Reaktionen in homogener Phase


Reaktoren für homogene Reaktionssysteme werden in Rührkessel- und Rohrreaktoren differenziert, da bei Rührkesselreaktoren die optimale Auslegung des Rührers die Reaktorgeometrie beeinflussen kann.

Reaktorauswahl
Generell gilt der Grundsatz, dass unter gleichen Reaktionsbedingungen und bei gleichen Volumina der Umsatz in einem Rohrreaktor stets größer ist, als in einem Rührkesselreaktor (Reaktionsordnung n > 0). Je größer der gewünschte Umsatz ist, umso größer wird der Vorteil des Rohrreaktors gegenüber dem Rührkesselreaktor. Ist es aus Gründen intensiver Durchmischung oder wegen eines guten Wärmeübergangs notwendig, einen Rührer vorzusehen, dann sollte geprüft werden, ob ein Reaktor mit einem größeren H/D-Verhältnis Vorteile bringt. Dabei ist zu beachten, dass die fixe Investition bei gleichem Volumen mit dem H/D-Verhältnis steigt.

Rührkesselreaktoren
Rührkesselreaktoren für chemische Synthesen haben in der Regel ein H/D-Verhältnis von 1,0 - 1,2; Bioreaktoren für die aerobe Fermentation werden wegen der Verbesserung des Stoffübergangs Gas/Flüssigkeit auch mit einem etwas größeren Schlankheitsgrad ausgeführt.

Zur Temperierung werden Rührkesselreaktoren meist mit einem Heizmantel versehen (jacket). Mögliche Ausführungen sind ein Ringspalt bzw. Doppelmantel, aufgeschweißte Halbrohre oder die Ausführung des Reaktormantels als WTO-Platte bzw. Thermoplate (cushion plate).

Ist die notwendige wärmeübertragende Fläche größer als die Mantelfläche, kann man Rohrschlangen oder einen externen Temperierkreislauf vorsehen. In extremen Fällen hoher Reaktionsenthalpie muss zur Temperierung auf eine Verdampfungskühlung zurückgegriffen werden.

Checkliste zur prozesstechnisches Auslegung von Rührkesselreaktoren (basic engineering)


Literatur
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