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Vertiefung: Einfluss des thermischen Zustands auf das Gleichgewicht in der Kolonne

Die Zugabe einer Komponente oder eines Gemisches in eine Kolonne führt in Abhängigkeit vom thermischen Zustand zu einer Beeinflussung der Stoffströme in der Kolonne.

Abb.1

a) unterkühlt

Abb.2

b) flüssig im Sättigungszustand

Abb.3

c) teilweise verdampft

Abb.4

d) dampfförmig im Sättigungszustand

Abb.5

e) überhitzt

Legende:

F =  Zuflussstrom L , L ' =  flüssiger Strom in der Kolonne V , V ' =  dampfförmiger Strom in der Kolonne f = Boden

Unterkühlte Flüssigkeit

Durch das Erwärmen der unterkühlten Flüssigkeit in der Kolonne kommt es zu einer teilweisen Kondensation des dampfförmigen Stroms in der Kolonne, d.h. der flüssige Anteil in der Kolonne nimmt nicht nur durch die Zugabe der Flüssigkeit zu, sondern auch durch die Kondensation eines Teils des Dampfes.

Flüssig im Sättigungszustand

Durch die Zugabe einer Flüssigkeit im Sättigungszustand nimmt nur der Anteil an Flüssigkeit in der Kolonne zu. Der Dampfstrom bleibt auf diesem Boden oder in diesem Bereich der Kolonne unbeeinflusst; auf den tieferen Böden wird das Gleichgewicht aufgrund der größeren Flüssigkeitsmenge, mit der der Dampf im Gleichgewicht steht, beeinflusst.

Teilweise verdampft

Durch die Zugabe einer teilweise verdampften Flüssigkeit nimmt sowohl die Dampfmenge als auch die Flüssigkeitsmenge in der Kolonne zu. Der Strom in der Kolonne wird aber nicht beeinflusst, da das zugegebene Flüssigkeits-Dampf-Gemisch die gleiche Zusammensetzung und Temperatur hat wie der Dampf- und Flüssigkeitsstrom in der Kolonne.

Dampfförmig im Sättigungszustand

Durch die Zugabe eines Dampfes im Sättigungszustand nimmt nur der Anteil an Dampf in der Kolonne zu. Der Flüssigkeitsstrom bleibt auf diesem Boden oder in diesem Bereich der Kolonne unbeeinflusst, auf den höheren Böden wird das Gleichgewicht aufgrund der größeren Dampfmenge, die mit der Flüssigkeit im Kontakt steht, beeinflusst.

Überhitzt

Durch das Abkühlen des überhitzten Dampfes in der Kolonne kommt es zu einer teilweisen Verdampfung des flüssigen Stroms in der Kolonne, d.h. der dampfförmige Anteil in der Kolonne nimmt nicht nur durch die Zugabe des Dampfes zu, sondern auch durch die Verdampfung eines Teils der Flüssigkeit.