Uwe Jordan

The gas density effect on mass transfer in bubble columns with organic liquids

Gas holdups and volumetric mass transfer coefficients in organic liquids (ethanol, 1-butanol, decalin, toluene) have been measured in a bubble column (0.1 m diameter, 3 different gas spargers) at 293-343 K. Wide ranges of the gas velocity (0.01-0.21 m/s) and the gas density (0.19-46.7 kg/m 3 ) are covered. The gas density effect is found to increase with the gas density and the gas velocity. This observation is in agreement with the theory of bubble breakage by Kelvin-Helmholz instability. Considering the additional literature data, new dimensionless correlations are developed that represent 687 gas holdups in 23 different liquids with 11.2% mean error and 673 mass transfer data in 31 liquids with 13.8% mean error.

Mass Transfer in High-Pressure Bubble Columns with Organic Liquids

Oxygen desorption from organic liquids (ethanol (96%), 1-butanol, toluene) and water into nitrogen gas has been studied with an optical sensor. Gas hold-ups and volumetric mass transfer coefficients have been determined in the pressure range of 1-10 bar. In this range both quantities are found to increase with the gas density to the power of 0.24. However, by comparison with literature data and on theoretical grounds, the gas density effect can be shown to depend on the gas velocity and on gas density itself. The effect becomes negligible at gas velocities below 0.01 m/s and at gas densities below about 0.1 kg/m 3 .

Stoffübergang in Druckblasensäulen mit organischen Flüssigkeiten

Der Gasgehalt und der Stoffubergang in Blasensaulen wurden experimentell untersucht. Die Blasenstruktur wurde mit dynamischen Entgasungsmessungen ermittelt. Dazu wird die Begasung der Blasensaule gestoppt und die Druckdifferenz im unteren Saulenabschnitt mittels Drucktransmittern verfolgt. Der Stoffubergangszahl wurde mittels Desorption von Sauerstoff ermittelt. Dabei kam eine optische Messmethode zum Einsatz, die auf Fluoreszenzloschung eines angeregten Farbstoffes beruht. Der Farbstoff wurde direkt in der Flussigkeit gelost, um die Ansprechzeit des Sensors zu minimieren. Als Flussigkeiten wurden Decalin, Ethanol, 1-Butanol, Ethylenglycol, Toluol sowie Wasser eingesetzt. Gemessen wurde in einem Temperaturbereich von 10°C bis 80°C. So konnten die Stoffparameter in folgenden Bereichen variiert werden: Viskositat: 0,401 – 31,5 mPas; Oberflachenspannung: 19,9 – 74,2 mN/m und Dichte 793 – 1117 kg/m³. Als Gase wurden Stickstoff und Helium im Druckbereich 1 – 51 bar eingesetzt. Damit kamen Gasdichten im Bereich von 0,174 – 59,47 kg/m³ zur Anwendung. Es kamen zwei Blasensaulen mit unterschiedlichen Fullhohen und Durchmessern zum Einsatz. Als Begaser wurden Einzellochbegaser, Lochplatten und Sinterplatten eingesetzt. Die Ergebnisse werden mit Korrelationen aus der Literatur verglichen.

Ozonation of Cycloalkenes Dissolved in Ethanol

The ozonation of cyclooctene and cyclododecene in ethanol was studied at 278 K in a stirred reactor with a flat gas/liquid interface. The parallel reactions with ethanol in the gas and the liquid phase had to be accounted for. At high cyclooctene concentrations, ozone transfer into the liquid phase was enhanced by up to a factor of E = 325. Due to the high ozone solubility and the high enhancement factors, up to half of the mass transfer resistance was on the gas-side. The reaction rate constant k2 is more than threefold higher for cyclooctene as compared to cyclododecene.