Chemische Konversion

Das Leistungsspektrum im Bereich der Chemischen Konversion reicht von der Abbildung der Prozessparameter im Labor- und Technikumsmaßstab über die Simulation und Modellierung der Prozesse und Reaktoreinheiten bis hin zum Scale-up in den Pilotmaßstab. Mit dem installierten Equipment können auch apparate- und verfahrenstechnisch hoch anspruchsvolle Umsetzungen unter hohen Drücken (350 bar) und Temperaturen (bis 500 °C) realisiert werden. Zu nennen sind beispielsweise Gasphasenreaktionen mit Wasserstoff, Sauerstoff oder Ammoniak sowie Reaktionen in Gegenwart von brennbaren Substanzen, in stark alkalischem oder saurem Milieu oder in nah- und überkritischer wässriger Phase.

Mithilfe moderner Simulationssoftware werden, gemeinsam mit unseren Projektpartnern, die entwickelten Verfahren hinsichtlich Energie- und Rohstoffeffizienz bewertet und dadurch die Weiterentwicklung effizient unterstützt. Die Pilotierung der Prozesse erlaubt zudem, relevante Produktmengen herzustellen, etwa für eine Bemusterung oder die Validierung der Stoffströme für nachfolgende Prozessschritte.

Mit der am Fraunhofer CBP vorhandenen Ausstattung können wir eine Vielzahl etablierter Reaktionsarten darstellen und Umsetzungen in der Gas- oder Flüssigphase, aber ebenso mit Feststoffen realisieren. Dabei liegt der Schwerpunkt vor allem bei katalytische Reaktionen zur (De-)Funktionalisierung biogener Rohstoffe. Vor der Pilotierung können im 0,1–10 Liter-Maßstab Machbarkeitsstudien durchführt oder die gewünschte Synthesestufe angepasst werden.

Kontinuierliche und diskontinuierliche Reaktoren werden zum Scale-up in den Technikums- und Pilotmaßstab verwendet, um Umsätze im Kilogramm- bis Tonnen-Maßstab zu demonstrieren. Diese sind unter ATEX-Richtlinien Zone 2 ausgeführt.

Insbesondere zu erwähnen sind:

• Rührkesselreaktoren für diskontinuierliche Reaktionen unter atmosphärischen Bedingungen mit einer Kapazität von 1 L, 10 L und 100 L
• Rührreaktoren zur Abbildung von Druckreaktionen bis zu 200 bar bei 300 °C mit einer Kapazität von 0,3 L, 1,2 L und 50 L, geeignet für homogen und heterogen katalysierte Reaktionen in der Gas- und Flüssigphase
• Strömungsrohrreaktoren mit einer Flussrate von 5–20 kg Edukt / h für hydrothermale Umsetzungen in der Gas- oder komprimierter Phase
  

Zur Ausstattung gehören ebenfalls verschiedene Geräte zur instrumentellen Analytik der Stoffströme, wie GC (Gaschromatographie), HPLC (Hochdruckflüssigchromatographie), MS (Massenspektroskopie), GPC (Gelpermeationschromatographie) oder UV-VIS-Spektroskopie, die zum Teil auch online zur Reaktionskontrolle verwendet werden.