Potential Analysis of Smart Flow Processing and Micro Process Technology for Fastening Process Development – Use of Chemistry and Process Design as Intensification Fields

Abstract

Konti‐Prozesse mit mikrostrukturierten Reaktoren ermöglichen Paradigmenwechsel in der Prozessentwicklung und damit auch kürzere Entwicklungszeiten bis hin zur Produktionsanlage. Der Schlüssel liegt hier in analogen Prozesszuständen in der Entwicklungskette (Numbering‐up), Standardisierung (Modularität) und Intensivierung. Das Resultat ist letztendlich eine reduzierte Apparateanzahl und ‐größe und eine höhere Voraussagekraft im Scale‐out der Anlagen. Dies wird bislang meistens über die Transport‐Intensivierung in mikrostrukturierten Reaktoren bewirkt. Ein neuer, mehr und mehr genutzter Ansatz ist die Chemie‐Intensivierung durch Einsatz harscher Chemie bei ungewöhnlichen Reaktionsparametern und maßgeschneiderter Reaktionsumgebung. Eine ganz neuer Ansatz besteht zudem in der Prozessdesign‐Intensivierung – zum einen brauchen selektivitätsoptimierte Durchflussprozesse weniger Reinigungsaufwand, zum anderen haben mikrostrukturierte Reaktoren aufgrund ihrer kleinen Baugröße und der Möglichkeit zur internen Funktionalisierung großes Potenzial für die Systemintegration. Beide Maßnahmen verändern und vereinfachen das gesamte Prozessschema grundlegend. Der modulare Aufbau der kleinen Konti‐Einheiten erlaubt eine einfache Implementation in moderne modulare Anlagenumgebungen, in denen alle Testzyklen (Labor, Pilot, Produktion) in einer Anlagenumgebung durchgeführt werden sollen, wie z. B. Container‐Anlagen.

Utilization of milli-scale coiled flow inverter in combination with phase separator for continuous flow liquid–liquid extraction processes

“…Chemical intensification makes use of highly intensified, unusual and typically harsh process conditions to boost microprocessing [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17]. Process-design intensification is based on process simplification and integration [18][19][20]. It takes into consideration the chemical process as a whole, therefore is holistic in approach [21][22][23].…”

Modular Process Engineering: Development of Apparatuses for Transformable Production Systems

“…For the use of reactors in transformable production plants, the focus lies mainly on continuously operated equipment solutions, which include several basic operations (reaction, heat transfer). The developments of recent years show that especially micro current reactors are found to be suitable due to improved mixing and heat transfer, less potential hazards, and better controllable residence times .…”

Reactive mass transfer in a membrane-based microcontactor

“…Due to new challenges, concerning more complex and low grade feed streams [2], innovative recovery concepts are necessary to efficiently address these problems. Various research groups point out the high potential of microstructured devices to intensify existing processes [3][4][5]. In micro process engineering, a higher surface-to-volume ratio and miniaturized length scales lead to shorter diffusion and heat transfer distances, and hence, lower driving forces or shorter contact times are necessary for the same separation task.…”