Füllkörper

Sattel-Füllkörper aus Keramik

Füllkörper sind Einbauten in Apparaten in der Verfahrenstechnik und im Apparatebau.

Sie dienen bei chemischen Prozessen zur Vergrößerung der Wirkungs-Oberfläche bei gleichzeitig geringem Strömungswiderstand. Sie werden beispielsweise in Kolonnen verwendet.

Füllkörper werden je nach Einsatzzweck aus verschiedenen Materialien hergestellt, z. B. rostfreiem Stahl (in der Chemie), Kunststoff (für Bewuchskörper für biologische Wasseraufbereitung) oder aus Keramik.

Füllkörper in der biologischen Abwasseraufbereitung

Füllkörper für die biologische Abwasseraufbereitung sind mit sehr großer spezifischer Oberfläche versehen, um viel Platz für Bakterienkulturen anzubieten, die geometrische Gestaltung ist dabei von Durchbrüchen, Lamellen und Stegen gekennzeichnet, um die Bakterienkulturen gut vom Abwasser umspülen zu können. Bewährt und als bakterienfreundlich erwiesen hat sich der Kunststoff Polyethylen.

Für die biologische Abwasseraufbereitung gibt es verschiedene Verfahren (Tropfkörper, getauchtes Festbett, Rotationstauchkörper und Schwebekörper), die im Wettbewerb zueinander stehen.

Füllkörperkolonne

In der chemischen Industrie wird eine Trennsäule, die mit Füllkörpern in loser Schichtung gefüllt ist, auch Füllkörperkolonne genannt.^[1] Die tausende von Füllkörpern liegen in loser Schüttung auf den perforierten Tragrosten, durch die der Dampf in die Schüttung strömt. Das zu trennende Gemisch wird im mittleren Säulenbereich über einen Flüssigkeitsverteiler auf die Füllkörperschüttung des Abtriebsteils zugeführt. Der Kopfrücklauf wird über einen Flüssigkeitsverteiler auf den Verstärkungsteil zugeführt.

Der Gemischdampf wird unten seitlich zugeführt und durchströmt alle Schüttungsteile und verlässt die Trennsäule am Kolonnenkopf. Die Füllkörper sind ungeordnet auf den Auflageböden eingebracht, dennoch muss darauf geachtet werden, dass eine Bachbildung vermieden wird, die durch ungleichmäßige Schüttdichte oder gleicher Ausrichtung der Füllkörper möglich ist. Auch die Randgängigkeit muss vermieden werden, dieses ist vor allem durch richtige Wahl der Füllkörper und das korrekte Einbringen derselben vermeidbar.

Füllkörperarten

Hacketten-Füllkörper aus Kunststoff

Zylindrische-Ringe aus Keramik

Infolge der unterschiedlichsten Trennaufgaben, hat sich eine Fülle von Füllkörperformen herausgebildet. Meistens sind sie als Hohlzylinder, sogenannte Ringe, mit und ohne Einschnitten und Stegen ausgebildet. Daneben kommen auch Sattel- und Kugelformen vor. In einer Trennsäule zu einer Schicht aufgeschüttet, ergeben sie ein Haufwerk mit großer innerer Oberfläche und hoher Porosität.

Die Größe der Füllkörper steht in einem bestimmten Verhältnis zum Durchmesser der Kolonne. Dieser Wert hängt auch von der Füllkörperart und dem zu trennenden Stoff ab. Meistens bewegt sich die Füllkörpergröße zum Kolonnendurchmesser zwischen 1/10 und 1/30.

Auswahl gängiger Füllkörper:

• VFF-NetBall: Neuartiger, kugelförmiger Füllkörper mit spezieller Netzstruktur, die mittig von zwei Ringen umschlossen wird. Sein strömungsgünstiges Profil, kombiniert mit einer hohen spezifischen Oberfläche, bietet beste Stoffaustauscheigenschaften bei einer extrem hohen hydraulischen Belastbarkeit mit niedrigstem Druckverlust.
• VFF-Twin-Pak: Ein VFF-Patent, ist ein moderner Hochleistungsfüllkörper in Metall mit einem Profil, dass den geordneten Packungen nahekommt, ohne jedoch auf die vielen Vorteile eines Füllkörpers zu verzichten. Er bietet einen extrem niedriger Druckverlust bei bestem Stoffaustausch.
• VSP: Ein Hohlzylinder mit aufwändig geschwungener Gitterstruktur (teilweise mit Kreuzsteg) und niedrigem Gewicht.
• NOR-PAC: Besteht aus kurzen Abschnitten von Gitterröhren mit Innenlamellen. Die Gitterstruktur hat den Vorteil eines geringen Druckverlustes sowie einer möglichen hohen hydraulischen Belastung der Kolonne. Überwiegender Einsatz in der Trinkwasseraufbereitung.
• BIO-NET: Besteht aus Gitterröhren mit Innenlamellen, die zu Blöcken verschweißt sind. Überwiegender Einsatz in getauchten Festbetten und Rotationstauchkörpern zur biologischen Abwasserreinigung.
• Hel-X: Eine umlaufende Wendel mit nach innen zeigenden Lamellen bietet große Oberfläche bei hohem Lückengrad. Meistens aus HDPE zur biologischen Abwasserreinigung, zur Wasseraufbereitung, für biologische Abluftreinigung und für sonstige Zwecke.
• Raschig-Ring: Hohlzylinder mit etwa gleicher Länge und Durchmesser. Der Raschig-Ring wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Fritz Raschig erfunden und ist ein Synonym für Schütt-Füllkörper, da er einen Entwicklungssprung in der Prozesstechnik darstellte. Eine eher unübliche Anwendung ist die Verwendung von Raschig-Ringen aus Borsilikatglas als Neutronenabsorber in Gefäßen mit Nukliden bzw. Nuklidgemischen, die das Entstehen einer kritischen Masse verhindern^[2].
• Pall-Ring: Es handelt sich hierbei um einen Hohlzylinder mit Schaufeln, die nach innen zeigen, außen bleiben Löcher.
• Sattel: Ein halbierter Hohlkörperring, dessen Kanten nach außen gebogen sind (konkav).
• Berl-Sattel: Zwei ineinander verdrehte Sattel, hat eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Pferdesattel.
• Top-Pak: Ein Hohlzylinder, dessen Mittelteil mal nach außen und nach innen gebogen ist und so eine Kugelform erreicht, die oben und unten in einen Ring übergeht.
• Hacketten: Ein kugelförmiger Körper mit stegartig ausgebildeten Segmenten, die von einem Ring zusammengehalten werden.
• BIOdek: strukturierte Packungen, bestehend aus geformten PVC oder PP-Folien

Siehe auch

Austauschboden

Strukturierte Packung

Einzelnachweise

1. ↑ Walter Wittenberger: Chemische Laboratoriumstechnik, Springer-Verlag, Wien, New York, 7. Auflage, 1973, S. 177, ISBN 3-211-81116-8.
2. ↑ Oak Ridge Associated Universities Raschig Rings for Criticality Control (1980s).