Massentransfertechnik

Massentransfertechnik ist ein Fachgebiet des Chemical Engineering, das den Transport von Spezies zwischen oder innerhalb Phasen aufgrund von Konzentrationsdifferenzen untersucht. Sie verbindet Diffusion, Konvektion und Interfacialphänomene, um Transfergeschwindigkeiten vorherzusagen und Strategien zur Verstärkung oder Kontrolle von Trenn- und Reinigungsprozessen zu gestalten. Die Disziplin basiert auf der Massenerhaltung und stofflichen Zustandsbeziehungen wie dem Fick’schen Gesetz, interfacialen Widerständen und Phasengleichgewichten, um den Transport in Gas–Flüssig-, Flüssig–Flüssig- oder Feststoff–Flüssig-Systemen zu beschreiben.

Typische Vorgänge umfassen Absorption, Desorption (Stripping), Extraktion, Destillation, Kristallisation und Trocknung sowie Membranseparationen und reaktive Trennungen, bei denen Transport und Reaktion zusammen auftreten. Ausrüstung umfasst Pack- oder Tray-Kolonnen, Absorber/Desorber, Kristallisatoren, Trockner und Membranmodule. Die Wahl von Prozess und Ausrüstung hängt von Phasenverhalten, Antriebskräften, zulässigen Druckverlusten und wirtschaftlichen Zielen ab.

Designansätze reichen von stufenweisen Verfahren bis hin zu ratenbasierten Modellen, die Massentransferkoeffizienten verwenden. Die Zwei-Film-Theorie und Grenzschichtkonzepte verbinden Transferraten mit Antriebskräften über dimensionale Größen wie Reynolds-, Schmidt- und Sherwood-Zahlen. Moderne Praxis nutzt Experimente, empirische Korrelationen und numerische Werkzeuge (CFD, Prozesssimulatoren) für Scale-up und Optimierung.

Massentransfertechnik ist grundlegend in der Chemieingenieurwissenschaft, Petrochemie, Umwelttechnik, Pharmazie und Lebensmittelverarbeitung. Sie integriert Thermodynamik, Fluidmechanik und Kinetik, um Trennung, Reinigung und Materialverarbeitung zu adressieren, und entwickelt sich fortlaufend mit Membrantechnologien, Mikrosstrukturen und rechnergestützten Methoden.