Entgasung von Flüssigkeiten: mit Vakuum arbeiten und hydraulisch richtig auslegen
Die Entgasung ist ein zentraler verfahrenstechnischer Schritt, wenn störende oder unerwünschte Gase aus einer Flüssigkeit entfernt werden sollen. Entscheidend ist dabei das Zusammenspiel aus Druck, Temperatur, Strömungsführung, Anlagenkonzept und Automation.
BECA® betrachtet die Entgasung nicht als einzelne Vorrichtung, sondern als integrierten Bestandteil einer vollständigen verfahrenstechnischen Lösung.
Was passiert bei der Entgasung einer Flüssigkeit?
In vielen Flüssigkeiten sind Gase nicht nur als sichtbare Gasblasen vorhanden, sondern physikalisch gelöst. Wie viel Gas eine Flüssigkeit aufnehmen kann, hängt unter anderem von den Eigenschaften des Mediums sowie von Temperatur und Druck ab.
Ändern sich die Prozessbedingungen, können gelöste Bestandteile wieder austreten. Beim technischen Entgasen werden genau diese Zusammenhänge genutzt, um den Gehalt bestimmter gasförmiger Bestandteile kontrolliert zu reduzieren.
Für eine technisch saubere Auslegung müssen neben dem gewünschten Endwert auch Zulaufbedingungen, Volumen, Durchsatz, Prozesszeit und die Einbindung in die übrige Anlage berücksichtigt werden.
Warum können gelöste Gase in industriellen Prozessen problematisch sein?
Gelöste Gase können sich je nach Anwendung auf Produktqualität, Anlagenbetrieb und Prozessführung auswirken. Besonders häufig steht dabei Sauerstoff im Fokus.
Produktqualität
Sauerstoff kann mit empfindlichen Produktbestandteilen reagieren und Qualitätsveränderungen begünstigen.
Prozessstabilität
Definierte Gasgehalte schaffen reproduzierbare Bedingungen für nachfolgende Produktionsschritte.
Pumpen & Messstellen
Unkontrolliert austretende Gase können Pumpen, Messstellen und weitere Komponenten beeinflussen.
Reproduzierbarkeit
Eine kontrolliert entgaste Flüssigkeit ermöglicht klar definierte Prozessbedingungen.
Wie funktioniert eine Entgasung mit Vakuum?
Bei der Vakuum-Entgasung wird der Druck über der Flüssigkeit deutlich unter den atmosphärischen Umgebungsdruck abgesenkt. Dadurch verändern sich die Gleichgewichtsbedingungen zwischen flüssiger und gasförmiger Phase.
Gelöste Gasbestandteile können aus dem Medium austreten und anschließend aus dem Prozessraum abgeführt werden.
Entscheidend ist eine geeignete Austauschfläche zwischen Flüssigkeit und Gasraum. Je nach technischer Ausführung kann das Medium verteilt, versprüht oder über geeignete Einbauten geführt werden.
Nicht allein ein möglichst hoher Unterdruck entscheidet über die Prozessqualität. Produkt, Gasbeladung, gewünschter Restgehalt und erforderlicher Durchsatz müssen gemeinsam betrachtet werden.
Vakuum-Entgasung ansehen →Unterdruck allein ist noch kein Verfahren.
Für die Prozessauslegung reicht es nicht, lediglich eine Vakuumpumpe an einen Behälter anzuschließen.
Einlauf, Flüssigkeitsverteilung, Gasraum, Gasabführung, Pumpentechnik, Ventile und Regelung müssen als Gesamtsystem aufeinander abgestimmt werden.
Bei reduziertem Druck kann abhängig vom Medium zusätzlich Verdampfung auftreten. Produktschonung, Entgasungsleistung und Energiebedarf müssen deshalb gemeinsam bewertet werden.
Welche weiteren Verfahren gibt es neben der Vakuumtechnik?
Nicht jede Anwendung benötigt dasselbe technische Prinzip. Die geeignete Variante hängt von Medium, Prozessbedingungen, gewünschtem Trennergebnis und vorhandener Infrastruktur ab.
