Charakterisierung eines millistrukturierten Reaktorkonzepts für die kontinuierliche Chemieproduktion

Bei der Auslegung kontinuierlicher Produktionsanlagen stellt die Wahl des Reaktors einen kritischen Punkt dar, da die charakteristischen Kenndaten in Frage kommender Reaktoren häufig nicht umfassend bekannt sind. Dies ist jedoch für eine zuverlässige Auslegung der Apparate und damit einen robusten Betrieb erforderlich. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, ein neuartiges Reaktorkonzept hinsichtlich seiner Eignung für den Einsatz in kleinskaligen, kontinuierlichen Produktionsanlagen zu bewerten. Dazu werden die charakteristischen Kenndaten des untersuchten Apparats ermittelt und dessen Performance auf Grundlage eines Vergleichs mit alternativen Reaktorkonzepten bewertet. Das hier betrachtete Reaktorkonzept ist vom Einsatz statischer Mischelemente gekennzeichnet, die hinsichtlich ihres Designs diverse Freiheitsgrade aufweisen und damit eine flexible Anpassung an den Prozess ermöglichen. Um die charakteristischen Kenndaten zu bestimmen, werden systematische theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Hydrodynamik, zum Wärmeübergang und zum Verweilzeitverhalten des betrachteten Reaktors durchgeführt. Die darauf aufbauende Anwendung von verschiedenen Modellansätzen zur Beschreibung der Reaktorcharakteristik erlaubt zum einen die modellgestützte Vorhersage der Reaktorcharakteristik in Abhängig der gewählten Designparameter und stellt zum anderen die Grundlage für die Vergleichbarkeit mit anderen Reaktorkonzepten dar. Abschließend wird die Performance des untersuchten Reaktors in einer theoretischen Untersuchung mit anderen Reaktoren verglichen und bewertet. Dabei werden insbesondere Fragestellungen zu Einsatzgebieten kleinskaliger kontinuierlicher Produktionsanlagen betrachtet und die wesentlichen Faktoren zur Bewertung geeigneter Reaktorkonzepte identifiziert.