chemical engineering and technology

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Zur naheren Information derjenigen Leser der Chemie-lngenieur- Technik, die unsere Zeitschrift Chemical Engineering and Technolo- gy (Nachfolgezeitschrift von German Chemical Engineering) noch nicht beziehen, sind im folgenden Referate der dort erschienenen Arbeiten abgedruckt. Es handelt sich dabei um die Aufsatze in Heft 4/1988 von Chemical Engineering and Technology. Anwendung moderner Packungen in thermischen Trennprozessen Reinhard Billet und Jerzy Mackowiak Der derzeitige Trend in der thermischen Trenntechnik geht klar in Richtung effizienter Kolonneneinbauten mit hohen Kapazitaten und geringen Druckverlusten. Diese Ausstattungen resultieren in deutlich niedrigeren Energie- und Investitionskosten als herkommliche Ein- bauten, insbesondere wenn die Trennaufgabe eine groBe Anzahl von Obergangseinheiten erfordert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausrustun- gen besteht darin, daB sie geringe Sumpftemperaturen zulassen und somit auch die Rektifikation temperaturempfindlicher Stoffe ermog- lichen. Die Autoren geben daher in ihrem Beitrag einen Oberblick uber das Verhalten moderner geordneter und ungeordneter Fullkorperpak- kungen zur Anwendung in der thermischen Trenntechnik. Die Bewer- tung der Ergebnisse beruht auf zahlreichen experimentellen Untersu- chungen von Rektifikations-, Absorptions- und Desorptionssyste- men. Besonders gehen die Autoren auf folgende Gesichtspunkte ein: - Trennleistung in bezug auf die Anzahl der theoretischen Stufen pro Hoheneinheit, Hohe einer Obergangseinheit und GroBe des volu- metrischen Stoffubergangskoeffizienten; - Druckverlust pro Hoheneinheit, pro theoretischer Trennstufe oder pro Gasphasenubergangseinheit; - Flussigkeits-Hold-up, wobei sowohl Gaskapazitatsfaktor als auch Flussigkeitsbelastung als Parameter verwendet werden; - maximaler Gaskapazitatsfaktor in Abhangigkeit vom FlieBpara- meter. Die Ergebnisse sind in 25 Diagrammen ubersichtlich dargestellt (Chem. Eng. Technol. ZI (1988) Nr. 4, S. 213/227). S. Scholl Thermische Desaktivierung heterogener Katalysatoren, Teil 2: Der Kompensations- effekt und das katalytische Paradoxon Hans Kral Im ersten Teil dieser Veroffentlichungwurde die Anwendbarkeit des isokinetischen Effekts auf die thermische Desaktivierung untersucht [l]. Eine Literaturstudie ergab einen inharenten Gegensatz, der be- reits 1929 von Schwab [2] angesprochen wurde und bis heute zuruck- gewiesen wird (z. B. [3]). Die Auslegung des Begriffs ,Kompensation" verdeckt einen logi- schen Widerspruch, das katalytische Paradoxon, welches nach Aussa- ge des Autors auf die unterschiedlichen Gultigkeitsbereiche der Arr- henius-Parameter, den praexponentiellen Faktor und die Aktivie- rungsenergie zuruckgefuhrt werden kann. Aus diesem Grund kann auf der Grundlage der klassischen Logik keine Theorie fur das Ge- samtsystem (den ganzen Temperaturbereich) aufgestellt werden, die die Arrhenius-Parameter beinhaltet. Nur Subsysteme konnen konsi- stent und vollstandig sein. Ein Subsystem ist der Bereich des topokatalytischen Konzepts, wel- ches auf die thermische Desaktivierung, die thermische Bistabilitat und alle Reaktionen mit oberflachenabhangiger Aktivitat anwendbar ist. Das andere ist der Bereich des energetischen Konzepts, das in der Grundlagenforschung bevorzugt verwendet wird. Die durch die ther- mische Desaktivierung verursachte Anderung der PartikelgroBe kann vier verschiedene PartikelgroBen-Effekte hervorrufen, von denen zwei in der Literatur diskutiert werden (Chem. Eng. Technol. 22 (1988) Nr. 4, S. 228/236). [l] Kral, H.: Chem. Eng. Technol. 22 (1988) S. 113/119. [2] Schwab, G.-M.: Z. Phys. Chem., Abt. B 5 (1929) S. 406/412. [3] Larsson, R.: Catal. Today Z(1987) S. 93/99. M. Schachtl Thermische Strahlung von GasIFeststoff- Mischungen Thomas Elsner, Dieter Konecke und Paul-Michael Weinspach Die thermische Strahlung von GadFeststoff-Mischungen in Hoch- temperatur-Warmeaustauschern ist von betrachtlicher Bedeutung fur die Auslegung der Wameaustauscherflachen. Da in der vorhande- nen Literatur kaum relevante Daten verfugbar sind, wurde eine Ver- suchsanlage zur Messung der Emissionen von Feststoffpartikeln kon- zipiert. Als Feststoff wurden zwei Aschefraktionen mit mittleren Korndurchmessern von 50 pm bzw. 116 pm sowie eine Quarzsand- fraktion mit 127 pn untersucht. Zur theoretischen Beschreibung der gemessenen thermischen Strah- lung von GadFeststoff-Mischungen entwickeln die Autoren eine neue Gleichung. Dabei legen sie folgende Vereinfachungen zugrun- de: - eindimensionaler Strahlungsaustausch in axialer Richtung; - Absorptions- und Streuungskoeffizienten sind unabhangig von der Wellenlange; - die Streuung ist isotrop; - eine ZweifluB-Methode fur"Strahlen in positiver und negativer Richtung wird verwendet. Fur die Emission in axialer Richtung gilt dann: Darin ist die nach GI. (2) definierte optische Dicke @ @= LS, Be K, \/1 + 2 K,/K, (2) die wesentliche EinfluBgroBe, welche ein Produkt aus Schichtdicke L, spezifischer Feststoffoberflache S,, Feststoffbeladung Be sowie Absorptions- und Streuungskoeffizient K, bzw. K, ist. Abb. 1 zeigt ei- nen Vergleich der MeBwerte fur die Emissionen im Wellenlangenbe- reich von 0,6 bis 1,0 pn abhangig von der optischen Dicke. Die durchgezogene Linie reprasentiert die theoretische Beziehung nach GI. (l), und man erkennt eine uber den gesamten Bereich sehr gute ubereinstimmung. Weitere Untersuchungen vor allem im Bereich ge- ringer Feststoffbeladungen und kleiner Schichtdicken sollen die An- wendbarkeit von GI. (2) absichern und der Herleitung von Absorp- 802 Chem.-1ng.-Tech. 60 (1988) Nr. 10, S. 802-805 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1988 0009-286X/88/1010-0802 $ 02.50/0

