Verbesserter Mikroreaktor für die Polymerproduktion
Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Polymeren (z. B. Polyethylen) müssen Qualität und Produktion unbedingt optimiert werden. Die direkte Messung des Polymerwachstums in gasförmigem Ethylen und Ethylen-1-Hexen wurde mittels Lichtmikroskopie durchgeführt. Ziegler-Natta und unterstütztes Metallocen wurden als Katalysatoren verwendet. Durch die Messung der Profile der Polymerisierungsgeschwindigkeit ist es möglich, Durchschnittswerte für die Lebensdauer eines Katalysators zu bestimmen, das individuelle Verhalten der einzelnen Teilchen kann jedoch deutlich von diesen Mittelwerten abweichen. In industrieller Umgebung kann das drastische Auswirkungen haben. Im schlimmsten Fall kann es aufgrund der hohen Katalysatoraktivität und der begrenzten Wärmeübertragung durch die Teilchenoberfläche zu einer Teilchenschmelze kommen, was letztendlich wiederum zum Zusammenbruch des Fließbetts führen kann. Ebenfalls möglich ist die Zerstörung des Katalysators durch die Bildung von Feinstpartikeln. Mit der Mikroreaktionstechnik wurden verschiedene Experimente auf Teilchenebene durchgeführt. Ziel war das bessere Verständnis der Prozesse bei Teilchenwachstum, -fragmentierung und Morphologieänderungen an der Teilchenoberfläche während des Wachstums. Die Experimente wurden unter industriellen Bedingungen durchgeführt und die Ergebnisse zeigten eine gute Reproduzierbarkeit. Bei den beiden verwendeten Katalysatoren wurden hohe Aktivität und Formreproduktion beobachtet. Weiterhin wurde gezeigt, dass die Katalysatorteilchen der gleichen Größe und unter identischen Bedingungen unterschiedliche Aktivitäten aufwiesen. Eine andere wichtige Tatsache ist, dass die Katalysator/Polymer-Teilchenfragmentierung zur Bildung von Subkörnern führte, die an den großen Teilchen hängen blieben. Die Verwendung der Mikroreaktionstechnik liefert wichtige Informationen und ist bei der Erklärung vieler Phänomene sowie der Vereinfachung des gesamten Prozesses hilfreich. Verbesserungen auf dieser Ebene verringern Abfall und Emissionen und ermöglichen sogar die Abfallbeseitigung durch Verbrennung oder Recycling.