Membran-Entgasung
Flüssigkeits- und Gasseite werden durch geeignete Membranen getrennt. Der Stofftransport erfolgt über die Membran und kann durch definierte Druckverhältnisse unterstützt werden.
Mehr erfahren →Kolonnen-Entgasung
Kolonnen ermöglichen einen kontrollierten Stoffaustausch zwischen Flüssigkeits- und Gasphase über geeignete Einbauten und Strömungsbedingungen.
Mehr erfahren →Thermische Entgasung
Durch gezielte Temperaturführung können Löslichkeitsbedingungen verändert und gasförmige Bestandteile aus dem Medium ausgetragen werden.
Mehr erfahren →Warum ist die hydraulische Auslegung einer Entgasungsanlage so wichtig?
Eine leistungsfähige Trennstufe funktioniert nur dann zuverlässig, wenn das Medium richtig durch die Anlage geführt wird.
Eine Entgasungsanlage muss deshalb hydraulisch auf Durchsatz, Druckverlust, Behältervolumen, Pumpenleistung und Leitungsführung abgestimmt werden.
Verfahrenstechnik und Hydraulik entscheiden gemeinsam darüber, ob die gewünschte Entgasungsleistung auch unter realen Produktionsbedingungen stabil erreicht wird.
Durchsatz & Rohrquerschnitte
Rohrleitungsdimensionen müssen zum tatsächlichen Volumenstrom und zu den zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten passen.
Druckverluste
Rohrleitungen, Armaturen und Apparate beeinflussen die verfügbaren Druckverhältnisse innerhalb des Systems.
Statische Höhe
Höhendifferenzen zwischen Behältern und Anlagenteilen beeinflussen die hydraulischen Betriebsbedingungen.
Pumpenauslegung
Förderhöhe und Pumpenkennlinie müssen zum gesamten Prozess und nicht nur zu einem einzelnen Anlagenteil passen.
Strömungsführung
Ungeeignete Einströmungen oder lokale Druckänderungen können unerwünschte Gasfreisetzung verursachen.
Welche Rolle spielen Sauerstoff und Stickstoff bei der Entgasung?
Welche Gase entfernt werden sollen, hängt vom jeweiligen Produkt und Prozess ab. Entscheidend sind Gasbeladung, Löslichkeitsverhalten und die geforderten Zielwerte.
Sauerstoff
Besonders bei Getränken, Wasser und empfindlichen Medien kann die Reduktion von Sauerstoff oxidative Veränderungen begrenzen.
Stickstoff
Auch Stickstoff kann abhängig von Medium und Betriebsbedingungen einen relevanten Anteil der Gasbeladung darstellen.
Kohlendioxid
Je nach Produkt kann auch gelöstes Kohlendioxid Bestandteil der verfahrenstechnischen Aufgabenstellung sein.
Gemischte Gasbeladung
Für die Auslegung müssen Zusammensetzung, Zulaufwerte, Zielwerte und Schwankungen im Betrieb bekannt sein.
Wo liegen typische Anwendungen in der Industrie?
Entgasungsstufen werden in zahlreichen industriellen Flüssigkeitsprozessen eingesetzt. Die technische Ausführung richtet sich immer nach dem jeweiligen Medium.
Getränke & Brauereien
Reduktion unerwünschter Gasgehalte in Wasser und Produktströmen.
Lebensmittel
Entgasung empfindlicher Prozessmedien unter definierten Bedingungen.
Pharma & Chemie
Kontrollierte Gasreduktion bei technisch oder qualitativ anspruchsvollen Flüssigkeiten.
Wasser & Energietechnik
Entgasung von Wasser, technischen Kreisläufen und energietechnischen Medien.
Reinstwasser
Lösungen für besonders anspruchsvolle Wasserqualitäten und niedrige Restgasgehalte.
Reinstwasser-Entgasung →Geothermie
Angepasste Prozessführung für geothermische Medien und besondere Betriebsbedingungen.
Geothermie-Entgasung →Kältemittel
Spezielle Entgasungskonzepte für Medien mit besonderen physikalischen Eigenschaften.
Kältemittelentgasung →Wie lassen sich Wasser- und Energieverbrauch optimieren?
