Benutzer:WilfriedC/Spielwiese/Chemischer Reaktor

Chemischer Reaktor

Der Chemische Reaktor ist der Teil eines chemischen Prozesses, in dem chemischen Umsetzungen durchgeführt werden.

Bauformen

Chemische Reaktoren gibt es in zwei Hauptformen, dem Rührkessel und dem Strömungsrohr, einem Durchflussreaktor.

Betriebsarten

Unterschieden wird zwischen dem Satzbetrieb und dem kontinuierlichen Betrieb. Im Satzbetrieb wird ein Rührkessel mit Edukten befüllt und nach der möglichst vollständig abgelaufenenen Reaktion werden die Produkte aus dem Rührkessel entnommen. Im kontinuierlichen Betrieb werden laufend Edukte einem Rührkessel oder Strömungsrohr zugeführt und das Produkt ebenso laufend abgezogen.

Auslegung

Die Auslegung eines chemischen Reaktors ist die Aufgabe der chemischen Verfahrenstechnik. Kenntnisse sind dabei notwendig

• über die Reaktion selber, deren Mechanismus, Kinetik und Wärmebilanz
• über den Stofftransport (bspw. Strömungsarten, Vermischung, Viskosität)
• über den Kühlungs- oder Heizbedarf
• über spezielle Gefahren (Korrosivität beteiligter Substanzen, Reaktivität von Zwischen- oder Nebenprodukten, mögliches thermisches Durchgehen)
• Aufbereitung der Edukte und Produkte (Reinigung, Rückführung, weitere Reaktionen)

Für die Auslegung werden Reaktoren zumeist ideal betrachtet. Dies bedingt Vereinfachungen, die die mathematische Modellierung ermöglichen oder zumindest vereinfachen.

Für den Entwurf chemischer Reaktoren werden heute zumeist in einem ersten Schritt software-basierte Modelle verwendet (Prozesssimulation). In einem zweiten Schritt werden Reaktoren im Labormaßstab aufgebaut und dann per Scale-Up im Technikumsmaßstab und schließlich in Produktionsgröße gebaut.

Spezielle Bauformen

Für die Polymerherstellung und für katalytische Prozesse sowie biotechnologische Prozesse sind spezielle Bauformen notwendig wegen

• den oft extrem hohen Viskositäten der Polymere
• den benötigten Kontaktflächen mit festen katalytischen Materialien
• der hohen Temperaturempfindlichkeit biologischer Stoffe.

Auslegung

→ Hauptartikel: Idealreaktoren

Für die Auslegung werden die Reaktoren ideal betrachtet. Dabei wird insbesondere eine vollständige Durchmischung und eine vollständig homogene Temperaturverteilung angenommen.