Polymerproduktion von Batch zu Konti – Modellierung geeigneter Apparatekonzepte

Polymerspezialitäten werden in vielen Bereichen wie z.B. der Pharma-, Kosmetik- und Waschmittelproduktion eingesetzt und gewinnen in der chemischen Industrie zunehmend an Bedeutung. Die Produktionsmengen dieser Spezialprodukte liegen im Bereich von 500 bis 15.000 Jahrestonnen und werden konventionell chargenweise in Rührkesselreaktoren hergestellt, die eine geringe Energieeffizienz aufweisen.

Kontinuierliche Millireaktoren bieten zur Herstellung von kleinen bis mittleren Produktionsmengen eine energieeffiziente Alternative. Zudem erhöhen kontinuierliche Produktionsapparate durch ihre gute Skalierbarkeit und hohe Flexibilität die Wettbewerbsfähigkeit, da sie eine Anpassung der produzierten Polymerspezialitäten auf individuelle Kundenwünsche und schwankende Marktanforderungen ermöglichen. Bei der Entwicklung eines solchen neuartigen Apparatekonzepts zur kontinuierlichen Polymerproduktion stellt neben der Aufarbeitung der Reaktionsprodukte die Konstruktion des Reaktors eine besondere Herausforderung dar. Durch die starke Erhöhung der Viskosität des Reaktionsgemisches im Laufe der Polymerisationsreaktion kommt es zu unerwünschter Belagsbildung im Reaktor, die insbesondere bei den in Millireaktoren zur Verfügung stehenden geringen Strömungsquerschnitten zu Produktionsproblemen bis hin zu Reaktorverblockung führen kann.

An der Ruhr-Universität Bochum wird im Rahmen eines Verbundprojekts der ENPRO-Initiative ein auf Untersuchungen zur Hydrodynamik in Millireaktoren basiertes Modell entwickelt. Ziel der Arbeiten ist es, ein Reaktormodell zu erstellen, das Reaktionsvorgänge und Strömungszustände im Reaktor mit gegenüber genauen Strömungssimulationen reduziertem Rechenaufwand abbildet und damit ein praktikables Simulationswerkzeug für Optimierungsstudien von Polymerreaktoren darstellt.