Der Einfluß der Diffusion auf die Selektivität der Desorption in einer Rieselfilmsäule

Zusammenfassung Bei der Verdunstung eines Zweistoffgemisches in ein inertes Trägergas in einer Rieselfilmsäule hängt der Trenneffekt nicht allein von der relativen Flüchtigkeit, sondern auch vom Verhältnis der Diffusionsgeschwindigkeiten beider Stoffe im Trägergas ab. Bei der Verdunstung von Isopropanol-Wasser-Gemischen in trockene Luft zeigte sich, daß das Verhältnis der gasseitigen Stoffübergangskoeffizienten bei großen Gasgeschwindigkeiten etwa gleich der Wurzel aus dem Verhältnis der Diffusionskoeffizienten war. Da der Alkolhol im Trägergas langsamer diffundiert als das Wasser, konnten flüssige Mischungen durch absatzweise Verdunstung mit Alkohol angereichert werden, obwohl der Alkohol leichterflüchtig war.Bei kleinen Gasgeschwindigkeiten lieferte der Gleichstrom immer höhere Stoffübergangskoeffizienten als der Gegenstrom. Beim Gleichstrom wurde der Einfluß des Diffusionskoeffizienten auf den Stoffübergangskoeffizienten mit abnehmender Geschwindigkeit größer, beim Gegenstrom wurde er schwächer.

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The influence of diffusion on selectivity of desorption in a wetted wall column

The desorption of a binary mixture into a stripping gas flowing through a wetted-wall column is not only governed by the vapour-liquid-equilibrium. Gas-phase diffusivities of the evaporating components have also to be taken into account. Batch wise stripping experiments of Propanol(2)-water-mixtures using dry air as the stripping gas showed, that at high gas rates the mass transfer coefficients were proportional to the square root of the diffusivities. Therefore it was possible to enrich the residual mixture with Propanol(2) because of its lower diffusivity, although Propanol(2) is more volatile.At low gas rates the mass-transfer coefficients were higher for cocurrent flow than for countercurrent flow. Besides at low gas rates the diffusivities had more influence on mass-transfer for cocurrent flow than for countercurrent flow.

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Abbreviations

Formelzeichen A m²] Oberfläche des Rieselfilms2 r_ph·L - F m²] freie Strömungsquerschnittfläche für das Gas in der Rieselfilmsäule: r _ph ² - K _g –] kinetischer Trennfaktor - k _l –] Kennzahl für den flüssigseitigen Widerstand - L m] Länge der Rieselfilmsäule - n mol/m³] molare Dichte - n _l mol] Behältermolmenge - N _l,0 mol] Behältermolmenge zu Beginn des Versuchs - n _i mol/m² s] Molenstromdichte der Komponentei - N _i mol/s] Molenstrom der Komponentei - N _g mol/s] Molenstrom des Trägergases - p Pa] Druck - p _i ⁰ Pa] Dampfdruck der reinen Komponente - r m] Radius - r _i m] Innenradius des Rieselrohres - r ₁ –] molarer bezogener Verdunstungsstrom, definiert in Gl. (3) - r ₁ –] molarer bezogener Verdunstungsstrom, definiert in Gl. (9) - S ₁ –] Selektivität der Desorption - s _l m] Filmdicke - u m/s] Geschwindigkeit - t s] Zeit - V m³/s] Volumenstrom - x –] Molenbruch in der Flüssigkeit - y –] Molenbruch in der Gasphase - z m] Längenkoordinate Griechische Buchstaben _T –] thermodynamischer Trennfaktor - m/s] Stoffübergangskoeffizient - –] Aktivitätskoeffizient - m²/s] Diffusionszahl - °C] Temperatur - v m²/s] kinematische Viskosität - –] Absättigung Indices a Austritt - e Eintritt - g gasseitig - i Komponente - l flüssigseitig - Ph Phasengrenze, Gleichgewicht - RFS Rieselfilmsäule - 1 Isopropanol - 2 Wasser dimensionslose Kennzahlen St _g = _g/¯u _g - Gz _g =4/ V _g/ _g·L - Sh _g = _g·2r _ph - Re _g =¯u _g·2r _ph/v_g - Sc _g =v _g/ _g - NTU _g =·A{itdn_g/N _g - Re _l =V _l/2r _i·v _l