13
Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern ± Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele Alain Georg und Martin Beat Däscher* Statische Mischer und Mischer-Wärmetauscher werden zunehmend in der chemischen Re- aktionstechnik, aber auch für die Aufbereitung von Kunststoffen eingesetzt. Da sie keine bewegten Teile aufweisen und anwendungsspezifisch ausgelegt werden können, erzielen sie deutliche wirtschaftliche Vorteile. Das enge Verweilzeitspektrum, die hohe Mischleis- tung und das sehr hohe Wärmetransportvermögen von statischen Mischern-Wärme- tauschern ermöglichen die kontinuierliche Produktion qualitativ hochstehender Produkte, auch bei stark exo- oder endothermen Reaktionen. In diesem Beitrag wird auf die Verweil- zeitverteilung, den Wärmeübergang sowie die chemischen Parameter und die Simulation kontinuierlicher Reaktionen eingegangen. Zudem werden anhand praktischer Beispiele verfahrenstechnische Lösungen aufgezeigt. Es wird insbesondere die Reaktionstechnik an- spruchsvollerer hochviskoser Stoffe erläutert. 1 Statische Mischer-Wärme- tauscher für die Aufbereitung von Kunststoffen Während ihrer Aufbereitung oder Verarbeitung neigen einige Polymere dazu, ihre molekulare Struktur zu verändern. Die am häufigsten auf- tretenden Reaktionen sind Abbaureaktionen, wobei sich monomere Bestandteile zurückbil- den (Depolymerisation). Der Grad des Abbaus wird von der Schmelzetemperatur, dem bereits vorhandenen Monomeranteil und der Verweil- zeit bestimmt. Die Depolymerisation kann zudem durch Zusatzstoffe im Polymer be- schleunigt oder reduziert werden. Besonders ausgeprägt kann die Rückmonomerisierung bei Kunststoffen wie PET, PMMA und Poly- styrol beobachtet werden. Problematisch ist die Depolymerisation bei- spielsweise in der Faserindustrie, da Abbaure- aktionen zu Inhomogenitäten in der Schmelze und dadurch zu Qualitätsproblemen bei der Faserherstellung führen können. Eine gute Qualität der Schmelze und eine exakte Tempe- raturkontrolle spielen aber auch bei Compoun- dierungen, Polymerisationen und Modifizie- rungen von Kunststoffen eine zentrale Rolle. Z. B. sind Vernetzungen, Funktionalisierun- gen oder der peroxidische Abbau oft er- wünschte Reaktionen, die es streng zu kon- trollieren gilt. Es ist somit wichtig, dass bei der Aufbereitung von kritischen Kunststoffen der Temperatur- und der Verweilzeitverteilung, gleichzeitig aber auch der schonenden Ver- arbeitung groûe Aufmerksamkeit geschenkt wird. Zum Einsatz von statischen Mischern in der Reaktionstechnik existieren zahlreiche ein- gehende Untersuchungen, die laufend erwei- tert und vertieft werden [1 ± 3]. 2 Statische Mischer für nieder- viskose Mischaufgaben Statische Mischer sind Apparate mit feststehen- den Einbauten, die unter Nutzung der Strö- Es ist somit wichtig, dass bei der Aufbe- reitung von kriti- schen Kunststoffen der Temperatur- und der Verweilzeitver- teilung, gleichzeitig aber auch der scho- nenden Ver- arbeitung groûe Aufmerksamkeit ge- schenkt wird. Mischer 681 Chemie Ingenieur Technik 2005, 77, No. 6 2005 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de DOI: 10.1002/cite.200407095

Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

  • Upload
    a-georg

  • View
    215

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

��������� ����� � � ���������� � � �������� ������� � ������ ����������������������� ������������ ������� ��� �� �� ������ ������� !���� � � ���� "�� #������$

��������� ����� �� ����������������� �� �� �������� �� � ���������� ���

��������������� ��� ���� �� �� ����������� ��� ������������ ����������� � ��� �����

�������� !��"� ��������� �� ����� �����#�������� �����"��� �� �� �$����� ����"��

��� ���"���� ���������"���� %����"�� �� ���� %����"�����#������ �� ���� ����"����

���� �� �� ��� ���� ��������#�����$��� ��� ���������� ������������

�������� ��$�"����� �� ���������"���� &� ������ '��"������ ���������� � &� �����

���� ��� ���� �(�� � � �� ������� ����������� )� ����� *����� �� ��� �� %����"�

���������"���� �� ����������� ����� �� ���������� &������ �� �� ����"�����

���������"���� ���������� ������������ +� �� �� �� ����� #�������� *���#��"�

������������������ ,$������ ����������� -� �� �������� �� �� ���������������� ���

�#������""�� ����������� ������ �"������

% &������� �������'�����'������� �(� ��� ���������� ��� )� ��������

����� ��� ����������� � � %��������������� ������ &�".��� ���� ��� ��"���"�������� �� ���� ��� �� �� ���������� ��������� �� ���������� ��� �������������������� ���� ������� *����� ���"� �������"� �� / �#�".���������0� � 1� �� �������� ��� � �����"�����#����� �� ����������� ���� ����������" �� � %����"����� ��������� �� �#�".��������� ������ �� ��� +����������� �� &�".�� ������"������ � � � ����� �� ��� *���� �������#��� ���� �� �������������������� ������������ ��� &-!� &� �� &�".���.�" ���������� �� ���&��"�������� ��� �� �#�".��������� ����

�#��"������ �� � 2����� ������ � ��������������� �� )�������������� �� � �����"���� � ��� �� 3��"�����#��"���� ��� �2��������""��� ����� �$����� -��� ����

3��"���� � �����"�� �� ���� �(���� !��#����������""� �#��"�� ��� ���� ��� 4��#���� �������� &�".����������� �� � ������������ ��� ������������ ���� �����"� ��""��+� *� ��� %����������� 2��������"���������� � � � #��(� ����� ����� ��� ���������� ����������� �� �� ����� �� ������""���� ��"�� -� ��� ����� �������� ��� ��� ������������ ��� ��������� ������������ �!��#����� �� � %����"���������"�����"���������� ��� ���� � ������� �� %���������� ��5� ������������� ����������� � +�� -������ ��� ���������� ������ �� � ���������������� �(������� ���"����� ��������� � 6������������� �� "����� �������� �� ������� �� �� 78 9 :;�

* &������� ������� �(� �����'������ ����������

�������������� ��� �##���� ��� ����������� �� -��������� �� ���� <������ � ��$�

+� ��� ����� ����������� ��� ��� �����'����� � �� ����'���� )� �������� ��� ,�� �����' � ���� ��������������'����� �� ��������������� ��� ��� ����' � �� ���'������ � ���-������������ ��'���� � ����.

