Numerische Modellierung der Phasentrennung in Zentrifugalextraktoren

In der chemischen Industrie ist die Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten ein typischer Prozessschritt. Dennoch treten nach wie vor Probleme bei der Separation von Mischungen auf, die Verunreinigungen enthalten, sowie bei Systemen mit hohen Viskositäten und geringen Dichtedifferenzen. Mögliche Gründe für solche Probleme sind geringe Tropfengrößen und deren resultierende geringen Sedimentationsge-schwindigkeit sowie Probleme bei der Koaleszenz. Häufig ist es ein KO-Kriterium beim Prozess-Design, wenn eine auftretende Phasentrennungen nicht wirtschaftlich sinnvoll realisiert werden kann. Aufgrund größerer Beschleunigungskräfte ist es unter Verwendung von Zentrifugalextraktoren jedoch möglich, viele solcher Systeme den-noch zu trennen. Allerdings ist der Scale-Up von Zentrifugalextraktoren noch immer eine große Herausforderung, da er erfahrungsbasiert erfolgt.
Eine Möglichkeit die Größe von technischen Schwerkraftabscheidern unter Verwen-dung von Ergebnissen aus Laborexperimenten zu berechnen wurde 2002 von Hen-schke et al. vorgestellt. Um die Größe von Zentrifugalabscheidern aus Experimenten im Labormaßstab bestimmen zu können, wurde diese Methode modifiziert und and die Verhältnisse im Zentrifugalfeld adaptiert. Damit ist es möglich, Länge und Durchmesser des Abscheiders genau an die Spezifikationen des Prozesses und die Eigenschaften des zu trennenden Systems anzupassen. Für die Auslegung mithilfe dieses Modells werden einerseits die Ergebnisse der Experimente, wie z.B. die Se-dimentations- oder die Koaleszenzzeit, andererseits auch Prozessvorgaben benötigt.
Es werden experimentelle Ergebnisse zum Phasentrennverhalten in Zentrifugalex-traktoren präsentiert. Als Stoffsysteme werden verschiedene EFCE-Standard¬test-systemen verwendet, die mit Zusatzstoffen wie Salzen oder Polymeren in ihren Ab-setzeigenschaften verändert wurden.

Henschke, M., Schlieper, L. H., Pfennig, A.: Determination of a coalescence parameter from batch-settling experiments, Chem. Eng. J. 85 (2002) 369-378.