Kapitel 2

Diskontinuierlicher Betrieb:

• Während der Reaktion keine Zu-/Abfuhr von Stoffen

• Berücksichtigung von Rüstzeiten neben der eigentlichen Reaktionszeit

• Vorteile:

  • geringe Produktmengen

  • geringe Investitionskosten im Vergleich

  • große Flexibilität: Herstellung verschiedener Stoffe in demselben Reaktor

• Nachteile:

  • lange Rüstzeiten

  • höhere Energiekosten

  • größerer Personalaufwand

• Beispiel:

  • Rührkessel

  • Farbstoffe

  • Arzneimittel

  
  

Kontinuierlicher Betrieb:

• Reaktor wird von den Reaktionsstoffen zeitlich ununterbrochen durchströmt

• Anfahr- und Abstellprozesse bei der Auslegung in der Regel vernachlässigt

• stationäre Betriebsweise: keine zeitliche Änderung der Prozessvariablen (Druck, Temp., Konz.,) im Reaktor

• Vorteile:

  • hoher Automatisierungsgrad möglich

  • hohe Produktionsleistung

  • gleichbleibende Produktqualität

  • wenig Bedienungspersonal —> Einsparung Lohnkosten

• Nachteile:

  • geringere Flexibilität

  • höhere Investitionskosten

  • Forderung nach gleibleibenden Rohstoffen

• Beispiel:

  • Einstranganlagen

  • Ammoniak

  • Ethylen

  • Methanol

  
  

• Häufig im Laborbetrieb bei unbekannten Reaktionen

• für kleinere Produktionsleistungen

• Nitrierung von Aromaten

• Chlorierung von KWs

halbkontinuierlicher Betrieb:

• zunächst kontinuierliche Zufuhr einer Chemikalie, jedoch keine Abfuhr

• in weiterer Folge kontinuierliche Abfuhr eines Produktes

• Vorteile:

  • gute Temperaturkontrolle möglich

  • gute Reaktionssteuerung möglich

  • häufig im Laborbetrieb bei unbekannten Reaktionen

• Nachteile:

  • für kleinere Produktionsleistungen

  • relativ hohe Arbeitskosten

• Beispiel:

  • Nitrierung von Aromaten

  • Chlorierung von KWs

diskontinuierlicher Rührkessel:

Strömungsrohr:

Ein Maß dafür, wie viel von der Komponente ci bereits umgesetzt wurde

Verhältnis zwischen der gebildetenen Menge des Reaktionsproduktes zur eingesetzten Schlüsselkomponente i.

Wenn ci vollkommen zu ck abreagiert hat, ist die Ausbeute an ck 100%

Verhätlnis zwischen der gebildeten Menge eines gewünschten Produkts und der umgesetzten Menge des Reaktionspartners.

Also wenn ci vollkommen zu ck abreagiert, ist die Selektivität 100%.

• Wärmeübertragung

• Stoffübertragung

• Selektivität

• Umsatz

Prioriät in dieser Reihenfolge!

Primär stehen die verfahrenstechnischen Fragestellungen des Wärme- und Stofftransportes im Mittelpunkt und erst sekundär die reaktionstechnischen Zielgrößen!

flüssige homogene Reaktion:

Rührkessel

heterogene Reaktion:

mehrphasig

Fluid-Fluid-Reaktoren:

• Gas in Flüssigkeit dispergiert in Blasensäulen (Kläranlage, Belebungsbecken)

• Flüssigkeit im Gas dispergiert in Sprühtürmen oder Gaswäschern

• Flüssigkeit als Film mit Gas in Kontakt gebracht (Rieselkolonne, Fallfilmreaktor)

Fluid-Feststoff-Reaktoren:

• Feststoff in Katalystator der lange Zeit im Reaktor bleibt: Festbettreaktor, Hordenraktor bei stark exothermen Reaktionen mit Zwischenkühlung

• Feststoff in fluidem Strom dispergiert, fluidisiert “Wirbelschicht”

Rührkessel

• ideal:

  • ideale Vermischung bis in den molekularen Bereich

• real:

  • beliebig kompliziert; Zusammensetzung aus Elementen der idealen Reaktoren

Strömungsrohr

• ideal:

  • Propfenströmung

  • keine Vermischung in axialer Richtung

  • vollständige Quervermischung (radial)

homogene Reaktion:

• eine einzige Phase

heterogene Reaktion:

• eine Phase kontinuierlich

• andere Phase dispers