Von Labordemonstratoren über Systeme zu unverzichtbaren Prozessanlagen

Mikroreaktoren entwachsen den Kinderschuhen – Anlagenkonzepte treten in den Vordergrund

Mikroreaktoren sind schon heute wertvolle Informationsgeber der Prozessentwicklung im Laborbereich. Laut einer Studie der Yole Développement aus Lyon (F) und der Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM) liegt die Bereitschaft von Industriekunden solche Mikroreaktionskomponenten für die chemische Prozessentwicklung zuzukaufen, schon dieses Jahr weltweit bei 36 Millionen Euro. Die angenommene jährliche Zuwachsrate von 3% folgt dabei einem konservativen Ansatz. Für ausgewählte chemische Prozesse – vor allem im Bereich von Spezialchemikalien – lassen sich Mikroreaktoren auch für die Produktion verwenden. Die Studie prognostiziert, dass schon ab 2005 Mikroreaktoren als Prozessanlagen in größerem Umfang für die industrielle Produktion eingesetzt werden. Das IMM ist bestens gerüstet: Komponenten werden in Kleinserien an Industriekunden verkauft und kundenspezifische Systeme werden für unterschiedliche Prozesse in gemeinsamen Industrieprojekten entwickelt.

Der proklamierte Aufbau ganzer chemischer Fabriken „im Aktenkoffer“ wird allerdings Fiktion bleiben. Bereits heute müssen mikrostrukturierte Komponenten den Anforderungen der chemischen Anlagentechnik genügen. Die am IMM verwendeten Anlagenkonzeptionen für mikrochemische Prozesstechnik basieren daher auf einem Hybridansatz. Abgestimmt auf den jeweiligen chemischen Prozess werden mikrostrukturierte Komponenten des IMM als Teil einer speziell dafür erstellten, konventionellen fluidischen Peripherie genutzt. Beispiele für solche Mikroreaktor-Gesamtanlagen sind neue IMM-Laboraufbauten zur organischen Synthese, heterogenen Katalyse und der Reformiertechnik. Für letztere Prozessierung stehen Wasserdampfreformier-Reaktoren und Verdampfer-Komponenten bereit. Eine dieser Anlagen erreicht bei der Propandampf-Reformierung mit Rh / Al2O3 – beziehungsweise Rh / Pt / CeO2 / Al2O3 – Reformierungskatalysatoren und Temperaturen um 700 °C einen nahezu vollständigen Umsatz bei Millisekunden-Kontaktzeit.

Solche Labor- und Produktionsanlagen können selbst durchaus großvolumig sein. Die Größe der Anlagen – mithin die Einbettung der Mikroreaktoren in konventionelle Technik – steht für Robustheit und Zuverlässigkeit. Trotz dieser Größe bleiben die mit mikrostrukturierten Hightech-Komponenten bestückten Anlagen wertvoll und kostengünstig im Vergleich zum Stand der Technik. Zu verdanken ist dies vor allem der erreichbaren und teilweise enormen Prozessintensivierung, die eine Erhöhung der Ausbeuten von bis zu 25% für industrierelevante Reaktionen gewährleistet.

IMM ist als weltweit tätiges Dienstleistungsunternehmen für Forschung und Entwicklung in der Mikrotechnik auf kundenspezifische Entwicklungen spezialisiert.

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