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Page 1: Chemical Engineering and Technology

Zur naheren Information derjenigen Leser der Chemie-lngenieur- Technik, die unsere Zeitschrift Chemical Engineering and Technolo- gy (Nachfolgezeitschrift von German Chemical Engineering) noch nicht beziehen, sind im folgenden Referate der dort erschienenen Arbeiten abgedruckt. Es handelt sich dabei um die Aufsatze in Heft 4/1988 von Chemical Engineering and Technology.

Anwendung moderner Packungen in thermischen Trennprozessen

Reinhard Billet und Jerzy Mackowiak Der derzeitige Trend in der thermischen Trenntechnik geht klar in Richtung effizienter Kolonneneinbauten mit hohen Kapazitaten und geringen Druckverlusten. Diese Ausstattungen resultieren in deutlich niedrigeren Energie- und Investitionskosten als herkommliche Ein- bauten, insbesondere wenn die Trennaufgabe eine groBe Anzahl von Obergangseinheiten erfordert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausrustun- gen besteht darin, daB sie geringe Sumpftemperaturen zulassen und somit auch die Rektifikation temperaturempfindlicher Stoffe ermog- lichen. Die Autoren geben daher in ihrem Beitrag einen Oberblick uber das Verhalten moderner geordneter und ungeordneter Fullkorperpak- kungen zur Anwendung in der thermischen Trenntechnik. Die Bewer- tung der Ergebnisse beruht auf zahlreichen experimentellen Untersu- chungen von Rektifikations-, Absorptions- und Desorptionssyste- men. Besonders gehen die Autoren auf folgende Gesichtspunkte ein: - Trennleistung in bezug auf die Anzahl der theoretischen Stufen pro