������� =>8������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

()�* +��+���,��%�����-���.�

Page 2: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

����������� �� ������� �"�� � &� ������$�� �������� �� ������ ��� ��������� ��� �� ���#�����"��� ��� ��$�������� ������ ������������ �� ����"��" ���������� � ���������� ��� �"������/?�� �"������ �� *� 4�-��� ������0 ��������� � ����" ��� ����������� �� ����� *"������ /�� ���� @0� - ����� ����� �"���� �"������� ����� ������ ��� �� �� ���"����� ������ "������� ��$����������� �����������)� ����"����� *����� �$���� "����� ����?������������ ����"� �� ��� ���� ���� �������� ���� -�����"����� ���"����������"��� ��� � �� !�����"���� � ��� �"�������� � �� �� 8A=B��C���� ��������"�� � �������� �� ��� <����������� �� -���

���"���� ��� ��� ��� �������� 2���� ���� ��� �� ������� ��� ������ !���"�����������������"�� �� �� *� � 4�-�*������ � 4���#��� ������ � �'����( /�� ���� 80 � � �2"���������� ,������ �� �� ���� �"� +���������"����������� ���������� �� ��������� ���� ,���� ��� ������ �"� ����� ���� �������� ��5��� ���#���� �������������� �"���������� ��� ���� ����"������� ����

/ &������� ������� �(� ��� ������������

?���������� � ��� ������ �� � ����" "������� ��$������������������ ���� �� *������"��� �� ��$����������� �� ���"�� ������� � ��.��" ��+��"� �� ����������

���� ����"� ����� ��� ������ ��� !����"����� �� �� 2"�� �� ���"���� ��� �� ���� ��� ������� !����� �� ������������ �� ��� /6����������0 � � ��� �����"���� ��"�� ���������#�� �� D� � ��� ���������� ����"� �� ���

/.% #�� �&+0'�������

� 4�-������ ���� ���� ������ �����2�� �� � �������� *������� ��� �� ��� ��� �������������� ��� �� ��� ��/�� ���� @0� - �� ������"��5"��� �������� ��������� �� ����� �������� ���� ��� ������� ���� ��� ��� �������� �������� � ������� ���� ����� �(��� ���� ����� ��� �����"���� ��5��� �������� ������ - �� ����"� ������ �� � �#�������������� ������������ ����� ����"������� ���"�� #��� ��� �� �(#�������""� �����������" ����

/.* #�� 1'�������

� E������ ��� � ����������� ������.#/?�� �"������ �� *� 4�-�E� �E0� - ���������� ����� 1���� ��� ���������� � ���������� ������� C����"� �� ABF �� ��� ����� ����� ������ ����� -"������ �� �����/�� ���� @0� �� �D��%���"���� /,����D ���������0 ����� �����"��� �����"������� ������� 8� �� �����" � ����� ��� �������� ��� � ����������� �� �� �������� ��������� G�"��������� �� �� ����� ���H� =� >� 8B � � 8@ ������ ��������� E������������ ���� ��� ���� � ��"� ����"���������� �� ������� ���� �� � 2����� �������� ���� �� � ������������������� ��������������� ���� C�����

/./ #� �������0'����� �� ��

�������������� �� ����� �� �����"������������� ��� ������������� ������� ��

������� � %. ���� ������ �� �� ���� ������������ ����� ��� ���������� ������ ����� ����������� ��������� ������ �� ���� ��� ������ � !�" � �#$� ������% ��� ����&'� �� ������ ��������� ������()

������� � *. ����������� ������� �� ��*�+��� ��&����� ���������,����� -������� �� ������� �������) �� ���� ��� �����% �������������.�/,�������� 0,������� �� 1 ����)

������� � /. ����������� ��� .�/,0 �������,���,������ ��� ��� 2'�� �3� 4 �45,�����(�� ��� 2'�� �3� " �"5,�����()

&������� ��������� � � ��� ������������ �� +� '���� � ��� � ���2���� � ��� &��3'�� ��� ����� ��������� � �������4��������3�� ��'���� .

=>@ ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 3: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

�� 1�������� �� <��������� �� -���������� �� 3��"��������������� 1�� ����"����� ���� ����� ���� �"������5��� %�������"��� �� ��������� ��������� /�"���"��(���0� )� ������"��� �� ����������� ���� �����$�"���� 2��������"��� /"���"��(���0 ����"�� ���� : ����� �� "���������������� ��� -#�(� �?���� �� � ��"�����������" ��� )� "������� ��$������������ �� �"� *������������ �� � ����" ��E�������1������� ���������� /�� ���� H0�

/.5 ��������� ��� ����� �� �� ��

�� �� ��������� ����� ���"������ �� ������� ���� �� ��� �� ��"��� �� &������������������� �� ��I� �� ����"��������� � �����"����� �� &����D,������������"��������� J ����� �� ���������" � ��� -#�(� �

�������������� �� ��� ������� ���� �������.#�� ��� ���"�������� *� ���������������""� �� ��� � ������� "���� ����� ��������� ��� ����� ED>������ /E��������� ���� ������0 ���� ����� �D� K :� �������� �� � ���� ����� ����� ��� �"������� ���� ����� �����"������� /�D� K A�=0�1�� ������� ��� �� �(#�������""� ������������" ���� �� ���"���������� ����� ���������������� ������� +� !��#������������������� ����� �� �����������" ��� L� �������� ���� �� ���������" ����� ����� ������������������� ���� ����� �D� K :�� ����� �� �$����� ?���������� ����%��"����� ��� �� ���������" ��� ED>�

����� ��� �� ���������" �� ��� �"��������� �� ���� �� %����"��� �"� ���� � ������ ���"������ ���������� ��� ��� �� ������� �� ED>������� ��� L� ����$��� �� � ����� ����"� %����������� �� ���������������������� � ����� ������"�������� �� �������� ������� ��� ��������������� �� ������������ � �����"������ � ���� ���"�������� *� ��������

'���������� ������� �� ��������� ���"��������"� )���� &�������� �� ���� �� ���������M�&����# �� ���"��� �$������������������ 7H� J;�

5 �������'������������

����������������� �� �� ���� ������+��� �� ���������"���� �� �����""� &����������������� �� ������������ ��� �� �������!.#�� 4�-�E� �� ����� �� �� ����� &����� ��� ����� %��

