Potenzialanalyse von Milli- und Mikroprozesstechniken für die Verkürzung von Prozessentwicklungszeiten : Chemie und Prozessdesign als Intensivierungsfelder

V. Hessel, I. Vural - Gursel, Q. Wang, T. Noël, J. Lang

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Abstract

Konti-Prozesse mit mikrostrukturierten Reaktoren ermöglichen Paradigmenwechsel in der Prozessentwicklung und damit auch kürzere Entwicklungszeiten bis hin zur Produktionsanlage. Der Schlüssel liegt hier in analogen Prozesszuständen in der Entwicklungskette (Numbering-up), Standardisierung (Modularität) und Intensivierung. Das Resultat ist letztendlich eine reduzierte Apparateanzahl und -größe und eine höhere Voraussagekraft im Scale-out der Anlagen. Dies wird bislang meistens über die Transport-Intensivierung in mikrostrukturierten Reaktoren bewirkt. Ein neuer, mehr und mehr genutzter Ansatz ist die Chemie-Intensivierung durch Einsatz harscher Chemie bei ungewöhnlichen Reaktionsparametern und maßgeschneiderter Reaktionsumgebung. Eine ganz neuer Ansatz besteht zudem in der Prozessdesign-Intensivierung¿–¿zum einen brauchen selektivitätsoptimierte Durchflussprozesse weniger Reinigungsaufwand, zum anderen haben mikrostrukturierte Reaktoren aufgrund ihrer kleinen Baugröße und der Möglichkeit zur internen Funktionalisierung großes Potenzial für die Systemintegration. Beide Maßnahmen verändern und vereinfachen das gesamte Prozessschema grundlegend. Der modulare Aufbau der kleinen Konti-Einheiten erlaubt eine einfache Implementation in moderne modulare Anlagenumgebungen, in denen alle Testzyklen (Labor, Pilot, Produktion) in einer Anlagenumgebung durchgeführt werden sollen, wie z.¿B. Container-Anlagen. Flow processes with microstructured reactors allow paradigm chances in process development and thus can enable a faster development time to the final production plant. They do this by exploiting similarity effects along the development chain (modularity) and intensification. The final result can be a reduction of the number and size of apparatus in the plant, and a higher predictability in the scale-out of the apparatus. So far, this was mainly achieved via transport intensification given in microstructured reactors. A new idea is chemical intensification through deliberate use of harsh chemistry at unusual reaction parameters and tailor-made reaction environment. A very new idea is the process design intensification – the reaction-maximized flow processes need less separation expenditure and the small unit size together with the high degree in functionality gives large potential for system integration. The modular nature of the small flow units allow an easy implementation to modern modular plant environments, that enable to perform all the testing cycles (lab, pilot, production) in one plant environment, e.g. container plants.
Original languageGerman
Pages (from-to)660-684
Number of pages26
JournalChemie, Ingenieur, Technik
Volume84
Issue number5
DOIs
Publication statusPublished - 2012

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