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Reaction Engineering of Heterogeneously Catalysed Polymerisation

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Polyolefin-Reaktoren bleiben „cool“ dank numerischer Analyse

Zu den industriellen Problemen, die einer Nutzung neuer Polymere und Prozesse Schranken setzen, gehört die Reaktorinstabilität. Diese ist auf Probleme beim Wärme- und Massentransfer, das Fehlen von Sensoren zum Überwachen von Veränderungen im Reaktor zur Kontrolle der Produktqualität zurückzuführen, ganz abgesehen von einem vertieften Verständnis für die Vorgänge im Reaktor. Die numerische Analyse der im Reaktor wirksamen Mechanismen zur Wärmeabfuhr trägt zur Klärung der Probleme im Zusammenhang mit der Stabilität und Überwachung des Reaktor bei.

Industrielle Technologien

Überhitzungen von Reaktoren zur industriellen Polyolefinverarbeitung führen zuweilen zur völligen Abschaltung einer ganzen Chemieanlage. Sie sind das Ergebnis einer Katalysatorüberhitzung, bei der es zur Bildung von Fäden, Klumpen und einer unerwünschten Agglomeration im Reaktor an hoch konzentrierten „Hot Spots“ kommt. Gegenwärtig wird dieses Problem durch eine numerische Analyse in Angriff genommen, mit der ein Modell für die Mechanismen zur Wärmeabfuhr in Polyolefin-Gasphasenreaktoren gefunden werden soll. Bis jetzt war man davon ausgegangen, dass der Hauptfaktor, der eine Überhitzung und damit auch die Folgeprobleme im Hinblick auf die Reaktorstabilität verhindert, der Wärmeübergang vom Katalysator in die Gasphase war. Die numerische Analyse zeigte indessen, dass die elementare Lösung für Probleme mit der Überhitzung von Reaktoren der direkte Wärmeübergang vom frischen Katalysator zur Pulverschicht ist. Dieses neue Ergebnis dürfte daher Konsequenzen für die Entwicklung neuer Verfahren für die Frischkatalysatorzufuhr zu Gasphasenreaktoren haben. Klar ist, dass zur Vermeidung von Fäden und Klumpen eine sehr schnelles, individuelles Mischen von Frischkatalysator erforderlich ist. Dieser Vorgang muss auf prozessspezifische Weise erfolgen und ein ausreichendes Auffrischen von Pulver in der Sprühzone gewährleisten, damit der Katalysator in Form von separaten Partikeln an der Polymeroberfläche haften bleibt. Das zu diesem Zweck angewandte Verfahren sollte von jedem Polyolefinhersteller individuell weiterentwickelt werden. Hierzu zählt auch die Entwicklung von fortschrittlichen Steuerungssystemen, Vorhersageverfahren und die Vermeidung einer Reaktorschmelze.

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