Hoheneinheit, Hohe einer Obergangseinheit und GroBe des volu- metrischen Stoffubergangskoeffizienten;

- Druckverlust pro Hoheneinheit, pro theoretischer Trennstufe oder pro Gasphasenubergangseinheit;

- Flussigkeits-Hold-up, wobei sowohl Gaskapazitatsfaktor als auch Flussigkeitsbelastung als Parameter verwendet werden;

- maximaler Gaskapazitatsfaktor in Abhangigkeit vom FlieBpara- meter.

Die Ergebnisse sind in 25 Diagrammen ubersichtlich dargestellt (Chem. Eng. Technol. ZI (1988) Nr. 4, S. 213/227).

S. Scholl

Thermische Desaktivierung heterogener Katalysatoren, Teil 2: Der Kompensations- effekt und das katalytische Paradoxon Hans Kral

Im ersten Teil dieser Veroffentlichung wurde die Anwendbarkeit des isokinetischen Effekts auf die thermische Desaktivierung untersucht [l]. Eine Literaturstudie ergab einen inharenten Gegensatz, der be- reits 1929 von Schwab [2] angesprochen wurde und bis heute zuruck- gewiesen wird (z. B. [3]). Die Auslegung des Begriffs ,Kompensation" verdeckt einen logi- schen Widerspruch, das katalytische Paradoxon, welches nach Aussa- ge des Autors auf die unterschiedlichen Gultigkeitsbereiche der Arr- henius-Parameter, den praexponentiellen Faktor und die Aktivie- rungsenergie zuruckgefuhrt werden kann. Aus diesem Grund kann auf der Grundlage der klassischen Logik keine Theorie fur das Ge- samtsystem (den ganzen Temperaturbereich) aufgestellt werden, die die Arrhenius-Parameter beinhaltet. Nur Subsysteme konnen konsi- stent und vollstandig sein. Ein Subsystem ist der Bereich des topokatalytischen Konzepts, wel- ches auf die thermische Desaktivierung, die thermische Bistabilitat

und alle Reaktionen mit oberflachenabhangiger Aktivitat anwendbar ist. Das andere ist der Bereich des energetischen Konzepts, das in der Grundlagenforschung bevorzugt verwendet wird. Die durch die ther- mische Desaktivierung verursachte Anderung der PartikelgroBe kann vier verschiedene PartikelgroBen-Effekte hervorrufen, von denen zwei in der Literatur diskutiert werden (Chem. Eng. Technol. 22 (1988) Nr. 4, S. 228/236).

[l] Kral, H.: Chem. Eng. Technol. 22 (1988) S. 113/119. [2] Schwab, G.-M.: Z. Phys. Chem., Abt. B 5 (1929) S. 406/412. [3] Larsson, R.: Catal. Today Z(1987) S. 93/99.

M. Schachtl

Thermische Strahlung von GasIFeststoff- Mischungen

Thomas Elsner, Dieter Konecke und Paul-Michael Weinspach

Die thermische Strahlung von GadFeststoff-Mischungen in Hoch- temperatur-Warmeaustauschern ist von betrachtlicher Bedeutung fur die Auslegung der Wameaustauscherflachen. Da in der vorhande- nen Literatur kaum relevante Daten verfugbar sind, wurde eine Ver- suchsanlage zur Messung der Emissionen von Feststoffpartikeln kon- zipiert. Als Feststoff wurden zwei Aschefraktionen mit mittleren Korndurchmessern von 50 pm bzw. 116 pm sowie eine Quarzsand- fraktion mit 127 pn untersucht. Zur theoretischen Beschreibung der gemessenen thermischen Strah- lung von GadFeststoff-Mischungen entwickeln die Autoren eine neue Gleichung. Dabei legen sie folgende Vereinfachungen zugrun- de:

- eindimensionaler Strahlungsaustausch in axialer Richtung;

- Absorptions- und Streuungskoeffizienten sind unabhangig von der Wellenlange;

- die Streuung ist isotrop;

- eine ZweifluB-Methode fur"Strahlen in positiver und negativer Richtung wird verwendet.

