Herausforderung

Bei vielen industriell relevanten Synthesen liegen die Zeitkonstanten der Reaktionen in der gleichen Größenordnung oder sogar unter den Zeitkonstanten der Vermischung der Reaktanden. Wenn mehrere Reaktionen parallel ablaufen, können die lokalen Mischvorgänge einen erheblichen Einfluss auf die Selektivitäten im Reaktionssystem haben. In solchen Fällen ist ein spezielles Reaktordesign erforderlich, um eine ausreichend schnelle Durchmischung der Reaktanden zu erreichen. Reaktionsmischpumpen (RMPs), die nach dem Prinzip von Seitenkanalpumpen arbeiten, können aufgrund ihrer hohen spezifischen Leistungsaufnahme und Energiedissipationsraten besonders gut für mischungsempfindliche Reaktionen geeignet sein. Darüber hinaus haben RMPs das Potenzial, Mischen und Transport des Reaktionsmediums zu kombinieren, was zu einer Prozessintensivierung führt. LRF untersucht das Verhalten von RMPs als neuartige Reaktoren für mischungsempfindliche Reaktionen.

Zentrale Elemente des Projekts

• Experimentelle Untersuchung des fluiddynamischen Verhaltens in ein- und zweiphasigen Strömungen in den RMPs

• Experimentelle Untersuchung des Reaktionsverhaltens von mischungssensitiven Reaktionen in den RMPs

• Entwicklung eines fluiddynamischen Modells zur Beschreibung des internen Volumenstroms und der Kennlinie der RMPs

• Entwicklung eines Reaktormodells für die Pumpe

• Entwicklung von Meso- und Mikro- Mischungsmodellen zur Beschreibung des Einflusses der lokalen Vermischung der Reaktanden

• Ergänzung klassischer Reaktormodelle mit Mikromischungsmodellen zur Bereitstellung eines innovativen Simulationswerkzeugs zur Beschreibung des Verhaltens schneller Reaktionen in den RMPs

• Anwendung und Erprobung des Simulationswerkzeugs für das Scale-up

• Untersuchung der Interaktion der Pumpe als Reaktor mit zusätzlichen Aggregaten (Verweilbehälter, Wärmetauscher, etc) im chemischen Syntheseprozeß