Blasensäulenreaktor
Ein Blasensäulenreaktor oder eine Blasensäule ist ein von Helmut Gerstenberg erstmals eingesetzter verfahrenstechnischer Apparat für Gas/Flüssigkeit-Prozesse. Die Blasensäule ist durch eine Flüssigkeit gekennzeichnet, in die Gas eingebracht wird, das in Blasen durch die Flüssigkeit perlt und dabei eine Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugt. Die Begasung erfolgt in technischen Blasensäulen meist durch ein gelochtes Bodenblech, durch das das Gas strömt. Die Flüssigkeit kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden. Blasensäulen werden unter anderem zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, aber auch als Direktkontaktapparat zum Wärme- und Stoffaustausch eingesetzt.
Blasensäulenreaktoren zeichnen sich im Vergleich zu anderen Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparate durch einen hohen Flüssigkeitsanteil und eine mäßige Phasengrenzfläche aus. Damit ist die Blasensäule insbesondere für im Verhältnis zur Absorptionsgeschwindigkeit langsame Gas-Flüssig-Reaktionen geeignet, die ein großes Flüssigkeitsvolumen erfordern bei gleichzeitig geringen Anforderungen an die Phasengrenzfläche. Dies ist für einfache Gas-Flüssig-Reaktionen im Bereich einer Hatta-Zahl Ha<0.3 der Fall. Wenn die für Blasensäulen typische starke Durchmischung der Flüssigkeit zu Limitierungen z.B. aufgrund von Gleichgewichten führt, ist der Einsatz von Blasensäulenkaskaden denkbar. Weiterhin ist der Druckverlust der Gasströmung aufgrund der hydrostatischen Höhe der Flüssigkeit vergleichsweise hoch, was das Einsatzgebiet von Blasensäulen einschränkt.
Anwendungsbeispiele
- chemische und biochemische Reaktionen zwischen Gas und Flüssigkeit
- Absorption und Desorption von Gasen
- Verdunstung und Kondensation
- Anwärmen oder Abkühlen des Gases bzw. der Flüssigkeit
Literatur
- Wolf-Dieter Deckwer: Reaktionstechnik in Blasensäulen ISBN 3-7935-5540-2
- Heinz Brauer: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen, Kapitel 18
- Frank Lehr: Berechnung der Blasengrößenverteilung und Strömungsfelder in Blasensäulen ISBN 3-18-372603-3
- Won-Hi Hong: Stoffaustausch zwischen Gas und Flüssigkeit in Blasensäulen