Verweilzeitverhalten in Rektifizierkolonnen:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Verweilzeitverhalten in Rektifizierkolonnen
Autor: Burkhardt, Bettina
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Bettina Burkhardt M. Sc., Krefeld Verweilzeitverhalten in Rektifizierkolonnen Reihe 3 : Verfahrenstechnik Nr. 497
Inhaltsverzeichnisse V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung..............................................................................................................................1 2 Ziel........................ 6 3 Stand des Wissens.................................................................................................................7 3.1 Experimentelle Untersuchung des Verweilzeitverhaltens in kontinuierlich durchströmten Apparaten.........................................................................................8 3.2 Strömungs- und Verweilzeitverhalten in kontinuierlich durchflossenen Apparaten..................................................................................................................11 3.3 Einfluß des Verweilzeitverhaltens auf das Ergebnis und den Ablauf chemischer Reaktionen.............................................................................................16 3.4 Einfluß des Verweilzeitverhaltens auf chemische Reaktionen in Rektifizierkolonnen.....................................................................................................................20 3.5 Rechentechnische Simulation von Rektifiziervorgängen......................................21 3.5.1 Das Gleichgewichtsstufenmodell....................................................................22 3.6 Modellbildung für das Verweilzeitverhalten in Gegenstromstoffaustauschapparaten.............................................................................................................25 3.7 Literaturübersicht....................................................................................................29 3.7.1 Theoretische Ansätze......................................................................................30 3.7.1.1 Bilanzierungsansätze........................................................................30 3.7.1.2
Holdup-Ansätze................................................................................33 3.7.1.3 Fluiddynamische Ansätze.................................................................36 3.7.1.4 Time Delay Modell...........................................................................38 3.7.1.5 Zusammenfassende Bewertung der theoretischen Ansätze..............38 3.7.2 Experimentelle Arbeiten.................................................................................40 3.7.2.1 Salztracerung der Flüssigphase.........................................................40 3.7.2.2 Farbtracerung der FlUssigphase........................................................42 3.7.2.3 Tracerung der Dampfphase...............................................................43 3.7.2.4 Radioaktive Tracer............................................................................43 3.7.2.5 Zusammenfassende Bewertung der experimentellen Arbeiten........43
VI _ Verweilzeitverhalten in Rektifizierkolonnen 4 Vorgehensweise.................................................. 47 5 Experimentelle Arbeiten....................................................................................................51 5.1 Versuchsaufbau..........................................................................................—..........51 5.2 Testgemisch................................................................................................................55 5.3 Wärmeverluste der Versuchskolonne.....................................................................55 5.4 Versuchsparameter...................................................................................................56 5.5 Verweilzeituntersuchungen ohne Berücksichtigung des Stoffüberganges...........56 5.5.1 Aufbau und Funktionsweise der Meßeinrichtung............................................57 5.5.2 Tracer...............................................................................................................59 5.5.3 Versuchsdurchführung.....................................................................................59 5.5.4 Versuchsergebnisse..........................................................................................60 5.5.4.1 Einführung eines Ersatzschaltbildes..................................................64 5.6 Verweilzeituntersuchungen unter Berücksichtigung des Stoffüberganges.........66 5.6.1 Aufbau und Funktionsweise der Meßeinrichtungen........................................67 5.6.1.1 Flüssigkeitsprobennahme..................................................................68 5.6.1.2 Dampfprobennahme..........................................................................70 5.6.1.3 Verwendete Apparate der Probennahmeeinrichtungen.....................70 5.6.1.4 Tracerungseinrichtung.......................................................................71 5.6.2
Tracer...............................................................................................................72 5.6.3 Analytik...........................................................................................................75 5.6.4 Versuchsplanung..............................................................................................76 5.6.5 Versuchsdurchführung.....................................................................................77 5.6.6 Versuchsauswertung........................................................................................79 5.6.7 Versuchsergebnisse..........................................................................................82 6 Verweilzeitmodell................................................................................................................85 6.1 Lösungsverfahren für die rechnerische Behandlung von Verweilzeitfragestellungen....................................................................................................................85 6.2 Anwendung des Lösungsverfahrens auf die durchgeführten Versuche...............90 6.2.1 Größe der Stoffaustauschfläche auf den Böden...............................................97 6.2.2 Größe der Übergangskoeffizienten................................................................103
Inhaltsverzeichnisse VH 63 Modellerweiterungen..............................................................................................105 6.3.1 Beschreibung der Flüssigphase durch eine Anzahl von gleich großen Rührkesseln...........................................................................................................105 6.3.2 Beschreibung der Flüssigphase durch ein Ersatzschaltbild mit Seitenkompartment ........................................................................................................106 6.3.3 Einführung eines Rückvermischungsstromes in der Flüssigphase...............107 6.3.4 Verschaltung der Dampf- und Flüssigphase auf einem Boden.....................109 6.3.5 Ergebnisse von Rechnungen mit Modellerweiterungen...............................111 6.4 Ergebnisse der Modellrechnungen........................................................................111 63 Diskussion der Ergebnisse.....................................................................................112 7 Bestimmung von Übergangskoeffizienten aus Experimentaldaten............................. 118 8 Rekapitulation und Ausblick...........................................................................................127 9 Zusammenfassung............................................................................................................134 10 Anhang..............................................................................................................................138 A.l Stoffdaten von Toluol und Chlorbenzol................................................. 138 A.2 Weitere Meßergebnisse der Farbstofftracerung..................................................141 A.3 Holdup, Wirkungsgrad, Wärmeverluste und Druckverlust einer Laborbodenkolonne DN 50...................................................................................................142 A.4 Darstellung der stationären
Betriebszustände der Versuche mit isotopen- markierten Tracern................................................................................................145 A.5 Ergebnisse der Versuche mit isotopenmarkierten Tracern................................152 A.6 Programm RTC_METH - Fließdiagramm........................................................159 A.7 Programm - Quelltexte...........................................................................................164 A.8 Regel für die Matrizenmultiplikation...................................................................194 11 Literatur..........................................................................................................................195
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