Fur die Emission in axialer Richtung gilt dann:

Darin ist die nach GI. (2) definierte optische Dicke @

@ = LS, Be K , \/1 + 2 K,/K, (2)

die wesentliche EinfluBgroBe, welche ein Produkt aus Schichtdicke L, spezifischer Feststoffoberflache S,, Feststoffbeladung Be sowie Absorptions- und Streuungskoeffizient K , bzw. K , ist. Abb. 1 zeigt ei- nen Vergleich der MeBwerte fur die Emissionen im Wellenlangenbe- reich von 0,6 bis 1,0 p n abhangig von der optischen Dicke. Die durchgezogene Linie reprasentiert die theoretische Beziehung nach GI. (l), und man erkennt eine uber den gesamten Bereich sehr gute ubereinstimmung. Weitere Untersuchungen vor allem im Bereich ge- ringer Feststoffbeladungen und kleiner Schichtdicken sollen die An- wendbarkeit von GI. (2) absichern und der Herleitung von Absorp-

802 Chem.-1ng.-Tech. 60 (1988) Nr. 10, S. 802-805 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1988 0009-286X/88/1010-0802 $ 02.50/0

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0 2 L 6 0 10

Optical Thickness - Abb. 1. schiedenc Feststoffe.

Emission, abhangig von der optischen Dicke fur vier ver-

tions- und Streuungskoeffizienten dienen (Chem. Eng. Technol. I1 (1988) Nr. 4, S. 2371243).

S. Scholl

EinfluB der Ethan-Zugabe auf die Pyrolyse von Propan

Emenike N. Wami

Die Zersetzung des Propans kann durch folgenden Mechanismus er- Hart werden:

Die weiteren Reaktionen dieser Radikale fuhren zur Produktbildung. Eine Moglichkeit zur Erhohung der Selektivitat in Richtung der ge- wunschten Endprodukte besteht in der Zugabe bestimmter Stoffe zur Erzeugung solcher Radikale. Bisherige Untersuchungen konzentrieren sich vor allem auf die Ver- schiebung des Radikalgleichgewichts in GI. (2) [l]. Die Zugabe von Wasserstoff bzw. Wasserstoff bildenden Substanzen wie H,, Dampf und Schwefelwasserstoff beschleunigt die Zersetzung des Propans. wobei die beschleunigende Wirkung mit der Steigerung der zugege- benen Menge zunimmt. Der EinfluB auf die Selektivitat scheint dabei jedoch von Additiv zu Additiv unterschiedlich zu sein. In diesem Beitrag wird uber die Pyrolyse von PropanlArgon- Gemischen in Anwesenheit von 0,l YO und 0,9 YO Ethan bei Tempera- turen zwischen 1200 K und 2 000 K berichtet. Bei hohen Temperaturen beschleunigen Spuren von Ethan die Zer- setzung des Propans. Aber die Erhohung der zugegebenen Ethan- Menge erhijht nicht im selben MaBe die Zersetzungsgeschwindigkeit. Ethylen. Methan und Acetylen treten als Hauptreaktionsprodukte neben geringen Mengen an Propylen und Ethan auf, welche nur bei tieferen Temperaturen nachgewiesen wurden. Unter 1500 K erhijht die Zugabe von Ethan die Ausbeute an Ethylen und Methan auf Kosten von Propylen und Ethan geringfugig. Die Se- lektivitat fur Acetylen nimmt rnit steigender Temperatur zu. Fur kei- nes der Produkte verandert die Anwesenheit des Ethans die Bezie- hung zwischen der Produktbildungsrate und der Temperatur. Der Autor erklart den EinfluB der Ethan-Zugabe auf die Propan- Pyrolyse bei hohen Temperaturen mit der Zunahme der Radikal- Konzentrationen. besonders der Wasserstoff-Radikale und der Vinyl- Radikale. Darauf wird die starke Beschleunigung der Propan- Zersetzung und die hohe Ausbeute an Acetylen bei hohen Tempera- turen zuruckgefuhrt (Chem. Eng. Technol. I1 (1988) Nr. 4. S. 2431248).

