Nichtreaktive Charakterisierung von Mikromischern durch Bilanzierung von Mischungswärmen in kontinuierlichen Fluid/Fluid-Systemen - Methodenentwicklung und Validierung

Die Mikroreaktionstechnik (MRT) entwickelt sich zu einem wichtigen Werkzeug in der chemischen Industrie, die explorative Prozessentwicklung erlaubt und neue Prozessfenster eröffnet. Von Seiten der Pharmazie und der Chemischen Verfahrenstechnik wird die MRT intensiv in Form von kommerziellen Komponenten (Mischer, Reaktoren, Wärmetauscher etc.) und Systemen nachgefragt. Das effektive und schnelle Mischen von Ausgangsstoffen spielt dabei eine wesentliche Rolle.

Von denen am Markt verfügbaren Mischstrukturen die Beste für eine bestimmte Mischaufgabe auszuwählen ist nicht einfach. Es existiert keine zuverlässige Vorgehensweise zum Vergleich unterschiedlicher Mischstrukturen und der Bewertung für die konkrete Mischaufgabe. Es wird in der industriellen Praxis nach effektiveren und universellen Methoden zur Mikromischervergleich gesucht.

Mit dem vorgeschlagenen Vorhaben wird die isotherme Kalorimetrie als Charakterisierungswerkzeug etabliert. Die molare Exzessenthalpie h^E vieler Mischungen (binär und ternär) ist in Datenbanken verfügbar oder kann direkt und präzise mit adiabatischer/isothermer Kalorimetrie bestimmt. Die Messung der effektiven molaren Exzessenthalpie h^Eeff (Mischungsenthalpie) soll die Bestimmung der Effektivität der Vermischung (Mischgüte) in mikrostrukturierten Mischern ermöglichen. Die Kernidee des vorgeschlagenen Projekts ist, eine universelle dimensionslose Kenngröße MGkal= h^Eeff /h^E experimentell zugänglich zu machen, welche die Effektivität der Vermischung (Mischgüte) angibt, und eine robuste Möglichkeit zur Bewertung und Charakterisierung von verschiedenen Mischern bereit stellt.

Diese Vorgehensweise schließt eine erhebliche Lücke bei der Charakterisierung von mikrostrukturierten Mischern. Weiterhin eröffnet die vorgeschlagene Methode Freiheitsgrade bezüglich der Volumenverhältnisse, Viskositätsbereiche etc., die eine Charakterisierung der Mischgüte nahe an der gewünschten Mischaufgabe erlaubt.

Erste Ergebnisse des Vorhabens sind im Poster 2012 zusammengefasst.

Das IGF-Vorhaben Nr. 17438 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.