Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Kontrollvolumenansatz zur Modellierung des Interphasen-Massentransfers bei einer Füllkörperkolonnendestillation

Goro Nishimura, Kunio Kataoka, Hideo Noda und Naoto Ohmura

Ein vereinfachtes Stoffübertragungsmodell für eine ternäre Ideallösung wurde mithilfe einer Kontrollvolumenmethode erstellt, die für eine gepackte Destillationskolonne vorgeschlagen wurde. Das Konzept der Modellierung bestand darin, eine Brücke zwischen dem Destillationsexperiment einer realen Kolonne und der computergestützten Prozesssimulation einer idealen Kolonne zu schlagen. Der Kontrollvolumenansatz unter Verwendung lokaler Werte von HETPs, die durch Experimente ermittelt wurden, wurde entwickelt, um schrittweise lokale Werte der Stoffübertragungskoeffizienten in der Dampfphase und der Flüssigphase zu bestimmen. Als Testkolonne wurde eine 5,5 m hohe Füllkörperkolonne in kommerziellem Maßstab verwendet, die mit drei Betten aus gewellter Drahtgeflechtpackung ausgestattet war. Das Experiment wurde bei Normaldruck unter den Bedingungen des totalen Rückflusses für ein ternäres System aus Methanol, Ethanol und Isopropanol durchgeführt. Die Prozesssimulationsanalyse für eine ideale Gleichgewichtskolonne wurde durchgeführt, um sie mit dem Destillationsexperiment zu vergleichen, das mit einer realen Kolonne durchgeführt wurde. Die volumetrischen Filmkoeffizienten der Stoffübertragung in der Dampfphase bzw. Flüssigphase wurden schrittweise mithilfe der Kontrollvolumenmethode unter Berücksichtigung der experimentell erhaltenen HETPs ermittelt. Lokale Variationen der experimentellen Stoffübergangskorrelationen wurden in einer dimensionslosen Form verallgemeinert und in die Auswirkungen des lokalen Verhaltens und die Abhängigkeit von der Reynoldszahl unterteilt.