Experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Einfluss geringer Mengen von Salzen auf die Flüchtigkeit von Wasser (in geringer Konzentration) in organischen Lösungsmitteln

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerd Maurer
• Fachliche Zuordnung: Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5226208

In der chemischen Industrie müssen organische Komponenten häufig in einer hohen Reinheit aus einer wäßrigen Lösung abgetrennt werden. Das Trennproblem ist dadurch gekennzeichnet, daß ein (sehr geringer) Wassergehalt der organischen Komponente ("Lösungsmittel") gefordert wird. Die Mehrzahl der technisch interessierenden Lösungsmittel hat mit Wasser ein Azeotrop mit minimaler Siedetemperatur, häufig auch über einer flüssig-flüssig Mischungslücke. Die kann die Abtrennung von Wasser aus dem Lösungsmittel per Destillation/Rektifikation sowohl erleichtern, aber auch erschweren. Aus der industriellen Praxis ist bekannt, daß die bei einer Auslegung eines solchen Trennverfahrens erarbeiteten Bedingungen sich in der Praxis selten realisieren lassen. Dabei zeigt die Erfahrung, daß der Trennaufwand - im Vergleich zur Abtrennung von Wasser aus dem (reinen) Lösungsmittel - deutlich erhöht ist. In vielen Fällen liegt die Ursache für diesen Mehraufwand in geringen Mengen eines (oder mehrerer) Salze in der aufzuarbeitenden Lösungsmittel/Wasser Mischung. Selbst wenn dieses Problem bekannt sein sollte, ist beim derzeitigen Stand der Thermodynamik der Phasengleichgewichte eine angemessene Berücksichtigung des Einflusses von Salzen auf das Dampf-Flüssigkeits-Phasengleichgewicht im Bereich sowohl geringer Wasser- als auch geringer Salzkonzentrationen (aber bei etwa gleich großen Salz- und Wasserkonzentrationen) nicht möglich. Insbesondere die, die Flüchtigkeit von Wasser reduzierenden Wechselwirkungen zwischen Salz und Wasser (bei hoher Verdünnung in einem Lösungsmittel) werden mit keinem der üblicherweise verwendeten Modelle (weder mit Ansätzen für die Gibbssche Exzeßenergie noch mit Zustandsgleichungen) ausreichend erfaßt. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es ein solches Modell zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen