In der Spezialchemie- und Pharmaindustrie sind Batchverfahren insbesondere wegen der geringen Produktionsmengen bislang weit verbreitet. Der Einsatz von Rührkesseln zieht aber unter anderem einen hohen Verbrauch an Reinigungsabwässern nach sich. Lange Prozesszeiten und Qualitätsschwankungen von Batch zu Batch wirken sich außerdem nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion aus.
Eine kontinuierliche Produktion unter Einsatz mikroverfahrenstechnischer Komponenten stellt deshalb gerade für geringe Produktionsmengen eine Alternative zu konventionellen Batchverfahren dar. Mikrokomponenten weisen, wie der Name schon sagt, Geometrien mit Abmessungen im Mikrometerbereich auf und zeichnen sich durch einen sehr guten Wärmeübergang, geringen Produktinhalt und ein großes Oberflächen-zu-Volumen Verhältnis aus.
Dies erlaubt eine sehr kontrollierte Prozessführung.
Das Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik der Technischen Universität Braunschweig untersucht in Kooperation mit der Firma Pelikan am Beispiel Farbenproduktion, inwieweit sich die Umstellung auf kontinuierliche Herstellungsverfahren Umwelt entlastend auswirkt. Für die Fertigung unterschiedlicher Produkte auf einer Mikro-Anlage ist die Kampagnenfahrweise vorgesehen. Große Bedeutung kommt dabei dem Reinigungs- und Spülverhalten beim Produktwechsel zu.
Da sich die Dauer einer einzelnen Kampagne bzw. die aus den Spül- und Wartungsintervallen resultierenden Stillstandszeiten entscheidend auf die Wirtschaftlichkeit und die Flexibilität der Verfahrensvariante auswirken, wird auch ein Werkzeug zur Kampagnenplanung entwickelt. Die für das Modellsystem Farbe gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend auf Systeme mit anderen stofflichen und betrieblichen Parametern übertragen werden. Dazu wird das Strömungs- und Mischverhalten der eingesetzten Mikroreaktoren mittels numerischer Simulation untersucht. Darauf aufbauend ist es möglich, Merkmale von mikroproduktionsgeeigneten Batchverfahren zu identifizieren und Hinweise zur Gestaltung des Gesamtprozesses sowie der hier eingesetzten Komponenten zu geben. Mit der Mikroproduktionstechnologie lässt sich der Energie- und Spülwasserbedarf verringern und die Prozessführung insgesamt umweltschonender gestalten.
Weiterer Vorteil der kontinuierlichen Kampagnenfertigung ist eine verbesserte Produktqualität.
