Beitrag zur Fluiddynamik von Extraktionskolonnen mit geordneten Packungen:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| adam_text | Titel: Beitrag zur Fluiddynamik von Extraktionskolonnen mit geordneten Packungen
Autor: Leu, Jan Thomas
Jahr: 1995
V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ..................................................................1 2 Extraktionskolonnen mit geordneten Packungen ...........................3 2.1 Aufbau und Funktionsweise von Kolonnen mit statischen Einbauten .........3 2.2 Eigenschaften geordneter Packungen ........................................7 2.2.1 Erfahrungen aus der Absorptions- und Rektifikationstechnik..............7 2.2.2 Perspektiven für den Einsatz in der Flüssig-FIüssig-Extraktion ............8 2.3 Betriebscharakteristik von Packungsextraktionskolonnen ...................10 3 Methoden zur Berechnung fluiddynamischer GrSBen von Packungsextraktionskolonnen .............................................18 3.1 Mittlerer Tropfendurchmesser..............................................18 3.2 Einzeltropfen- und charakteristische Tropfenschwanngeschwindigkeit ......22 3.3 Dispersphasen-Holdup und Flutpunkt ......................................33 3.4 Tropfenpopulationsmodelle ................................................34 4 Versuchsanlagen und Versuchs umfang ....................................39 4.1 Stoffsystem ...............................................................39 4.2 Kolonneneinbauten ........................................................39 4.2.1 Edelstahlpackungen ....................................................39 4.2.2 Glaspackung ...........................................................44 4.2.3 Einbaubedingungen ....................................................46 4.3 Versuchsumfang...........................................................46 4.3.1 Laborexperimente ......................................................46 4.3.2 Technikumsexperimente ................................................47 4.4 Einzeltropfenapparaturen ..................................................48 4.4.1 Apparatur zur Einzeltropfendispergierung ...............................48 4.4.2 Apparatur zur
Untersuchung der Tropfenbewegung......................SO 4.5 Technikumskolonnen ......................................................51 4.5.1 Anlagenbeschreibung...................................................51 4.5.2 Aktiver Kolonnenteil von einem Meter (1 m-Kolonne)...................54
VI 4.5.3 Aktiver Kolonnenteil von drei Metern (3 m-Kolonne) ...................55 4.5.4 Dispersphasenverteiler..................................................56 4.6 Meßtechnik und Versuchsausweitung ......................................58 4.6.1 Betriebsparameter ......................................................58 4.6.2 Tropfenbewegung ......................................................59 4.6.2.1 Hochgeschwindigkeits-Bildanalyse ....................................59 4.6.2.2 Tropfenaufstiegsgeschwindigkeit ......................................60 4.6.3 Tropfengröße ..........................................................60 4.6.3.1 Fotoelektrische Absaugsonde ..........................................60 4.6.3.2 Fotografische Tropfengrößenmessung..................................63 4.6.3.3 Beschreibung der Tropfengrößenverteilung ............................63 4.6.4 Dispersphasen-Holdup .................................................64 4.6.4.1 Trennschichtabsenkung................................................65 4.6.4.2 Differenzdruckmethode ...............................................65 4.6.5 Flutdurchsatz...........................................................67 5 Dispergierung und Bewegung von Einzeltropfen in geordneten Packungen .................................................................69 5.1 Definition der Dispergiergesetzmäßigkeiten ................................69 5.1.1 Zerfallswahrscheinlichkeit..............................................69 5.1.2 Tochteitropfengrößenveiteilung.........................................69 5.2 Analyse der Tropfendispergiening in Packungen mit schräg gezahnten Lamellen ................................................70 5.2.1 Dispergierorte und Dispergiermechanismen .............................70 5.2.1.1 Zerfallsmechanismen an der Lamellenunterkante .......................72 5.2.1.2 Zerfallsmechanismen am Lamellenkreuzungspunkt
.....................81 5.2.2 Beschreibung des lokalen Tropfenzerfalls ...............................85 5.2.2.1 Lokale Zerfallswahrscheinlichkeit .....................................85 5.2.2.2 Lokale mittlere Tochtertropfenanzahl ..................................86 5.2.3 Volumenbezogene Zahl der potentiellen Dispergierstellen ...............88
VII 5.3 Dispergiergesetzmäßigkeiten in Abhängigkeit von der Packungsgeometrie ........................................................91 5.3.1 Tropfenverhalten .......................................................91 5.3.2 Zerfallswahrscheinlichkeit ..............................................99 5.3.3 Tochtertropfengrößenverteilung....................................... 106 5.4 Analyse der Tropfenbewegung in geordneten Packungen ................. 109 5.5 Tropfengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Packungsgeometrie ..... 113 5.6 Modellierung der Tropfengeschwindigkeit in Packungen mit schräg gezahnten Lamellen .............................................. 121 5.6.1 Modell I: Stationäre Tropfengeschwindigkeit im Packungskanal ....... 122 5.6.2 Modell II: Instationäre Tropfengeschwindigkeit im Packungskanal ..... 124 5.6.3 Anwendung der Modelle für die Einzeltropfengeschwindigkeit ........ 127 6 Fluiddynamisches Verhalten von Packungsextraktionskolonnen ........ 130 6.1 Tropfengrößenprofil ..................................................... 131 6.2 Dispersphasen-Holdup ................................................... 145 6.3 Belastungsgrenze ........................................................ 151 7 Eignung von Literaturansitzen zur Berechnung der fluiddynamischen GriBen von Packungsextraktionskolonnen ........... 162 7.1 Mittlerer Tropfendurchmesser............................................ 162 7.2 Dispersphasen-Holdup................................................... 164 8 Vereinfachtes Tropfenpopulationsmodell für Packungsextraktionskolonnen ........................................... 167 8.1 Modellgleichungen ...................................................... 167 8.2 Ergebnisse der Modellierung und Vergleich mit Meßwerten .............. 172 9 Zusammenfassung ...................................................... 178 10 Symbolverzeichnis
....................................................... 183 11 Literaturverzeichnis 189
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