CAPOT erforscht derzeit im Labormaßstab kontinuierliche Durchflussverfahren und optimiert die Prozessbedingungen. In einigen Reaktionssystemen mit hohen Anforderungen an Verweilzeit, Wärmeübertragungseffizienz und Prozessstabilität wurden bereits erste Fortschritte erzielt.
Vorteile kontinuierlicher Durchflussverfahren bei der Prozesskontrolle
Im Vergleich zu herkömmlichen Chargenreaktoren ermöglichen kontinuierliche Durchflussverfahren durch stetige Materialzufuhr, schnellen Wärmetransport und eine präzisere Kontrolle der Verweilzeit eine Verringerung lokaler Anreicherungen und Prozessschwankungen. Damit bieten sie zusätzliche Verfahrensoptionen für besonders reaktive Systeme, Systeme mit ausgeprägten Nebenreaktionen oder solche, die empfindlich auf lange Verweilzeiten bei hohen Temperaturen reagieren.
Verweilzeit- und Verunreinigungskontrolle bei Hochtemperatur-Crackreaktionen
Bei einigen Hochtemperatur-Crackreaktionen können die Reaktionsprodukte auch nach Verlassen der Hochtemperaturzone hochreaktiv bleiben. Zu lange Verweilzeiten oder lokale Anreicherungen können Polymerisation, vermehrte Nebenreaktionen oder eine Anreicherung von Verunreinigungen begünstigen.
Durch eine präzisere Steuerung der Verweilzeit und einen schnellen Materialtransfer können Zwischenprodukte unmittelbar nach ihrer Bildung in nachfolgende Reaktions- oder Aufarbeitungsschritte überführt werden. Das reduziert unnötige Wärmebelastung und lokale Anreicherungen und unterstützt die Festlegung eines geeigneten Prozessfensters für Reaktionsstabilität, Verunreinigungskontrolle und die Verknüpfung nachgelagerter Schritte.
Bei der aktuellen Entwicklung optimiert CAPOT systematisch Materialtransport, Reaktionsverweilzeit, Wärmeübertragung, Durchmischung, die Verknüpfung kontinuierlicher Prozessschritte, Verunreinigungskontrolle und Prozessstabilität, um schrittweise geeignete Bedingungen für eine spätere Scale-up-Validierung zu schaffen.
Von der Laborvalidierung zu Anwendungen im größeren Maßstab
Der Nutzen kontinuierlicher Durchflusstechnologien liegt nicht allein in der kontinuierlichen Produktion, sondern vor allem darin, durch eine präzisere technische Steuerung Stabilität, Reproduzierbarkeit und Übertragbarkeit komplexer Reaktionen auf größere Maßstäbe zu verbessern.
Auf Grundlage der bisherigen Laborergebnisse treibt CAPOT die Planung und den Aufbau von Durchflussanlagen im Produktionsmaßstab voran und erweitert damit schrittweise seine Fähigkeiten von der Verfahrensentwicklung über die Scale-up-Validierung bis hin zur kontinuierlichen Fertigung.
Künftig werden kontinuierliche Durchflusstechnologien die bestehenden Chargenreaktionen sowie die Verfahrensentwicklungs- und Produktionsplattformen von CAPOT ergänzen und flexiblere technische Lösungen für komplexe Zwischenprodukte und Spezialchemikalien bieten.