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Reaktionsmischpumpen

Misch- und Reaktionstechnik mit Reaktionsmischpumpen

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Typische Anwendungsgebiete mit hohem Optimierungspotenzial sind z.B. Grenzflächenreaktionen mit Produkten, die sich nicht ineinander lösen und zudem extrem unterschiedliche Viskositäten aufweisen. Bisher wurden solche Reaktionen mit hohen Anlage- und Wartungskosten, z.B. in Rührwerkskaskaden mit außenliegenden Wärmetauschern und großen Umwälzpumpen durchgeführt.

Beispiel Phosgenumsetzung

Komplexe Versuchsparamter galt es, z.B. bei einer Phosgenumsetzung in der BASF zu berücksichtigen. Die Reaktionsmischpumpe musste die sichere Handhabung des hochgiftigen Phosgens bei teils recht hohen Temperaturen und Drücken erfüllen und zudem als feststoffbeständiges und rückvermischendes System mit möglichst kurzen Mischzeiten ausgelegt werden. Kontinuierliche Mikromischer schieden für diese Anwendung aus, da die Mikrostrukturen zu schnell verstopfen und die geforderte Rückvermischung durch die Ausbildung laminarer Strömungen fehlte. Klassische Laborrührreaktoren konnten nicht die ausreichend hohe Durchmischung und die gewünscht kurzen Mischzeiten erreichen.

Beispiel Magnetit-Suspension

Am Fraunhofer Institut IFAM konnten Magnetit-Suspensionen durch Fällung im Reaktionsmischer hergestellt werden. Mit der klassischen Fällung im Rührreaktor konnten Partikel <100 Nano nicht reproduzierbar und in enger Partikelgrößenverteilung hergestellt werden. Als Zielgröße wurden aber Partikel in einer Größenordnung <20 Nano bei möglichst monodispers verteilter Partikelgröße angestrebt. Für die Fällungsreaktion kamen Ammoniumhydroxid (NH4OH) und eine Eisenchloridlösung zum Einsatz.

Mit einer Reaktionsmischpumpe konnten die Zielparameter erreicht werden. Weitere Beispiele belegen das hohe Potenzial alternativer Reaktionsführung in einer Reaktionsmischpumpe (siehe Tabelle in der Bildergalerie). Zusätzliches Optimierungspotenzial in der Reaktionsführung kann durch die Nutzung einer Vormischkammer (z.B. Vormischung eines Reaktionsproduktes mit einem Katalysator oder Vormischung eines Lösungsmittels mit einem Gas (Keton/Acetylen) erschlossen werden.

Reaktionsmischpumpen haben sich bisher in einem breiten Einsatzspektrum von 5 l/h bis 30 m3/h bewährt. Eine Übertragung aus dem kleintechnischen Maßstab in die Produktionsreife ist durch ein Up-Scaling umsetzbar.

* Der Autor ist Geschäftsführer der Fink Chem + Tec GmbH & Co. KG, Leinfelden-Echterdingen.

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