[ l ] Herriot, G. E.; Eckert, R. E.; Albright, L. F.; AlChE J. 18 (1972)

M. Schachtl Nr. 1, S. 84189.

Volumetrischer Stoffubergangskoeffizient in geruhrten Reaktoren

Vaclav Linek und Vaclav Vacek

Die Autoren widersprechen rnit ihren Darlegungen einer fruheren Veroffentlichung vonSchmitz et al. [l], in der Ergebnisse von Messun- gen des volumetrischen Stoffubergangskoeffizienten von viskosen wasserigen Losungen aus Wasser, Carboxyrnethylcellulose (CMC) und Natriumsulfit beschrieben werden. Die Autoren machen geltend, daBSchmitz et al. bei der Auswertung ihrer MeBergebnisse nicht den ,,Ruckdruck" (back pressure) des Sauerstoffs bei der Sauerstoff- Absorption berucksichtigt hatten. Durch diese ungerechtfertigte Ver- nachlassigung hatten sie den Stoffubergangskoeffizienten deutlich zu niedrig abgeschatzt. Nach Schmitz et al. ist die chemische Reaktion des Natriumsulfits rnit dem Sauerstoff schnell genug, um den gesamten Sauerstoff in der flus- sigen Phase zu binden, und so konne der volumetrische Stoffuber- gangskoeffizient mit Hilfe von

kla = (NIVl)/c; (1)

aus einer Stoffbilanz der Gasphase ermittelt werden. N ist die Overall Rate der Sauerstoff-Absorption im Reaktor. Die Autoren weisen in ihrem Artikel darauf hin, daB die Gegenwart von CMC die chemische Oxidation des Sulfits verlangsarnen wurden, und daB deshalb die Sauerstoff-Konzentration c, in der fliissigen Pha- se nicht notwendigerweise Null sein musse. Fur die Berechnung des Stoffubergangskoeffizienten ergibt sich nach diescr Vorstellung, daB

N l V, k,a = 7

CI - CI

ist. Die Autoren unterlegen ihre Argumentation rnit eigenen fruheren Messungen (Chem. Eng. Technol. I1 (1988) Nr. 4, S. 2491251).

[ l ] Schmitz, M.;Steiff, A.; Weinspach, P.-M.: Chem. Eng. Technol. 30 (1987) S. 2041215. M. Kind

Sensitivitat der Parameter des Zundvorgangs auf den Stoffubergang in adiabaten Rohrreaktoren mit exothermen heterogenen Reaktionen

Stefan Quest und Dieter Mewes

Die Stoffumsetzung in Rohrreaktoren findet entweder homogen ver- teilt uber den Querschnitt oder heterogen an der Rohrwand statt (heterogene Katalyse). In dem Beitrag wird iiber Untersuchungen zur Berechnung des Stoff- austausches berichtet, der bei einer nichtaquimolaren heterogenen Reaktion in einem geheizten, gekuhlten oder adiabaten Rohrreaktor ablauft. Das Ziel dabei besteht in einer detaillierten Beschreibung der Sensitivitat der Parameter der Zundvorgange im adiabaten Reaktor. Die unterschiedlichen Einfliisse der Reaktionskinetik sowie der War- me-, Stoff- und Impulsubertragung werden fur ein Reaktionsrohr mit laminarer Stromung in bezug auf die Reaktionsenthalpie theoretisch untersucht. Die Anordnung ist in Abb. 2 dargestellt. Stark exotherme Reaktionen fuhren zu einer Selbstbeschleunigung der Reaktion, wenn die freiwerdende Enthalpie nicht uber die Rohr- wand abgefuhrt wird. Bei bestimmten Betriebsbedingungen findet

Chem.-1ng.-Tech. 60 (1988) Nr. 10, S. 802-805 803

Page 3: Chemical Engineering and Technology

PROFILES A T REACTOR INLET

MASS FRACTION DENSITY

AXIAL VELOCITY

CATALYTIC COATING CATALYTIC COATING

Abb. 2. Modell des Rohrreaktors.

