Blasensäulen‐Reaktoren – ihre modellmäßige Erfassung und Berechnung

Die Dimensionierung und Maßstabsvergößerung von Blasensäulen‐Reaktoren ist trotz ihrer einfachen Bauweise eine recht schwierige Aufgabe. Es sind im wesentlichen zwei Punkte, die die „a priori” ‐Berechnung erschweren und die nicht unabhängig voneinander betrachtet werden dürfen. Der 1. Punkt betrifft die Besorgung von Parameterwerten, der 2. Punkt liegt in der Auswahl realistischer Modelle. Aus dem Verweilzeitverhalten der Phasen ergibt sich, daß Modelle für Blasensäulen auf der Basis des Dispersionsmodells bzw. dazu äquivalenter Zellenmodelle zu erstellen sind. Zusätzlich liegt ein Druckgradient vor. Wenn deutliche Molstromänderungen in der Gasphase auftreten, wie es für die Praxis wünschenswert ist, ist ferner zu berücksichtigen, daß die Gasgeschwindigkeit und die relativen Phasenanteile variabel sind. Diese Modellannahmen führen auf ein nichtlineares Differentialgleichungssystem mit Randwerten, das nach verschiedenen Methoden numerisch gelöst werden kann. Aus Modellsimulationen wird der Einfluß der verschiedenen Parameter und Betriebsbedingungen ersichtlich. Experimentelle Untersuchungen zur mit Schwefelsäure katalysierten Hydratation von Isobuten und zum Stoffaustausch von CO 2 in Blasensäulen bis zu 7 m Höhe bestätigen die Modellvorstellungen. Die experimentellen und theoretischen Ergebnisse werden mit Aussagen einfacherer Modelle verglichen und die Bedingungen angegeben, bei denen ihre Anwendung zu rechtfertigen ist.