���"�����#������ ���� ���� �������� ������"���������� ��� ��5� ����������� ����� ��� �� ���� ���� ���� ����������� �������� ��� � 1������� � E������"��������� ��� ��� /4�-�E�� �� ���� =0� � ����� ���� �� ��5�� ������������� ����������"��� ��� �##�"�����" ��� �� -�������� ��� �����"����� ��� �(��" ���������������� ��������"��� �� ��� ���� �� �� ���� ���� ��� �� � ��"�� ��$����������� �������� �� �� ����"�� �����" ��� �����#����� �� � ��� ������$��� ��� ����� ����� ���������������"�� �� ������� ����� ����������� ����� �� ����������#�� ����� � 4�-�E� ������ ����� �� ��� ����� ��� ����� ����� ���� �� �� �� ��������#�� ��� "���� �

*�������� /1"� /800 ����� �"�� ��� ��� ������������ ���"�� ��������#�� ��� �"�����

������� � 5. 5�� ������� 6�� ���� ��������,���� ��������������� ���� ��� ����������,������ �������) 5��� ��� ��������,�'�� �*����� �� ��� 5���������� ��) �����������'�� �������� �����)

������� � 6. ����� ����� ������������ �������7*� �� ���������) -� ���� ���� ��� ������ ����������� ��� ����������,�������� ������( �� ��������� ���0,������� �� 8 ���� �����() 5�� ������������ ����( ������ 6��������,���������� �� ������� ������������� �� � �� ��� ��������� 9���������,�� ���� �� ������� �����)

������� � 7. �������,�'���������� .�/,0: &+� ;��7���� �5< "=!� ;< 1!!()

�������'�����'������� ����� ���� ������� 8����(� � �� ���������� ���������� 4��������� �������.

������� =>:������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

Page 4: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

�� ��������������"����� ��"����� �� ������� ��� ���� �� ������ ��� ��"���������� � ������� &�".�������� ����� ������� %����"�����#����� �� ���"��5"��� �������� &�".��'��"���� �� ������ &��"����� 7=;� �� ������"��� ���� ��$��� �#���������� ��������������"���� � �"���� ������� ���#���� *������� �� �##������

�� � � � �� /80

� �� ���������� �� 4�-�E� ������'���� ��� ���������� E������� ������� ��� ���" ���������� ��� ��� ������ � ������� � 3��������� �� � ?��#���$������������� ���������� ����"" ����� ������������ ��� %����������� ��� @BBB &� � �� ������ ���� %����"���������"��� �� ���� ������������������ �����"������� �� ������������ ���� ������ �� &�".�

�������������� ��� ������������ ����������� �� 2�"��� ��I� �� ������������������2"���� �����"� ��� ���#����� &���� �������� �����

� �� ������� N���"���� ���� �����""����������� �� �� �$�����

� � ������������������3������������� �� � ?��#���$���������������������� ����"" ������� �� �� �"� ���������� ��� ��� ������ � ���������� �� ��� ���� ����� ���� %����"����������"��� �����"������ �� ������������������ �� �� �� ��"����

� ����� ����� ����������I� ?����� �� ���"�� �� "������� ��$�������������

� ?����� ��� �������� 2"����������� ��� ��#� ��� �$5��� *������ ������

� �� %��������� �� ?����""��� ��� �"���������� �� ?�����

� ��� ���"�� ��� �����"��� �� �� 4������������ ������

� �� !��#������ ��� &�".�" �� )���.������ �� !��#�������������� ��� ����������������"��� �� �������������������

� �� �(����� ���"��� ��� ������� !������������������ � �#���������� -�������������

�� ���� ������ �� �� ����� *����� ��������� ��� �� 4�-�E� ������������

6 #�� "������ � ��� � �� ���� ������ �

)������� �� ��� ���������� ��� �� ��� �$������ ������������ �� ������� �������� �� ����������#����� ����������""��� ��� ������ �� ������� ���� �������$�� ����� ��������� � �������� �� ��� %�����"������ �����

����� �� �(#�������""� �����������" ���������� �� ���� �$5��� �#���������� ���������"���� �������� �� ��� �� � ���� �������#���� ��������� "���� L� ��� ���� ������� ���� ����� �������� ������� ��� ���� ���"�� ����� �������� ��� ���������� �� *�������� �"���"������������� �� 1����"����� �� ���� ��� �� 2��������� ��������������� ��� ���������� ��� ��� ���� ��� �� ������������ ���#�����"������ � !��#����� � %���������� � �������������� � ������� ���� ����� � 1$5� � ����� ���� �� �"���"� ��������� � ���� 2������ ����� ��� �� &����� ���������� �� ������ �"��� ��� � ���� ������������ �������� ������ ��� ���������� ������� �� ���� ��� �� -�$���� �� &��������"� �� ��������� ������� ���������� ���

7 ���� � � ����� �������3�� �

*�� "������ ��$���� ������� ���� ��2"�������������"���� �� ��������� ���"��� ���� �� #��""�"� *����� �� ����� :� ����������"��� #����"�$����� &���" ���� ��?�����&������""��1������ �� %����"�����#������ �� � ��� ���� ��������� �� ������ ����� ��� ��� ���� � ��"�� &��#������$���� ���#����� �� ��� �� ���������� "����� %����"������ � ������ �������� &�".���� �� �"������� &��"���� ������������ �� 6������ +����������� ��������������� � � ���"������ ��"�����������������"���� +� �� ��� � � ��"� ���������#�� ���� �������������-��� ���"����5��� �������� �� �� ��$�

����������� �� ���"�������� ���� �� ����������"��� ��.��" ��+��" ��I

�� � � � ��� ���������N���"���������

/@0

2� �� ���� ��$���� �� ����� ��� ���������������� ���� �� ����"���� ��$�������������� ��� ������� ���������� �����"��� O @:BB ���� ���� ��� ��� �� ����������.��" ��+��" ��� � ����� �����$�����+�����"��� ��� *� ������ ��� �$�"����

-��"�����$����� � � !���"������ ����������� ��� 3��������������������� ������������� � � ����$���� ��� �������������� �$���� ��"��� 6�������� � �� ���$������������� ������ ���������"��� ��� ��� )� ���������� ��� �� ��������� -��������� �� �� ��.��" ��+��" ��� ��"�� ��������I

�� � �� � ��

� �/:0

9 ����� ���� �������� � ��� ���� �3������ ����'������� �� )� ��������� �� ��'��� � �� �� �������������� .

