Stoffübergang in Druckblasensäulen mit organischen Flüssigkeiten

Jordan, Uwe

doi:10.24355/dbbs.084-201611020945-0

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Stoffübergang in Druckblasensäulen mit organischen Flüssigkeiten

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Der Gasgehalt und der Stoffübergang in Blasensäulen wurden experimentell untersucht. Die Blasenstruktur wurde mit dynamischen Entgasungsmessungen ermittelt. Dazu wird die Begasung der Blasensäule gestoppt und die Druckdifferenz im unteren Säulenabschnitt mittels Drucktransmittern verfolgt. Der Stoffübergangszahl wurde mittels Desorption von Sauerstoff ermittelt. Dabei kam eine optische Messmethode zum Einsatz, die auf Fluoreszenzlöschung eines angeregten Farbstoffes beruht. Der Farbstoff wurde direkt in der Flüssigkeit gelöst, um die Ansprechzeit des Sensors zu minimieren. Als Flüssigkeiten wurden Decalin, Ethanol, 1-Butanol, Ethylenglycol, Toluol sowie Wasser eingesetzt. Gemessen wurde in einem Temperaturbereich von 10°C bis 80°C. So konnten die Stoffparameter in folgenden Bereichen variiert werden: Viskosität: 0,401 – 31,5 mPas; Oberflächenspannung: 19,9 – 74,2 mN/m und Dichte 793 – 1117 kg/m³. Als Gase wurden Stickstoff und Helium im Druckbereich 1 – 51 bar eingesetzt. Damit kamen Gasdichten im Bereich von 0,174 – 59,47 kg/m³ zur Anwendung. Es kamen zwei Blasensäulen mit unterschiedlichen Füllhöhen und Durchmessern zum Einsatz. Als Begaser wurden Einzellochbegaser, Lochplatten und Sinterplatten eingesetzt. Die Ergebnisse werden mit Korrelationen aus der Literatur verglichen.

Gas holdups and volumetric mass transfer coefficients in bubble columns have been determined experimentally. The bubble size distribution was studied with the dynamic gas disengagement method. The gas supply was stopped and the pressure difference in the bottom part of the columns was monitored using pressure transducers. The volumetric mass transfer coefficient was determined by desorption of oxygen. An optical measurement method was used, which is based on fluorescence quenching of an excited dye. The dye was dissolved directly in the liquid in order to minimize the response time of the sensor. The used liquids are decaline, ethanol, 1-butanol, ethylene glycol toluene and water. The temperature was varied in the range of 10°C to 80°C. The liquid properties were in the following ranges: viscosity 0.401 – 31.5 mPas; surface tension 19.9 – 74.2 mN/m und density 793 – 1117 kg/m³. As the gas helium and nitrogen were used in the pressure range 1 – 51 bar. So the gas density ranged from 0.174 to 59.47 kg/m³. Two bubble columns with different filling heights and diameters were used. The gas spargers were single hole spargers, perforated plates and sintered plates. The results are compared with correlations from the literature.