ein plotzlicher Wechsel vom reaktionsgeschwindigkeitslimitierten zum diffusionslimitierten Stofftransport statt. Diese Erscheinung wird Zundung der Reaktion genannt. Der Effekt der Zundung und seine Sensitivitat bezuglich Reaktions- enthalpie, Warmeleitfahigkeit und Diffusion im Fluid, Aktivierungs- energie der Geschwindigkeitskonstanten der heterogenen Reaktion 1. Ordnung an der Wandoberflache und stochiometrischem Faktor werden durch die numerische Losung der Transportgleichungen un- tersucht. Axiale Stoff- und Warmeleitfahigkeiten werden dabei im Fluid ebenso vernachlassigt wie in der Reaktorwand. Betrachtet wer- den nichtaquimolare Wandreaktionen 1. Ordnung mit temperaturab- hangigen Reaktions- und Gleichgewichtskonstanten. Die Ergebnisse werden in Diagrammen dargestellt, in denen die ortli- che Massenstromdichte an der Rohrwand als Funktion der dimen- sionslosen Rohrlange aufgetragen ist (Chem. Eng. Technol. 22 (1988) Nr. 4, S. 251/258).

M. Schachtl

Scale-up von mechanisch geriihrten Extraktionskolonnen

The0 Pilhofer

In einer Extraktionskolonne ist der Verlust an Stofftransport- Effizienz mit zunehmendem Durchmesser durch die Ausbildung von Verweilzeitverteilungen begrundet. Diese Effekte konnen durch ein- dimensionale Dispersionsmodelle beschrieben werden. Allerdings muB uberpruft werden, ob die Voraussetzungen fur die Anwendung dieser Theorien in allen verschiedenen Typen von Extraktionskolon- nen erfullt sind. Fur Kolonnen, die die Voraussetzungen fur das Dispersionsmodell er- fullen, gibt der Autor eine Beziehung an, die die notwendige Zunah- me an Koionnenhohe mit Zunahme des Kolonnendurchmessers be- schreibt. Diese Beziehung ruhrt von Berechnungsmethoden fur den Dispersionskoeffizienten in der kontinuierlichen Phase her. Fur die Falle, in denen das Dispersionsmodell nicht auf einen gegebenen Ko- lonnentyp angewendet werden kann, macht der Autor Vorschlage fur mogliche betriebliche oder konstruktive Anderungen, so daB die von ihm vorgeschlagene Scale-up-Prozedur angewendet werden kann. Der Autor gibt folgende Bedingungen fur die Gultigkeit des eindi- mensionalen Dispersionsmodells an: a) Es herrscht Pfropfenstromung in axialer Richtung, so daB der Dis-

persionskoeffizient unabhangig von der transversalen Position ist.

b) Die Verweilzeitverteilungen sind nur durch stochastische axiale Stromungen bedingt, die der Hauptstromung uberlagert sind.

Aus diesen Bedingungen leitet der Autor ab, daB das eindimensionale Dispersionsmodell nur in geruhrten Kolonnen (s. Abb. 3) angewendet werden darf. Sicherlich nicht erfullt seien die Bedingungen in pulsier-

ten Siebbodenkolonnen. Packungskolonnen stellten den Ubergang von geruhrter zu pulsierter Kolonne dar. Fur geruhrte Kolonnen wird folgende Scale-up-Beziehung bei kon- stanter TropfengroBe angegeben:

Hierin sind H, die Abstande der Statorplatten, D, sind die Disper- sionskoeffizienten der kontinuierlichen Phase, und n ist die Stufen- zahl (Chem. Eng. Technol. 22 (1988) Nr. 4, S. 259/263).

M. Kind

stirred column pulsed packed pulsed sieve plate

x radial u Q Q mixing) by stirrers packing - Abb. 3. Bauarten von Extraktionskolonnen.