=>H ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 5: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

��� ��� ��������� ���� ���� � �""�����""��� ����� �� 8� ����������"�� ���������#�� �� ����� ��$�������� ��� &��#�����$���� �"� ������#�����)� �������� ��" �� ���� ���� ��$�������������� ������ ��� �� �� ) ��"��"" ��� ��������'��������� �������� ���� ��� ���"����� ��������� ����"���� ������������ ��� �� ��� ��� ������ /�������0������� #����"����� 1������� �������#���"/�� *� ��� "������ �����$����0 ����� ���� � ���"���� ����� �� �$5��� ������������� ��� � � ��"�� �����$����� �"� 1$5��� -������� ���� -������ �� � �(��"� ��#����������������� ��( ����� ��� � ������ ��� �5 �� �� �������������� ���� ���������"������� �� �� 8� ��#��������� �"" "�����I

����� ���

���� ��(

�@��@

/H0

6� ���� ,$���� �� �"�������� �� ��1"� /H0 �� ���������"��� 2�� �����������2� �� ���������� 2�"" �������� ���I

��

�B

� �

��

� � � ��

�B

� �

� � � ��(�� �

� � �@�

�B

� �

� �@ � B /J0

��� ��� ���� ���������"��� �����$5������"���� ���"��� �� �� �������� *� ���������+��" *�� �� ��� ���� P����������������� ,����Q � �� ������� ������� ���� 2����������� ��"�I

� � � ���(

/=0

: #� ������������ ����� � ���������� ��� �������� �������

�� ���� ����������� ��#�������� �"" �� �� ��� ������� ������������ ���� ��"�� %� ��������� �"" ���������� ��� ��� � �� ��� ��5� *� ��������+��"�� �� ���� �(��" ���� �.��������� ����������"������$���� �� ��� N����" �� ��#��������� �"" #����#��"" ��� *� K B �(��#�"��� �� ������� �� �� 1���� �� %����"��������"����� L� ���� ,������ �������� ���� ������$���� �� �� ��������" ��� *� K R 9 8B������������ 6���������������� ���� ��������� ������� ��� ��� ����� *� � @B ������������� �� �� &�#�����$���� ��������"��� ������� ���� �� *� ��������+��" �� ��$�������������

�� ��� -�������� �� ��� ��"�� ��������I

� � � �� ��(

/R0

�� %����"���������"��� � � �� %����"��������������� �� ��"�� �������� �� ���(#�������"" ��� ���� ����� ��"�����I ��� �� ���5�������� � � ��� �� %� ����������������� *���#��"������ �� � ������� ���5�������� ��� ����� E������ �� %����"�����#����� �(#�������"" ���������� �� �� �������� �� � ���� �������� %����"�������������� ����""�� *������ ,���� ��� 8�@ � �� � ���� *� ��������+��" ��� ��� 8@B ������"� /�� ���� R0 7R;� �������#���� ���� �����"���" ��� � O =B� ��*� K =B ��� �� ���� ������ 6�������� �

������� � :. /�*��������������� �������������,������� ���� 0,��������)5�� �������,>��� ���� $4! ��*���� ����:+��������������� ����) ?! 6�����)

������� =>J������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

Page 6: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

��� � ��"�� ��$������� ��� &�#�����$����� ���������""��� ���� -�������� �� ������� ����������� 42 �*���������� ���������� / ����""��� �� ���� >0�

��� �������� �� �� �������� ���*�� ����"���� ��$���� �� ��� ����������� �������� �� ��$�������������� ������� *� ��������+��"�� ��� *� O HBB ����������� ������� �� �������� � ��$�������������� ������ �� �������� �� �������� ������ L� ��� �� 1���� ��� ��$���������"������-��� ����������� ,$����� �� ���� ��� ���

"�������� ��$������������� �������� ���� �������� � ��� ������� ��� � �� �����������.�-����� /�� ���� A0� ���� ����� ���� ������������ ��� E������� ���� �� �������"��� �� ,���� ���� �� ���� !�����"������ �� %����"����������� �� &�"��� ������� �� �� �����""�� 1�5��5���� ������������ *�� ����� ������� ��� > �: �98 �� ����#��"������ ��� ���� %����"���� ��� ��� ������� �� �� ���#������������ ������������ "������� �(������ �������� ��� *� O HBB

���������� ��� ����#���� ���� ���������"����� � ��� ��� @BB � ��" ������� ������"��

; 2��������� &��3�� �������'��� ��� �&+'1�'�������'�����'��������

�� ����������� ��� 42 �*���������� ���#��������� %������� ����� ���� ��� ����1�� "��� �� �� ���"���#�*�������� ��������������� ����� �� �� �������� ����"����� ��� ������� ���������� ��������/�� ����� 8B �� 880� *�� � ������""���42 �����"����� ��$��� ���� � ��� ������� %��������� ��� L� >B &� � �� ����� %�"��������� ��� L� B�J �: �98 �� ����� 4�-�E��������� ���� �� -��������������� ��������

������� � ;. .@5,�������� ��� ��������������������� � ���� 0,�������)-� ���������� ��� ��� ������� ��&&���*�� �� ��� ��� ��������������������������������% �� ���� ��� �����() S

trömungsrichtung

������� � <. 5�� �����7,/&&�� ���� ���� ���/����� ���' ��������� 6������� ��<���) 5��� �� ���� ��� ��� ���������� &��,������ ���� ������� �� ���� �� ��������� ��) =�� �#$� ������% ��� ����&'� ��������()

������� � %=. /��������� �� ��� 6���������������� ���/��� � ��� ���� ����������) 5�� /����&������ ��'�"! ��) 5���� ��� ����� ����� �� ��� �'���������������� ������ ����� ��� �7��������� 6���������������� ���'���)������ $ ����� ��� ����&'� ���(� ������ 4 �� ���A�()

������� � %%. 6���������������� ��� ��� ����������,� �� ��� &��� ��&����� 1B! �� =$!) <��� ��� 8) /��������� ��� 6������������������ � ���� ������� �� 1B= �� =!=� �) �) � $ C + �� ��� D�������)

=>= ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 7: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

���� �"���� ��5 ��� � �� � ��� 8 �����"��� ����� �������� ��� RB �� ���������� � ��� @ ��$�� �� �����#�"� ��� RB��� 8BB ��� -� �� �� ���� 4�-�E��������"������ ���"� -��� �� ���"��� �� �� ���������� ��$���������"����� ���������-� ��� �� ��������� ��� ��� �� ���" �

2������������� )�������������� ���� ������� -"������� ����� ��� ������� ��� � �����"$���� ���� ����� ��$�� �� ��� �� ,����� �� ������"��� �� ���� ���"$���� B ���8BBB �� �� ����� ���"$���� HAB ��� J8B�

