Zur Integration von Reaktion und Stofftrennung

Auf Grund von unerwünschten Nebenreaktionen sowie thermodynamischen Limitierungen erfordert die Gewinnung reiner Produkte neben der Durchführung der chemischen Reaktionen stets den Einsatz von Stofftrennprozessen. Häufig erfolgt die Abtrennung der gewünschten Produkte sequentiell zum Reaktionsschritt in separat nachgeschalteten Trennapparaten. Eine attraktive und in den letzten Jahren zunehmend genutzte Möglichkeit besteht in der gezielten Integration eines Trennprozesses direkt in den Reaktor. Die verschiedenen Varianten unterscheiden sich insbesondere in der Art des eingesetzten Trennprozesses sowie in den angewandten Betriebsweisen. Zielstellung dieser Arbeit ist es, an Hand von drei Beispielen bestehende Analogien zwischen verschiedenen integrierten Prozessen zu verdeutlichen. Betrachtet werden Reaktivdestillationskolonnen, Membranreaktoren und chromatographische Reaktoren. Anschließend werden die Grundzüge einer einheitlichen Theorie zur Analyse und raschen Bewertung integrierter chemischer Prozesse skizziert. Die Theorie basiert auf der Annahme chemischen Gleichgewichts. Sie verbindet das Konzept der transformierten Konzentrationsvariablen aus der Reaktivdestillation mit der klassischen Gleichgewichtstheorie aus der Chromatographie.