Verfahrenstechnische Aspekte bei der Fallungskristallisation

Alfons Mersmann und Matthias Kind

Der Beitrag baut auf einer Literaturstudie zur Fallungskristallisation auf. Die Fallungskristallisation wird bei schwerloslichen Substanzen angewendet. Um Unterschiede und Gemeinsamkeiten mit der Kri- stallisation gut loslicher Stoffsysteme herauszustellen, vergleichen die Autoren experimentelle Daten von unterschiedlichen Stoffsystemen im Hinblick auf ihr kinetisches Verhalten (Ubersattigung, Wachs- tumsgeschwindigkeit und Keimbildungsrate) und ihre mittlere Korn- groBe. Sie stellen fest, daB Stoffsysteme in einem Bereich der relati- ven Ubersattigung von < u < lo2 kristallisiert werden, wobei schwerlosliche Stoffsysteme (c* = lo-’ bis mol/l) zu hohen Ubersattigungen und gut losliche (c* = 1 mol/l) zu niedrigen Ubersat- tigungen fuhren. Wahrend die Wachstumsraten nur zwischen 5 . lop9 und lo-’ m/s variieren, konnen Keimbildungsraten zwischen 10’ und

m-3 s-l liegen. Gut losliche Substanzen konnen mittlere Korn-

804 Chem.-lng.-Tech. 60 (1988) Nr. 10, S. 802-805

Page 4: Chemical Engineering and Technology

gr6Ren von max. 1 mm aufweisen, bei schwerloslichen Stoffen hinge- gen werden nur mittlcre KorngroRen zwischen 1 und 10 pm er- reicht. Durch Vergleichc dcr experimcntellen Daten mit dcn Aussagcn dcr klassischcn Thcoric der homogcncn Keimbildung kommen die Auto- rcn zu dcr in Abb. 4 dargcstclltcn Aussagc: Ein sckundarer Keimbil- dungsmechanismus ist nur bei gut Ioslichen Substanzcn zu erwartcn. Substanzen mit gcringer Loslichkeit wcisen entweder einen heteroge- ncn oder gar cinen primaren Kcimbildungsmechanismus auf. Aus diesen Betrachtungen kommen sie zum SchluR, daR insbeson- dere cine gutc Vermischung (Mikro- und Makrovcrmischung) die an den Reaktionsfronten auftrctcndcn hohcn Obersattigungen abbauen hilft und zu dcr meist erwunschten Vergroberung des Produktes fuhrt (Chem. Eng. Tcchnol. 21 (1988) Nr. 4, S. 264/276).

M . Kind

Die Bedeutung der Energiedissipation in Kontaktapparaten und Mischern

Jaques Villermaux

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Der Autor verfolgt mit seinem Beitrag das Ziel, die Bedeutung der Energiedissipation als einem wichtigen Kriterium fur das Verstindnis von Warme- und Stoffubergang und Vermischung zu diskutieren. Von Le Goffexistiert der Ansatz einer ,,energetischen Effizienz" von Aus- tauschapparaten. Ausgehend von diesem Ansatz werden die folgcn- den Vorgange studiert: a) Stofftransport zwischen einem strdmenden Fluid und einer reaktiven heterogenen festen Oberflache, b) Trans- port zu cinem festen Objekt im Riihrkessel, c) Makro- und Mikromi- schen von ineinander loslichen Flussigkeiten und d) Stofftransport bei Gas/FIussig-Systcmen. Aus all diesen Beispielen wird deutlich, daR ein direkter Zusammenhang zwischen dissipicrter Leistung und In- tensitat des Transportes nur dann besteht, wenn folgende Bedingun- gen erfullt sind: Es sind die lokalen Werte der dissipierten Leistung am Ort dcs Transport- oder Vermischungsvorganges zu betrachten, und die Leistungsdissipation muR eng mit dcm Transport oder der Vermischung gekoppelt sein und physikalisch als eine treibende Kraft dcs Prozesscs erscheinen.

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Safety of Reactive Chemicals. Von T. Yoshida. Elsevier Science Publishers, Amsterdam - Oxford - New York 1987. 420 S., zahlr. Abb. u. Tab., geb., US-% 102,25.