< #�� �������� � �� �������'������������

<.% #�� �&+'1� �� �����

� 4�-�E� ������ ����� ���� 9 ����*�������������� �� ,�������"����� � 9������ �� ��� ����� %����"��������"�������� � ��"�� �����$���� ��� ��� ��"� �#�����"" ���� �� ����������� 2"������������ �������� �� ������"��� �� �� � ��"�� ����������"����� ��$���������� ���� ���� *������������� "��� �� �� 4�-�E��������� ��������"��� ��� ���������� �� �� � ��"����$���������� "�����I

����� ���# �

� �� �� ���

� ����

� �

� �� � � �� � �� �

/>0

���� �� �� ���� �� ������������������ ������ �� � ���"���� L� ���� &������� /K %�����"����0 �� ������ ���� L� ���� 6����� �� !��#�����

<.* �����(������� � � �������� �������

*�� � *�������� � <����"��+��" �������� ������������ � ��� �"� ������������������ ��� <���������� �� ������<����������� 2"��5����"��� �������� ����� ����������������"��� �� �"$������ �$����������������� � � ������"��������� &����� �"������ � � �����#"�������� -���������������������� 2��� �$���� +�����������������/����#�(�� �� !��(���#��0 �� ��� �"����������� ��������� ���� -������������ �������� ���� ���"���� *�����"������ � *���������� ��� ��� � ���"����� �� �������������������� ����� ���� 7>;� )�� �� 2"��5�����"��� ������� �������� �� ���� �������"����� ���� %�������� ������������ �� /�� ���� 8@0�

<./ #�� "��'4�� �

���� *���������� ��������� ����� -��������� �� ��� ���� �� ������ � ���"���������#���� ����� ������"���� ���"��� �������"�� ����� � -����� �� ����� �����*���#��"� ����������� -��� &�".�������"��/%��������� ��� @8J F4I ��� 8JBB &� �0 ��"" �������� ������� ��� ABB �� �98 �� ����� &������ ��� @8J F4 ��� 8AB F4 �����"� �� ��� �� ���"�� ��� ���� ��� �����"� �� ���*�������� ��� �� ��������#���"���������� ��� �� ���� �����������" � �� ��2"���� ��� �� �##��� �������� �� �����$�"����� ��5�� "������������� !��#����� ������� ��, �� �� �$�"���� ����� �"������ �##��� ������������ � �� �$����

������� � %*. �'���+ ��,��� ��� @���� �� :�;�)5�� .�/,0:,�'���������������� ��� �� �� @���� " �� = ������ �'���+ ��,��� ��� ��� ������������.�/,�) /� + ����&& ����������� ��� ��� + ������,�� .�/,0,������� �@�'���%������� &+� ����������� ���,����������� �����()

)� �������������'�� � � '�3�� �� 3 � �������'������ ���� ����'���������� 4��� ���� �� ���� ���'� �������� +��� '������ ������� .

������� =>R������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

Page 8: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

���"��� �� ����������� ������� �����C� ��� �� �� !��#���� � ���"�"�������������� �� �"��� ����� � �� &�".��"$��������� �������� ����� ���� 1���� �������� 1"��#����� � ��� � ������������&�".�������"�� ��� ��� >B F4 "�����*������ ��� �� &�".�����"� ��� ����

���"�"��������� ��� 8JB F4� �� �� �� ����������� -� ���#���� ����"�� �� �������� �� !��#���� � ���"�"��������� �� �� *����� ��� 8BB F4� �� �� #"$��"��� �����������"���� ���"��� ��� ������� ����&���� �� *����&���� �������� C���� ����� �� ����"������� ����� ��� ���� �� �����%���������������� �� �� ���������������� �� ����� ��� �� *����&���� ��� �� � ����" ��� ����� ������� �� ������"����� �� ���� "������� ������� � *� ���������+��" �� ������� �� -����������� �������������� ��� ��� �������

%= +� ����� ��� )� ��� � � ���,������> �� �� ��� �����'������ �

�� 1������� ������� ��� � ���� ����������������� ��"����� ��� ����� �� ���� 2��� ������������� �� ���� � ��������� ���� �� ���� ���� 2������� � ���������� ��������� �"� ��"���� �"���"� ������� L� ����1$5�� �������""� *������������� ���� ���������� "��� �����"" �������� �� ���� +�������������� �� �� �� � 4����� ��� ��������� ���� �������� ����������� � ��� 2���������� � �������� ��

- ������������������ ������ �� ���� �����������"������� ����� �������� +��������������� �"���� �� � "���� �� ��� �?�� � ��� �� ����������������� ������ ��� � +��� ������""� �������� ���� ������������ �������� ������� $�"��� �"�������5��� ����������������� ���������

%% #� ����� �������� ���'����������

2� L� � �������� ���� ��� 1������� �������������� ��������""� �� ��� �� �� �������������������������� � � ������� �� ��� ������������������ ������ �� *�������� �������� �� ���� ���� ��� � ������������������ ����������������� �� �� �� � 1"��������� � ������ ����� �(#�������"" ���������� ��� � ��� ����� �� ������� ��� �� �������#������������� ����� ���� �� 1�������� ������ ���� �������� ��� �� !���#���� �����""��� �� ��� ��� ��� ��������� �� ��� ���� ������" �� �� � � ��

�(#"������ ����������� ��� ���� ��� &�".������������ ��� ���� *� �������

%%.% ,�� �������� ������ ��� ��'��� �������� ���������������

�� !��#���������������� ��� � �� ��� � ��������1"������� ����������� )� ����� ���� ���������� �� �� �� L����"��� ��������� �������������� ���� �� �� �� ������������������� 1"� /A0 �� � ������ 8>>A ��������� ������� ����"�����I

�K � ���D�� /A0

)� 1"� /A0 ��� "� /�0 #�#������" �� �98� ��""� �� ��� &������ ���#���������������� ����� �������� ��� � ���" � �(#�������""��� � �������� �� ���� ���� �"���� S� ������� � ���� �"���� ��5� S� ���� ��� � �� ���� ���� ��5� S� ���� � ������������������ ������� ���� 1�� "���� ��"��� �������� ��5�� -���"��� � !��#����������� ��� ���� ��������� ���������

%%.* #� ��������� !������������

�� ������� ���� �������� ���� ���" �������� ����� ��� ���� ���� �������� ��"����� L�� ��� ������ ��� ��""���� �� ��� ��"����� <������#"���� ��������� �������� ����� �� ���� �� - ������������������ /0 �� / 0 ��� �� &� ������������������ /�0 �� /�0 ������� .��������� 1"������������ ������� ��� � ����� .��������� 1"����������������������� � ����������� � ���""� ��3��������� ��� �� &� ���� �� �� - ������������������ � /������������������0�%�"���� �� �������� ���� �� �� � ����� ���5�� ��� ���������I

