Blasensäulen-Versuchsreaktor Blasensäulen im Auftrieb - wichtiger Reaktortyp wird effizienter

Evonik Industries betreibt seit Mai 2014 eine Blasensäulen-Versuchsanlage in Marl, um die für das Chemieunternehmen wichtige Prozesstechnologe weiter zu optimieren. In dem BMBF-geförderten Projekt wird Wissen über die Hydroformulierung zur Synthese von Aldehyden gesammelt.

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Marl – Blasensäulen gehören in der chemischen Industrie zu den wichtigsten Apparaten in der Produktion. Evonik erzeugt mit ihnen neben Aldehyden auch das Oxidations- und Bleichmittel Wasserstoffperoxid. Weltweit produziert die Chemieindustrie mit Blasensäulen rund 50 Millionen Tonnen Stoffe. „Unser Ziel ist es, die Planung von großen Produktionsanlagen, aber auch die Entwicklung neuer Prozesse und Verfahren deutlich zu beschleunigen", erläutert Prof. Robert Franke, im Geschäftsbereich Advanced Intermediates verantwortlich für Forschung zur Hydroformylierung.

Einfaches Prinzip: Gas perlt durch Flüssigkeit

Im Prinzip sind Blasensäulen große Rohre, in denen ein Gas von unten nach oben durch eine Flüssigkeit perlt. An der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit läuft die chemische Reaktion ab, wodurch die gewünschten Produkte entstehen. So gewinnt Evonik zum Beispiel Aldehyde durch die Hydroformylierung von Olefinen mit Synthesegas.

Blasensäulen sind zwar mechanisch einfache Apparate, die darin ablaufenden Prozesse aber sehr komplex. Mit Hilfe von Rechenmodellen, den Computational Fluid Dynamics, kurz CFD, können die Abläufe in Reaktoren zwar beschrieben werden. Daten für die Übertragbarkeit in reale Systeme der Chemieindustrie stehen aber nur in geringem Maße zur Verfügung, da bislang nur Wasser-Luft-Systeme untersucht wurden.

Dr. Marc Becker, einer der leitenden Verfahrenstechniker bei Evonik in Marl, erklärt: „Die realen Prozesse in der chemischen Industrie sind viel komplexer. Wir wollen noch mehr darüber wissen, was genau zwischen Gas und Flüssigphase in einer realen, mehrere Meter hohen Blasensäule mit Zwischenböden, Wärmeaustauscher und Füllkörpern passiert und wie sich das Mehrphasensystem in der Säule verhält.“

Dazu fehlten bisher belastbare Modelle sowie Messtechniken, um die Modelle fundiert belegen zu können. Hier setzte das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 3 Millionen Euro geförderte Projekt „Multi-Phase“ an. Evonik initiierte das Projekt gemeinsam mit Partnern an Universitäten, Forschungszentren und mittelständischen Unternehmen.

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