Theoretische Grundlagen: Stoffbewegungen in Austauschsäulen

Zusammenfassung

In fast allen Zweigen der chemischen Industrie ist es eine Aufgabe von hervorragender Bedeutung, verschiedene Phasen im Gegenstrom miteinander in Berührung zu bringen. Hierher gehören sowohl rein physikalische Austauschvorgange wie Destillation, Extraktion und Absorption als auch chemische Reaktionen im Gegenstrom wie z. B. Veresterung, Spaltung, Hydrierung, Oxydation usw. Bei allen diesen Vorgangen findet ein Stofftransport von einer Phase in die andere auf dem Wege der Diffusion statt. Die Geschwindigkeit des Stofftransportes innerhalb einer Phase wird durch deren Stromungscharakter bestimmt. Soweit sich die Phase in turbulenter Bewegung befindet, darf man annehmen, daß sich die aus der Thermodynamik abgeleiteten Gleichgewichtsbeziehungen fur Destillations-, Extraktions- und Absorptionsvorgänge nach Überwindung des sogenannten Grenzwiderstandes praktisch momentan einstellen. Anders liegen die Verhältnisse bei chemischen Gegenstrom-Reaktionen: Die miteinander in Kontakt gebrachten Molekeln konnen nur so weit miteinander reagieren, wie dies mit den Gesetzen der Reaktionskinetik in Einklang steht. Wahrend beim physikalischen Vorgang die Austauschgeschwindigkeit praktisch ausschließlich durch den Stromungscharakter der Phasen, die Große der Austauschoberfläche und den Grenzwiderstand bestimmt wird, muß bei chemischen Reaktionen zusätzlich noch die Austauschbereitschaft berücksichtigt werden. Sie findet ihren Ausdruck in der Reaktionsordnung und der Gleichgewichtskonstanten. Der Stofftransport von einer Phase in die andere erfolgt jedoch auch hier auf dem Wege der Diffusion durch die Phasengrenze und ist mithin den gleichen Gesetzen unterworfen.