Tropfencluster – Analytik, Simulation und Visualisierung

Moderne optische Messtechniken in Kombination mit Algorithmen der Bildanalyse erlauben es, komplexe Tropfencluster in der Extraktionskolonne messtechnisch zu erfassen. In Labor- und Technikumskolonnen werden Versuche durchgefuhrt, um Informationen zu Tropfenschwarmen in Abhangigkeit der Prozessparameter zu erhalten. Eine Erweiterung des Kolonnensimulationstools LLECMOD erfolgte von geruhrten Kolonnen hin zu gepackten und pulsierten Kolonnen mit der Moglichkeit der freien Wahl der dispersen Phase und Stoffaustauschrichtung. Die CFD-Simulation liefert die Grundlage zur dreidimensionalen Simulation der Hydrodynamik in geruhrten Extraktionskolonnen. Eine vereinfachte Tropfenpopulationsbilanz (Eingruppenmodell) ermoglicht eine Bestimmung der Tropfengrose mit geringer zusatzlicher CPU-Zeit. Eine verbesserte Visualisierung der Kolonnendaten im 3D-Raum erlaubt es, gezielte Analysen des Apparateverhaltens durchzufuhren. Optical measurements are performed with an inline measurement technique in laboratory and pilot plant columns to obtain information about the droplet swarm at specific locations as a function of process parameters, e.g., time, energy input, and throughput. The column simulation tool LLECMOD was extended to packed and pulsed columns with the possibility of a free choice of the dispersed phase and mass transfer direction. The CFD simulation provides the basis for 3D simulation of hydrodynamics in stirred extraction columns. A one-group population balance model allows a determination of the changing droplet size with little additional CPU time. An enhanced visualization of the column data in 3D space allows fast and targeted analysis of the apparatus behavior.