Yoshida gibt in diesem Buch einen Uberblick uber die japanischen Arbeiten auf diesem Gebiet und berichtet uber die Institute, die er auf seinen Reisen, vor allem durch Europa, gesehen hat. Die Japaner waren auf diesem Gebiet lange Zeit ziemlich ruckstan- dig. Yoshida hat versucht, die in Europa und USA ublichen Testme- thoden fur Japan zu ubernehmen und hat auch selbst mit seinen Schu- lern intcressante Forschungsarbeiten geleistet. So hat die Schule von Yoshida wesentlich d a m beigetragen, daR Japan auf diesem Gebiet den AnschluR an den internationalen Stand der Technik gefunden hat. Das Gebiet ,.Safety of Reactive Chemicals" bezieht Yoshida vor allem auf die Eigenschaften, die Stoffc zu heftigen Explosionen befahigen. Die Testmethoden, die er beschreibt, sind daher vor allem die fur De- tonationsfahigkeit und Explosionsgefahrlichkeit. Mit dem Testen von Stoffen geringerer Zersetzungsenergie, die auch in der chemischen lndustrie gefahrlich sein konnen, befaat sich dieses Buch nicht. Ein langeres Kapitel des Buches ist den Berechnungsmethoden fur Explosions- oder Zersetzungswarmen gewidmet. Dam gehort auch

I c*-- ( for 1Cc=001mol/l)

Rela t i v e s u per sot u ro t ion Adc'

Abb. 4. Ubcrsattigung c und der Loslichkeit.

Keimbildungsmechanismus in Abhangigkeit der rclativcn

Dcr Autor widmet seinen Beitrag Ofto Nagel, der insbesonderc in den Jahren 1970 bis 1978 eine Serie von Aufsatzen zum Themenkreis dic- scs Beitrags veroffentlichte. Besonders intcressant am vorliegenden Beitrag sind der Hinweis auf die Le Goff-Zahlen fur Warme- und Stofftransport. Mit ihnen wird die Effizienz der in einem Apparat dissipierten Leistung in bczug auf den jeweiligen Transportvorgang beschrieben. In seinen SchluRbemcrkungen betont der Autor, daR dic diskutiertcn Beispiele die Bedeutung der Leistungsdissipation fur Transport- und Vermischungsvorgange deutlich mache. Insbesondcre vcrwcist der Autor auf die Moglichkcit, mit ,,informierten Systemen", in dcnen die Energie an gunstigen Orten in der benotigten Quantitat zugespcist wurde, einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gcbict dcs Stoffaus- tausches zu erzielen. Dies setze allerdings voraus, daR sehr dctaillicrte Kenntnisse uber die Vorgange im Apparat vorlagen, und daR es eine Moglichkeit gabe, Energie selektiv und in einer intclligenten Weise in das System lokal einzuspeisen (Chem. Eng. Technol. 22 (1988) Nr. 4, S. 276/287).

M . Kind

der Vergleich von berechneten und gemessenen Werten. Yoshida selbst hat Zersetzungsenergien mit der DTA gemessen und festge- stellt, daR sie umso mehr unter den gemessenen Explosionswarmen liegen, je hoher sie sind. Die folgenden Kapitel befassen sich mit den ,,Standard"-Testmethoden, wie z. B. Detonations-Tests, SADT-Tests und Screening-Tests. In einem weiteren Kapitel informiert der Autor uber amtliche Untersuchungs-Institute wie BAM, TNO usw. und in- ternationale Arbeitsgruppen. DaR noch ein Kapitel uber die Gefah- ren von Erdbeben fur reaktive Chemikalien folgt, wird wohl Japaner eher als Deutsche interessieren. Das Buch hat einige Eigenarten, die man bei Buchern von einheimi- schen Autoren kaum findet: Viele Autoren oder Arbeitsgruppen sind durch Fotos wiedergegeben. Der Fachmann wird sich freuen, viele bekannte Gesichter im Buch wiederzusehen. Da nur wenige Kollegen Gelegenheit haben werden, die verschiedenen europaischen und amerikanischen einschlagigen Labors zu besichtigen, werden sie eini- ges lnteressante aus dem Buch erfahren konnen. Aus diesem Grunde, und weil es einen guten Uberblick uber das gesamte Arbeitsgebiet gibt, kann das Buch den Fachleuten und denen, die sich einarbeiten wollen, zur Lekture empfohlen werden.

[BB 26331 Th. Grewer, Frankfurt/M.

Chem.-1ng.-Tech. 60 (1988) Nr. 10, S. 805 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1988 0009-286)</88/ 1010-0805 $ 02.50/0

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