� � ��������������� � /8B0

� ��������� ���������� ��� ����"��� ����� � ���������� ��"����� �$����� �"�� ������� � ������� ��� �� &� ����� �� ��- ����� /�� *� ����#�".���������0� ��� �"� ������ ��� �� 1"������������������ �� ��-� � ��� ���������� ���� �� .��������1"������������� � -������ ����� ����".�������������� �� 1"����������� ������ L� ������""� ���� �� 1"����������� �����""� ����

%%./ ,�� �������� ������ ���!�������������� �� ��

-��� ��������� �� ��� ��������� !��#������ ���������� ��� ��������� �� � ���

#�� )� ��� �� �� ��'��� ���� �������� �� ��(������� ���� �� � ��'��� ������� ?����� ����� ��� ������� '��� ��� ������.

=>> ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 9: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

���� ���� -���#���� ���� � 6��������� ��� ��� �� ��� �� �����"���� ��� ���� ��� ��� ������� � �����"��� �� �� -���#�� ��� ��� ��"��� � *���������������� � ����##�"�I

�� K �� 9 ��� /880

�� ���� 1$5� �� �� �"� �� ���� ���������������"#�� ����������� � ��� ��� ���� ����� %����� ����� �� ��� ���������� -� ������ �� �.����� �� �� �������� ���� ��� �� ���� +����� � �������� ��� � ����5 �� ������� ?��#����� � !���� .����� ���� �������� �� ���"����� ���� ��������� ��������� �� O B ������"� �� ���� ��� ��������� !��#���� �� ���������� ��� ���������� ��������I� �� T BI �� �������� "���� �����""�� ���� �� K BI �� �.���� ��� �� 1"������������� �� O BI �� �������� "���� ����� �����""��

���)� 1�������� ��� ������ ������������

������������������ "����� ���� ��� ����1"������������������ � �� ������������ �!��#���� '���������� ����������� ������"�I

�1 K �1B U �� "�� /8@0

��B ����� ���� �� �� ���� ���� � ���������������"#�� �������� ��� @J F4 �� 8B8: �&�� ��� ����� 1"���������.���� ����"� ��� ���� ������� � !��#������������������� ��� ��B �� ��B ��� �����6�����"�������I

"��@�8� ��B

�8�8� 8�@

� �/8:0

� ��B �� ��B ����� �$""�� ���#��������������� ��� � ��"� 1"� /8:0 �� �������������� ��� ����� ����� �� ��5�� !��#������������+������������� "���� ���� ��� ����� ��

�� ����������������� ������� ��� �� ���� �� 1"������������"��� ��� ���������� ����������� ����������� �� ���� �� �� ��B���B �� �� ���� ��� �� ���"� ���������� � ,������ ����������

%* ��� "���'4������ ��� � �� �'�������� ����� ��(��� �

%*.% 4������� ������� ������ �(� ���#�� ������ �

�� 6����""�� ����� *�����&������� ��� �����������"���� *����������� ��� �� �� *��������������� ������� ��� -���"����$5����� �������� !���� .������ ��"��������� ���

��� ���������#�� �� -������"����� <����� ����� ���"����"�$5�� �������� �������� �� � "���� ���� ���� ���������"���� ��������� ������ �$�"����� ���� <����#� ������ ��� �$5��$�"����� �����D+�������������� ������ )� � &�(�� ��� �� ��������������������� �� ����� .�������� ������������ L� ��� ��� ��� �������� � � �� ����$�"���� +� �� ������� ���� �� #�������� ����������� ����� 1���������� �� �� ������������ �.���� ���� �������"��� ������� ����� ��� �� ������ ����� ��� ����������� �� ���������� ��� �����������"������ �� %��

������� �� "����� ���� ���������� � ����������� ������� � � � ��������� ��� ��������������� +������ '���������� �(��� ��������� �������� �� ������� � &������ �� ��� -���"���� ��� ���� �� ���I� ����"���� %�"��� � ����������������� ������� /�������0I P�����""�Q � � P"�������Q���������

� �����$���� �� �� ��������� 1"������������ /!���� .�����0I �(�D�� ��������������� 6������ *�������� � ��(���"�$�"����� �����+������������

� ����"���� %�"��� �� ��������������� ��"���������� <����#� ���� /�� *� ���"��������������� �����"� )�������)����� �0�

� ����"���� %�"��� � %��������� /�� *� �����"� ���������������� �� ������0�

� -���"��� ��������������I �#��������� -������ ����#����� �� ����#����� � ���������������

� !��#���������������� � ������������������ ������ ���� �������� � ����������� �� *����� ��� ����������

��"������� ����"��� ���� ��� � ����� �����L� �� *����� ��� ��"�� ��� ��������������"������ �� %������� /�� ���� 8:0� ��-������ ����� ���� ��� ��"��� �������� %������� �� *�����"��� ��� V"�� � !��������

������� � %/. �� ���� :��������������������� ���� ��� *�7���������� ;������� ���� :�,���� � ����� �������� � �'������ ���������&���� �D�����% �����,E�����F()

&���� �� ����� �'��������� ��� ���'�(�� �� �� ���� ���� ��������(��� '�� ����� � �������� ������������ (����� � ��������� 8������ @� ���'��� �A� ������ .

������� =>A������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

Page 10: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

�� ������ �������� ����"���� ��������� �� ���� ���� ��� �� +��� ������������� "���� ���� ���� �� ����������������� ������� /�������0 ��� ��������� �� �""����""������ 1������� ������������� ��� ���� ����� ��� � -���"��� � ���� �����" ����������� �� ������� � &������� �� �� ����������������� ������ ��� ��������� �"����� ���� �����"�� ������"�� "���� ���� � -���"��� � �������� ��� �� ��� ��"���� ������������� ����������� 2�""� �������������� ����������� �� ������������������ ������ ��$��� �� ��� ���� �� �������

��� *� �������� �� �������� �� ����� ��������� �� �� ����D+������������ ��5������ � 2�""� �� ����������������� ������ ��� �� ������� "������� �� � ���� �� 6�������������� ������ �������� ��� �� !��#����������� �����""��� �� ���*���#��"� ��� ����������� �� ���������"���

�� �������� ��������� �� �� �$����I� <����������� ?. ��������� �������������� 6�"����������������� ���������������� &�".������������ �#�".������������� N(� �������� �� ���������� � �������� -"����������������������������

