Adsorptive Entfernung von Wasser im unteren ppm- und ppb-Bereich zur Erzeugung hochreiner organischer Lösungsmittel

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Dieter Bathen
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2010 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 190357292

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Im Rahmen des vorliegenden Projektes konnte ein umfassendes Verständnis für die adsorptive Trocknung von polaren organischen Lösungsmitteln im Spurenfeuchtebereich gewonnen werden. Hierzu wurden neben umfangreichen experimentellen Arbeiten zum Adsorptionsgleichgewicht und zur Adsorptionskinetik auf physikalischen Modellen basierende Simulationen des dynamischen Durchbruchsverhaltens durchgeführt. Die untersuchten Stoffsysteme umfassten die homologe Reihe der primären Alkohole und verschiedene C6-Kohlenwasserstoffe sowie Zeolithe der Typen 3A, 4A, 5A und 13X. Die adsorptive Trocknung von Lösungsmitteln an Zeolithen wird maßgeblich durch die Größenverhältnisse von Porenöffnungen und Adsorptivmolekülen sowie die Wechselwirkungen der beteiligten Komponenten beeinflusst. Dies gilt sowohl für die Lage des Adsorptionsgleichgewichtes als auch für die Kinetik der adsorptiven Trocknung. Eine neue Erkenntnis in diesem Zusammenhang ist, dass auch größere, lineare Lösungsmittelmoleküle in der Lage sind, in die engen Porenöffnungen von Typ A Zeolithen einzudringen. Die Ergebnisse belegen eindeutig, dass die bisher veröffentlichten Größenangaben für Moleküle und Porenöffnungen nicht geeignet sind, um verlässlich vorauszusagen, ob Koadsorption möglich ist oder nicht [4-8]. Des Weiteren konnte zum ersten Mal eine Verlangsamung der Trocknungsgeschwindigkeit bei zunehmender Molekülgröße des Alkohols experimentell beobachtet werden, die so in der Literatur nicht bekannt war. Die im Laufe des Projekts veröffentlichten Adsorptionsisothermen, Diffusionskoeffizienten und modellgestützten Simulationen ermöglichen die Dimensionierung von Festbettadsorbern zur Trocknung von organischen Lösungsmitteln bis in den Spurenfeuchtebereich.

Publications

• Adsorptive Wasserentfernung aus organischen Lösungsmitteln im unteren ppmw- und ppbw-Bereich, ProcessNet-Jahrestagung und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2012, Karlsruhe
  Burrichter, B.; Bathen, D. & Pasel, C.
  
• Adsorptive water removal from organic liquids in the lower ppmw- and ppbw-region, 24. Deutsche Zeolith-Tagung 2012, Magdeburg
  B. Burrichter, et al.
  
• Adsorptive Wasserentfernung aus organischen Lösungsmitteln im unteren ppmw-Bereich, Jahrestreffen der DECHEMA-Fachgemeinschaft Fluiddynamik und Trenntechnik 2013, Würzburg
  Burrichter, B.; Pasel, C.; Luckas, M. & Bathen, D.
  
• Adsorptive Wasserentfernung aus organischen Lösungsmitteln im unteren ppmw-Bereich, Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Adsorption 2013, Bad Wildungen
  B. Burrichter, et al.
  
• Adsorptive Wasserentfernung aus organischen Lösungsmitteln im unteren ppmw-Bereich, Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Adsorption 2014, Fulda
  B. Burrichter, et al.
  
• Adsorptive water removal from organic solvents in the ppmw-region, 6th International FEZA Conference 2014, Leipzig
  B. Burrichter, et al.
  
• Parameter study on the adsorptive drying of isopropanol in a fixed bed adsorber, Sep. Purif. Technol. 2014, 132 (1), 736-743
  Burrichter, Bernd; Pasel, Christoph; Luckas, Michael & Bathen, Dieter
  
• Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy zur Feuchtebestimmung in organischen Lösungsmitteln, Chem. Ing. Tech. 2014, 86 (1-2), 136-143
  Burrichter, Bernd; Pasel, Christoph; Luckas, Michael & Bathen, Dieter