Theoretische und experimentelle Untersuchung von kleinskaligen Destillationsprozessen binärer Gemische unter Anwendung von Kapillarkräften

Bei der Herstellung von Spezialchemikalien und Pharmazeutika werden immer noch keine kontinuierlichen Mehrzweckanlagen auf Basis der Mikro- und Milliverfahrenstechnik verwendet. Dies liegt unter anderem daran, dass thermische Trennverfahren, nicht ausreichend erforscht und somit keine Auslegungsgrundlagen vorhanden sind. Insbesondere die Handhabung und exakte Beschreibung von Systemen mit zwei Phasen stellen eine signifikante Herausforderung bei der Umsetzung von thermischen Trennverfahren dar. Kleinskalige Destillationsverfahren, wie die Gravidestillation, die die Strömung nach dem Prinzip einer Heat-Pipe realisiert, sind ein wesentlicher Baustein für verfahrenstechnische Prozesse im kleinen Maßstab. In dieser Arbeit wurde ein mathematisches Modell entwickelt, welches erstmals die vollständige Simulation von Gravidestillationsapparaten mit Feed und Produktströmen ermöglicht, ohne auf empirische oder heuristische Parameter zurückzugreifen. Zusätzlich wurde ein Versuchsstand für die experimentelle Untersuchung solcher Prozesse entwickelt. Anhand der gewonnen experimentellen Daten wurde das Modell erfolgreich validiert. In weiteren Simulationsstudien wurden zudem wichtige Grundlagen für den Betrieb von Gravidestillationsapparaten gewonnen. Darüber hinaus konnte der Einsatz von diesen Apparaten in hybriden Prozessen in Kombination mit einer Dampfpermeation erfolgreich simuliert und als effizientes Trennverfahren für kleinskalige Anlagen evaluiert werden.