� �"�."��������� %������������ %������������ ���#������ ������������ ���������""����� 6�����������

�������� ��� ������������ ����� �� � ��"� ������������� ����#���� ��� � ��������� ������� �� !��#���������� � ������������ %����"���� �� ���������C� ���� ����������������� ������ �� ����� ���� �� �� �������� ��� ����� "�������������"��� #��""�" ������� � � �� �� "���/,��#�0 ������������������������ ��������� ���" /�� ���� 8H0�

%/ #�� &������� �A������������� � �� �������'�����'�������

�� ��������� ������� ��� �� �$�"���� ��!��#������"��� �� ���������"����� ����

������� � %5. 5�� �������� E��*�����������&� ��� �� :������,���������� ��&��� ����� ���(� �� ��& ����������� ���� ��:���������� + ������ ����� �� �() 5�� 2������&'������ ����������� ������� ������� �� �'���������� �+��� �� ��,����� �'���*�������� �� �������'� ���*��� ���)

������� � %6. ����������� E��*�����������&�� ���������,�'����������,:��������� �������������6����( �� ��������� �� ����'������ �������� ���,� �? 6�����()

=AB ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 11: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

������ ������� ��� �� ���� ������"�������"����� ���� ��� �� ������� ����������� �� �������� 7A;� ��� �� �� ��$�"����� ������������ �����"� ����������"�"��������� ��� �� ����������� �� ������ .��������� ���� ������"� �� ���#����� "����� ������ "��� ������""�� )� �����" �� �� �� ���������� !��#�����#���"� ��� ���������� �� ������������������� �� � &�(�� ��� ������ F4 ��������������� ��� ��� ����� �� ��� ���#��������������� � � �(#"������ ������� ��� ����*� ������� �� ����"����� ��$�"���� ���� �� �����"��� -������ ��� ��������� ��������� ��� �����������"������ *������������� � �� %����������+������� ��� �� 42 �*���������� ���

��� � -������ ��� 2������� �� &� ������� ���� ���� �� %����"���������"��� �����&������� �� %���� �������� �� ��� �� ��� ��� ���� �������� � ��������������""��$�"���� �� �� �$���� ��� ������������ %���������� ��� �� &�".������������ ������������ +���������� �� <����#� ���� �������� �� ��� �� � ����"����� �� ���� 8J �� 1�� �

"����� �� ���� �� �� ��� ����������� ,������������ ������� N����" �� !��#����� �� ��� :8 F4 ������� ��� �� ����� 2�""%������ �������� -��� �� ���������� ���$��� ����������������� ������ �� � "��������� ��(���"� !��#���� ��� HB F4 �� ��� �������� ��� ���� �(#"����������� +��������� �� &� ����� �� ���� 1�������� �� �������� �� 2�"�� ������ �� �����!��#������$���� ���� ��� ���� ������ ���� ������� � ����������� ��� ��-������ ����� ������ �������� ������� ������������ ������ � � ��� ���� ��$������������ �� ��#�� �� ��� +� �������G��#����� ������� �� ����� 2�"" ����������"���� !��#�������"� ��� ��� 8@B ������ �� ������������ ��������� �� ���

%5 )� �� ��������� ����� ��(�'�� �� ��� �������� �������

�� �� ���� 8= ������""�� &�"����"��� ��$��"���� �� !����� ��������� "������ ����������� ���������� ��� ��� ��������� �������� ��� �� ��"��� ������ �� ����� 2�"" ��� �(����������� ��������������� �� ���� #?�!��#���� ����� ��� ���� ���#"���� ������������ �� �� #����� ������ ��� �"����������� ��(���" ��� 4������"���� ���� �� ���� &!2-����"������ ������� ��� ��� �������� �"�(��"�� 6������ � ��"��� ��$�"����� �� ����������� ��� ��� ?����""�. 4@@ ���������� ��� �"���� �� %���� ��� ��� ?4"�

��"����� � ���� �� �� ���� ������� ����������� ���� ��"���� �� �� ��"���� &� ����������"��� �� ������������� 8R ����� ���� &�"����"��� �� �� ����

������"���� ��������������� ���� 1��D2"���������������� -�� ��������� ��"����#�".��������� ��� ��(������ �� �#����� ������ "�����1�� �� ���� �"� ������� �� ���� ��"�������"���� �� ����������� � ��� ���� ����� ���� �������� 2"��������� �� 1������������������ �� ��""���� �� �����������/���� �������� ����� ���0� 2� �� ���������� 1��D2"������������������ ������ ���

������� � %7. ����� ��� �������� E��� ��������������� ������&���� :���,����7���� � ������������� ����� ������) G ���� ��� 2������������������������� 8 �� ��'�� ��� *�� E�� ��) ?!! �� ;���������� ��������� ���,��) 5�� ������� 5�� ���� �����,�*,���������)

������� � %:. ;�������� &+� ��� ������������ -��3@�+����,:����� �� ����,�'����� H���� ��� -����)

������� =A8������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�

Page 12: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

����� ��� %������ �� ������" 78B;� � ����"��� #������� ���� ������� G�� �������� ���� ��� �"���������� ������������ �""����""� �������� � ,�������������� �� ����������� ����������� �� �#������� �"�� ���"$��� ����� �� ��"������ <@ �"�����<���� ������"��� ��� �� 1�� ����� ��

������"�����.���� ����� �� �"������������������� -��� ����#����� � ������� ������"����� � 6������ �� � ��"��� ����� �� -�������� ���� ������� ���� *� ��������� ���� )� ?������� "���� ��� ���� ����������� &�"�����"��� �� �� *�����*����� �������� �� &�"����"��� ����� �"� 1�� "����� �� �#��� ���� ����� � ��������� &����#��"������ 1�5#� ���������"������� "������� &�".����������� ���""��

��� ���� ������������������ ���#���� �� �� ���"����� � �##����� �� ����� ������� �"���� �#��������� ��������������� ������ !��#������� ���������� �� �� ����%����"���������"��� �� �� ��� ����� ����$��"����� �������� ���� �(���� ,������ � ��� ����� �� ����� �����"����������� -� ��� ��� �� �� ,$������ ������� ��� ��� �� *� �� ���"������� ����� ,��#�� � ���"����������� /�� ���� 8>0� �� ��������� ������"����� ��$�"���� ���� ���� ���������� ��������������""�� -��� ����������"����� %����"���������� ��$�� �� 6����� ��� �� ����������� ����

