der Zündgrenze liegen und eine Flammenausbreitung durch Kettenreaktion verhindert wird. Somit können mit dem Mikroabscheider auch explosive und stark reaktive Gemische sicher getrennt werden. Das KIT sucht Industriepartner, die Interesse an einer Anwendung oder der Entwicklung eines Serienproduktes haben.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr. Rainer Körber, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25587

E-Mail: rainer.koerber@kit.edu

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