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Reale Reaktoren für homogene Reaktionen

Strömungsrohr

Funktionsweise

Im Strömungsrohrreaktor wird die Reaktionsmischung durch ein Rohr geleitet. Die Umsetzung findet dann während des Rohrdurchgangs statt. Der Umsatz nimmt mit steigender Entfernung vom Rohreingang zu.

Zu einer bestimmten Zeit finden sich über die Rohrlänge verschiedene Umsatzgrade. Der Umsatz an einer Stelle mit einer bestimmten Entfernung zum Rohreingang ist also zeitlich konstant.

Aufgrund seiner Bauweise und die dadurch bedingte große Wärmeaustauschfläche ist der Strömungsrohrreaktor besonders gut für stark endo- oder exotherme Reaktionen geeignet.

Strömungsparameter

Rohrreaktoren werden im turbulenten Strömungsbereich, also bei hohen Reynolds-Zahlen Re betrieben ( Re > 10 4 ). Dabei sollte gelten:

l R d R > 50
Tab.1
Legende
SymbolBeschreibungEinheit
l R Länge des Reaktors m
d R Durchmesser des Reaktors m

Für langsame Reaktionen, dazu gehören häufig Flüssigphasenreaktionen, sind lange Verweilzeiten und somit niedrige Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich. Für solche Reaktionen sind Rohrreaktoren deshalb häufig ungeeignet, da aufgrund von entstehenden laminaren Strömungen keine gesicherte Reaktionsführung mehr möglich ist und die Produktqualität beeinträchtigt wäre. Dies passiert auch leicht bei hochviskosen Medien, bei denen sich leicht ein laminares Strömungsprofil ausbilden kann.

Um die Strömungscharakteristik zu verbessern, werden in Strömungsrohre statische Mischer oder Füllkörper eingebaut. Gleichzeitig wird durch die größere Vermischung auch der Stoff- und Wärmeaustausch in radialer Richtung verbessert.

Vertiefung: Definition der Reynoldszahl

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