Mikroreaktions- und Mikrotechnik

Wir optimieren Ihre Reaktion mit Hilfe geeigneter Mikrokomponenten, zu deren Entwicklern und Herstellern A&D AS Solutions Process Industries intensiven Kontakt unterhält. Nach erfolgreicher Optimierung der Reaktion im Labor erarbeiten wir für Sie ein Konzept zur Umsetzung in die Produktion.

So wurde bei A&D AS Solutions Process Industries ein Mikromischer für kurze Mischzeiten bei einer sehr schnellen Reaktion erfolgreich eingesetzt. In einer Laborapparatur konnten 3,5 kg/h Produkt erzeugt werden. Wird die Laborapparatur z.B. verfünffacht, so könnten bei einer kontinuierlichen Fahrweise ca. 120 t/a produziert werden.

Quelle: IMM, Mainz

Mikrokomponenten – eine Frage des Maßstabes

Mikrokomponenten, das sind zum Beispiel Mikromischer, Mikrowärmetauscher, Mikroreaktoren, Mikrofilter und Mikropumpen. Mit ihnen hält die neue Mikro-Dimension auch in der Verfahrenstechnik Einzug.

Quelle: IMM, Mainz

Wichtige Einflußgrößen einer Reaktion, wie die Durchmischung und Wärmeübertragung, werden bedeutend durch den Maßstab geprägt. Für diese Einflußfaktoren gilt: Je kleiner die Dimension der Apparatur und damit das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, desto größer ist die Wärmeübertragung und desto besser die Durchmischung. In Mikroapparaturen lassen sich dabei Steigerungen von ein bis zwei Größenordnungen gegenüber konventionellen Apparaten erzielen!

Ein weiterer Vorteil von Mikrokomponenten liegt in ihrem geringen Volumen, das minimiert das Gefährdungspotential im Umgang mit giftigen und explosionsfähigen Chemikalien.

Mikrokomponenten eignen sich also besonders für den Einsatz bei "kniffeligen" Reaktionen:

• für Reaktionen mit hohem Bedarf an Wärmeaustausch
  
• für Reaktionen, die durch Stoffübergänge beeinflußt sind und
  
• für Reaktionen mit giftigen oder explosionsfähigen Stoffen.
  

Sie bieten die Möglichkeit, Reaktionen unter sehr exakten Reaktionsbedingungen durchzuführen. So können sie als "diagnostisches Tool" dienen, um Umsätze und Selektivitäten zu maximieren und um eine exakte Reaktionskinetik zu bestimmen.

Und wenn die Verfahrensoptimierung im Labor erfolgreich war, dann geht´s direkt in die Produktion durch Vervielfältigung (numbering-up) der Komponenten anstelle von Vergrößerung (scaling-up). Auf diese Weise sind Produktionsverfahren mit Kapazitäten von einigen 100 bis 1000 Tonnen pro Jahr durchaus möglich.

A&D AS Solutions Process Industries erweitert sein Wissen auf diesem vielversprechenden Arbeitsgebiet über eigene Untersuchungen hinausgehend auch durch die Beteiligung an Forschungs- und Industriekooperationen (zur Zeit auf den Gebieten Gas-Flüssig-Reaktionen und katalysierte Gasphasenreaktionen) sowie durch die aktive Mitwirkung in wissenschaftlichen Arbeitskreisen.

Publikationen in Zeitschriften und auf Konferenzen:

• Micro mixing effects in continuous radical polymerization, Th. Bayer, D. Pysall, O. Wachsen, 3rd International Conference on Microreaction Technology, March 1999, Frankfurt, Germany.
  
• Emulsification of Silicon Oil in Water – Comparison between a Micromixer and a Conventional Stirred Tank, Th. Bayer, H. Heinichen; T. Natelberg, 4th Inter-national Conference on Microreaction Technology, March 2000, Atlanta, Georgia, USA.
  
• Using A Micro Heat Exchanger as Diagnostic Tool for the Process Optimisation of a Gas Phase Reaction, H. Heinichen, I. Leipprand, Th. Bayer, Micro.tec 2000, Hannover, Germany.