Neben der eigentlichen Trennleistung spielt die Wirtschaftlichkeit eine zentrale Rolle. Pumpen, Vakuumerzeugung, Kühlung, Heizung und Hilfsmedien benötigen Energie.
Bestimmte Anlagenkonzepte nutzen zusätzlich Wasser als Betriebsmedium. Eine optimierte Prozessführung betrachtet deshalb nicht nur den erreichbaren Gasgehalt, sondern auch den dafür notwendigen Ressourceneinsatz.
Kreislaufführungen oder andere technische Maßnahmen können abhängig vom Anlagenkonzept den Wasser- und Medienverbrauch reduzieren.
Entgasung mit Sperrwasser →Was beeinflusst die Prozesssicherheit einer Entgasungsanlage?
Eine stabile Entgasungsleistung setzt reproduzierbare Betriebsbedingungen voraus. Schwankungen bei Zulauf, Temperatur, Gasbeladung oder Durchsatz können das Ergebnis beeinflussen.
Mess- und Regeltechnik ermöglicht es, relevante Prozessgrößen kontinuierlich zu überwachen und die Anlage innerhalb definierter Betriebsbereiche zu führen.
Auch Wartung, Reinigung und der Zugang zu wichtigen Komponenten sollten bereits bei der Anlagenplanung berücksichtigt werden.
Messung
Druck, Temperatur, Durchfluss und weitere relevante Prozesswerte werden überwacht.
Regelung
Pumpen, Druckregelung und weitere Komponenten werden in definierte Fahrweisen eingebunden.
Automation
Automatisierte Abläufe unterstützen reproduzierbare Prozessbedingungen.
Visualisierung
Anlagenzustände und Prozesswerte werden für Bedienung und Diagnose transparent dargestellt.
Wann lohnt sich eine kundenspezifische BECA® Lösung?
Bei anspruchsvollen Prozessen reicht eine einzelne Standardkomponente häufig nicht aus. Die zu entgasende Flüssigkeit muss im Zusammenhang mit der gesamten Produktionsanlage betrachtet werden.
Verfahrenstechnik
Analyse des Mediums, der Gasbeladung, der Zielwerte und der benötigten Prozessbedingungen.
Konstruktion
Auslegung von Behältern, Pumpen, Rohrleitungen, Armaturen und der eigentlichen Entgasungsstufe.
Automation
Integration von S7-/TIA-Programmierung, Mess- und Regeltechnik sowie Visualisierung.
Turnkey
Integration der Entgasungsstufe in eine vollständige verfahrenstechnische Produktionsanlage.
Das Wichtigste zur Entgasung auf einen Blick
Eine leistungsfähige Entgasung entsteht aus dem Zusammenspiel von Verfahrenstechnik, Hydraulik, Anlagenbau und Automation.
- Gelöste Gase können Qualität und Stabilität industrieller Flüssigkeitsprozesse beeinflussen.
- Medium, Durchsatz, Gasbeladung und Zielwert bestimmen die technische Auslegung.
- Unterdruck kann den Austritt gelöster Gase unterstützen, reicht allein jedoch nicht aus.
- Vakuum-, Membran-, Kolonnen- und thermische Verfahren stehen für unterschiedliche Prozessanforderungen zur Verfügung.
- Die Strömungsführung ist ebenso wichtig wie die eigentliche Trenntechnik.
- Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und weitere Gase müssen entsprechend der Anwendung betrachtet werden.
- Energiebedarf, Wasserverbrauch, Reinigung und Automation beeinflussen die Wirtschaftlichkeit.
- BECA® bietet Lösungen für allgemeine Prozessmedien, Reinstwasser, Geothermie und weitere Spezialanwendungen.
- Pumpen, Rohrleitungen, Mess- und Regeltechnik sowie Automation können in eine vollständige Prozessanlage integriert werden.
- BECA® kann das Engineering bis hin zur Turnkey-Integration übernehmen.
Welche Entgasungslösung passt zu Ihrem Prozess?
Medium, Durchsatz, Gasbeladung, Temperatur, Druckverhältnisse und gewünschter Restgasgehalt bilden die Grundlage für die technische Auslegung.