Blasensäulenreaktor

Ein Blasensäulenreaktor oder eine Blasensäule ist ein von Helmut Gerstenberg erstmals eingesetzter verfahrenstechnischer Apparat für Gas/Flüssigkeit-Prozesse. Die Blasensäule ist durch eine Flüssigkeit gekennzeichnet, in die Gas eingebracht wird, das in Blasen durch die Flüssigkeit perlt und dabei eine Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugt. Die Begasung erfolgt in technischen Blasensäulen meist durch ein gelochtes Bodenblech, durch das das Gas strömt. Die Flüssigkeit kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden. Blasensäulen werden unter anderem zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit, aber auch als Direktkontaktapparat zum Wärme- und Stoffaustausch eingesetzt.

Schema eines Blasensäulenreaktors für die Photochlorierung.

Blasensäulenreaktoren zeichnen sich im Vergleich zu anderen Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparaten durch einen hohen Flüssigkeitsanteil und eine mäßige Phasengrenzfläche aus. Damit ist die Blasensäule insbesondere für im Verhältnis zur Absorptionsgeschwindigkeit langsame Gas-Flüssig-Reaktionen geeignet, die ein großes Flüssigkeitsvolumen erfordern bei gleichzeitig geringen Anforderungen an die Phasengrenzfläche. Dies ist für einfache Gas-Flüssig-Reaktionen im Bereich einer Hatta-Zahl Ha<0.3 der Fall. Wenn die für Blasensäulen typische starke Durchmischung der Flüssigkeit zu Limitierungen z. B. aufgrund von Gleichgewichten führt, ist der Einsatz von Blasensäulenkaskaden denkbar. Weiterhin ist der Druckverlust der Gasströmung aufgrund der hydrostatischen Höhe der Flüssigkeit vergleichsweise hoch, was das Einsatzgebiet von Blasensäulen einschränkt.

Anwendungsbeispiele

chemische und biochemische Reaktionen zwischen Gas und Flüssigkeit
Absorption[1] und Desorption von Gasen
Verdunstung und Kondensation
Anwärmen oder Abkühlen des Gases bzw. der Flüssigkeit (z. B. Hochtemperatur-Quenchen von heißen Abgasen)[1]
Herstellung von stabilen Nanosuspensionen, zur Herstellung von nanoskaligen Wirkstoffpartikeln mit hoher Bioverfügbarkeit[2]
Entfernung von Partikeln aus Abgasen als sogenannter Tauchwäscher[3]

Literatur

Wolf-Dieter Deckwer: Reaktionstechnik in Blasensäulen ISBN 3-7935-5540-2
Heinz Brauer: Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen, Kapitel 18
Frank Lehr: Berechnung der Blasengrößenverteilung und Strömungsfelder in Blasensäulen ISBN 3-18-372603-3
Won-Hi Hong: Stoffaustausch zwischen Gas und Flüssigkeit in Blasensäulen ISBN 3-18-850623-6

Weblinks

Funktionsweise des Blasensäulenreaktors

Einzelnachweise

VDI 3679 Blatt 2:2014-07 Nassabscheider; Abgasreinigung durch Absorption (Wäscher) (Wet separators; Waste gas cleaning by absorption (scrubbers)). Beuth Verlag, Berlin. S. 43–44.
Alfred P. Weber, Stefanie Pieper, Dagmar Koch: Stabilisierung von Nanopartikeln in Blasensäulen – Einfluss von Schaumschichthöhe und pH-Wert. In: Chem. Ing. Techn. Band 84, Nr. 3, 2012, ISSN 0009-286X, S. 244–251.
VDI 3679 Blatt 1:2014-07 Nassabscheider; Grundlagen; Abgasreinigung von partikelförmigen Stoffen (Wet separators; Fundamentals, waste gas cleaning of particle collections). Beuth Verlag, Berlin. S. 31.

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[q1-1] VDI 3679 Blatt 2:2014-07 Nassabscheider; Abgasreinigung durch Absorption (Wäscher) (Wet separators; Waste gas cleaning by absorption (scrubbers)). Beuth Verlag, Berlin. S. 43–44.

[2] Alfred P. Weber, Stefanie Pieper, Dagmar Koch: Stabilisierung von Nanopartikeln in Blasensäulen – Einfluss von Schaumschichthöhe und pH-Wert. In: Chem. Ing. Techn. Band 84, Nr. 3, 2012, ISSN 0009-286X, S. 244–251.

[3] VDI 3679 Blatt 1:2014-07 Nassabscheider; Grundlagen; Abgasreinigung von partikelförmigen Stoffen (Wet separators; Fundamentals, waste gas cleaning of particle collections). Beuth Verlag, Berlin. S. 31.