%6 �������� � � !�� �� ��������������� &>�����

-����" �� *����� ��������� ������ ����������"���� %������ ����� %����"�� �� *���������� ��������������""�� �"����� ������������"����� ����� !�������� �����"� *������������� ����� ����������� �� *������������������ ����

*�� ���������� ������ ����� � %����"������ ��� ����� �������� !��"� ����� ���� �������������� ����� ��������"�������� � +� �� ������� ��������� ����� �� ����������������� ��� �(���� �����"��������� �� ���� ������������������$���� ��� ���� ���� �� �� � �������)����������������� ��� �"���������� ���������&� ���'��"���� ��� ����� �� ������� � ��"� &��#�����$���� ���� �� ����� ������ %����"�����#����� �� ����� �� �������� ����� ��"����������������"���� ��������""� &� ���������" ��$�"���������"���� �##���� ��� ���������� ������

��� ������� ��"����� ���"���#������� �� ���������������� 1�� "���� �� �5���������$5���� ��� #������� ��""���� �� ������ ��� ��������� ����� �� ����������������� �� �� �#�������� ��� ��� %������� ��� ��������� #�.����"������ &�������� �� %������ �����"���� !��� �� ���� � ������� �� ����� �������� *��������������� ���� ��� ���� �� ����������!��#������ � � ����"������� �� ���*�������� ���� ��� � ���������������

����� &"����� ���� � �"������5���� �� #�"������������ ������� ��� � ������ ���������� �� ��� �� ������� ���� ����� "������ 2���� � � ��5�� ������� �����#��� �2����$#� �� �� �.���������������� ��� �� �������""��� ���#������� "����� ����

�"�(���" �� �� �"� �� #������� L� � &� ��������"���� �� ������ ��������� "������ ����"������� -������������ ���������� 1$5��,������� �� *���� �� �� ��� �� ��� ��""����#����� +� �������� �� ���"���� �� ��"�� �����������"���� ��� �� ���� ����#"����� 6���������� �� &������� ��� %����������������� 4������� ������������� �����"�#����"����� ���� -��������������������"���� ��#���� ����� 9 ����"��� �������� 9 � ���#���� �� ����� �� ������� ���

������� � %;. �������,�'�,��������� .�/,0: ��� ������,&�,;��7����������������� ������������� �������,��������� �� ;�����A�� )

&��� � ����4��>�������� � ������ ���� ����������� ����� �'���� � � �(��� ��� ������� ���� � ���.

=A@ ������ ������� ������ ����� ��� ��� ���������������

$$$���%�&�����'� � ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� ��������

Page 13: Chemische Reaktionen in Rohrreaktoren und statischen Mischern – Homogenität, Verweilzeitverhalten, Wärmeabfuhr, Auslegung, Anwendungsbeispiele

����������� �� � ! ����"�� #$$% &�'� ($)*+

���������� �� ���, �!�� � "� �����-��./01����!�23,401���� �, ��1��25���6�,��78%� 9�/���"��2, ������0���!

B�����������

7�@; 2"����� 7�98; �#��������� &����������

�"���� /D�0� 7� �9@ �98; ���������������"�# 7C ��98 �98; ����"�� �#��������� �����

��#�������, : 7�� �9:� ������������

��" ,98;� 7�; ��������� 79; ��#������������������� 7C; ������������������� 7C ��"98; ���� ��������������"#����� 7C ��"

98; ��"�� ��������������"#��� 7&� �; %���������� 79; 1"���������������������� 79; �� ����� ������� �����

������������� �����������������

� 7�; ,����� 7��; ����� 7��"; ����������; 7&�; ���� 7C; ���������� 79; �����" � ��" ���������

��������"� 7C ��"98 �98; � ��"� 1������������ 7�� �9:; �#���������� 1�������� 7C ��"98 �98; ���������#���������

-���#���� ����� 79; ���� � ����������� 7�; !��#����� 7�; %����"����� 7�; +���� 7�9:; %�"������ 7�: �98; %�"��������� 7� �98; ��$������������� ������� 79; ,�������"����

�� ��������� #�������*� *� ��������+��" /%����"���������"���0<� <������+��" /�� ����� 0<� <����"��+��" /���������������"0& &�� �"�+��" /)�#�"��D��������#��0�� ��.��" ��+��" /��$����������� 0��� �������� ��.��" ��+��"

�������( �� ������"� ��������1 1��#����� 1����������, "�'�� #����� "�����! ����"���� %�"����� �� � ���� �����B �����D������������

���� � �� ��������

C�������

78; � ?� &��"� -� �����"������� �2��! '��! ���2��$%&� *# -%3� @>J�

7@; &� ����� ��;0����"���� +���� ?�������"��������� '&&&�

7:; <�5�2��7 1�� ��������52���"1�2� 2"����� 1����1� <��������� �$$()'&&(� ��#���" :�

7H; 2� ��""�� ��;0����"���� +���� ?�������"��������� '&&*�

7J; �� 1���� �����"��� �� ?���������� ����������������� ��������1��� 2"����� 1��� �1�<��������� �$$+�

7=; C� -� C����� ��55�������� 9�! ()�� -!? ,��������$%$�

7R; � ������ 4��5�21��5��"���� +���� ?��������"� �������� '&&'�

7>; �� 1���� �2��! ���2! '&&&� #� HB�7A; �� 1���� � ������ �2��! ���2! '&&�� $ -=3�78B; � ������ �� 1���� *� ����"������ �2����

'&&&� *%� 8RH�

���� "�� ����� /C������ 8AR80 ������� ����� �����" ��� ��� 4�����"������� �� �� �����"��� �"� �#"��4������/?!,D2?0 ������"��� ��� *��������"�������� ��� ����"����� ������ ��������� �����"����� �� �� �� -��"�� � %�� 8AAR ��� @BB@������������ � ���� �� � +���� ?��������"� �������� �"� ������������"������������ ��� ������� �� ���������%��������������� )� ����� ���� C������ � �(�"���� �� �� 2"����� �1 ��� &��L��� ��� 6����������� ��� *�� �������" ���������� ���� @BB: ��� � ,���� � �������� ��� 2������� �� -������"��� �� ���"�� � 1���������"������ � 2"����� �1� ���� 8AAR ��� ����� ����� ,��������� �� �1����"��� )� �����""�� *��������"� �������� �� �� � *����������"����"� ��������� ���� @BB: ��� � ��5� �� ����� �� 4������� � 2"������������������"� 2!� �� �"�����

������� =A:������ ������� ������ ����� ��� ��� �

� ���� ��������� ����� �� � ! ��� "��#� �������� $$$���%�&�����'