Reaktionstechnik - Das Engineering chemischer Reaktionen

Dieser Kurs vermittelt praxisnah die Grundlagen und Methoden zur Auslegung chemischer Reaktoren. Die Teilnehmenden lernen, Bilanzgleichungen aufzustellen, Reaktortypen auszuwählen, wirtschaftliche und sicherheitstechnische Aspekte zu bewerten und die Skalierung von Labor und Technikum in die Produktion fundiert zu begleiten. Rechnen und Modellieren erfolgt mit Excel und Matlab / Octave.

Geometrie und Reaktionsführung industrieller chemischer Reaktoren müssen im Spannungsfeld zwischen variablen und fixen Kosten optimiert werden. Ziel ist es, bei gleichbleibendem Umsatz und gleicher Selektivität die spezifischen Produktionskosten zu senken – sei es im Zuge der Übertragung von Labor- oder Technikumsdaten oder durch Weiterentwicklung bestehender Anlagen.

Der Kurs zeigt, wie die reaktionstechnische Dimensionierung zur Festlegung zentraler Parameter führt: Reaktorvolumen, mittlere Verweilzeit, Temperaturprofil, Molverhältnis der Reaktanten, Druck sowie ggf. notwendige inerte Komponenten oder Lösungsmittel. Die geometrische Auslegung – etwa das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser oder die volumenbezogene Oberfläche – orientiert sich an Anforderungen wie Wärme- und Stofftransport sowie Druckverlust.

Ein zentrales Thema ist auch die Beherrschbarkeit des Reaktors: Wie groß ist der Abstand zum Runaway? Wie stabil ist der Betriebspunkt? Was geschieht bei Ausfall der Kühlung? Solche Fragen prägen die Prozessentwicklung und die Basisplanung und stellen die Weichen für Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit.

Der Kurs vereint zwei zentrale Perspektiven: Zum einen richtet er sich an Mitarbeitende aus Prozessentwicklung und Betrieb, die lernen, wie sich Reaktorauslegungen methodisch fundiert vorbereiten lassen – von der Bewertung technischer Varianten bis hin zur wirtschaftlichen Einschätzung möglicher Investitionen. Zum anderen adressiert er Fachkräfte aus dem Engineering und Apparatebau, die sich mit der Herausforderung konfrontiert sehen, Bilanzgleichungen, Stoff- und Energietransport sowie geometrische Kennzahlen in ein tragfähiges Reaktordesign zu überführen – nachvollziehbar, belastbar und mit Blick auf die industrielle Umsetzbarkeit.

Im Fokus stehen heterogene Reaktionssysteme – also Prozesse, bei denen mehrere Phasen beteiligt sind. Denn diese sind in der Industrie die Regel, nicht die Ausnahme. Stofftransportprozesse, Wärmetransport und Katalyse stehen daher ebenso im Zentrum wie die korrekte Bilanzierung von Stoff- und Enthalpieströmen.

Praktische Hilfen zur Auslegung werden in Form von Checklisten und heuristischen Regeln vermittelt. Auch die Anwendung ähnlichkeitstheoretischer Kennzahlen (z. B. für Wärme- oder Stoffübergang) wird erläutert. Und schließlich zeigen wir, wie moderne KI-gestützte Werkzeuge – etwa große Sprachmodelle – Sie bei der Entwicklung numerischer Lösungsansätze unterstützen können: als Rechenhilfe, Ideengeber und Assistenzsystem im Arbeitsalltag technischer Planung.