Laborreaktorsystem

Laborreaktorsysteme sind maßstäblich verkleinerte Rührkesselreaktoren für Forschung und Entwicklungs-Anwendungen in Laboren wie

• Produktentwicklung,
• Prozessentwicklung,
• Prozessoptimierung,
• Scale-Up-Versuche etc.

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Aufbau und Funktionsweise sind analog zum Rührkessel für Produktionszwecke. Der typische Labormaßstab ist ein bis zwei Liter. Anders als in der Produktion werden im Labor bevorzugt Glasreaktoren eingesetzt, die einen weiten pH-Bereich bieten, und freie Sicht in das Reaktionsgefäß ermöglichen.

Ein Laborreaktorsystem wird in der Regel in einem Laborabzug aufgestellt um die Ansammlung explosionsfähiger Atmosphäre (Gasgemische) zu vermeiden und um das Laborpersonal vor evtl. austretenden giftigen Stoffen zu schützen.

Am häufigsten wird die Batch-Fahrweise, weniger häufig die Konti-Fahrweise angewendet. Ursache hierfür sind vorwiegend betriebliche Zwänge, die oft einem Betrieb über Nacht entgegenstehen.

Ein Laborreaktor bietet die gleichen Grundfunktionen wie ein Reaktor für Produktionszwecke. Die wichtigsten Grundfunktionen sind:

• Temperieren
• Dosieren
• Rühren
• Evakuieren
• Inertisieren
• Destillieren

Ein modernes Laborreaktorsystem ist in der Regel mit einem Laborautomatisierungssystem teilweise oder voll automatisiert. Durch die kontinuierliche Überwachung ist ein unbeaufsichtigter Betrieb über Nacht, und damit der Konti-Betrieb leichter möglich.

Aus verschiedenen Gründen (Beschleunigung der Entwicklung durch Parallelreaktorsysteme, Minimierung des Verbrauchs teurer Edukte, Energieeinsparung etc.) geht der Trend zu immer kleineren Volumina. Das typische Volumen von Parallelreaktorsysteme liegt im 50 bis 500 ml Maßstab. Wegen der benötigen Mindestmengen für Produkt und Proben, sind der Miniaturisierung Grenzen gesetzt.

Durch die Möglichkeit der online Reaktionsverfolgung mittels Molekülspektroskopie (FTIR-Messtechnik im mittleren Infrarotbereich dem sogenannten Fingerprintbereich) und weiterer online Analytik wie Hochleistungsflüssigkeitchromatographie (HPLC) oder Gaschromatographie (GC) erfährt die Entwicklung einen deutlichen Schub.

Für Anwendungen unter besonderen Bedingen wie Tieftemperatur, Hochtemperatur, Hochdruck sowie extreme pH-Werte müssen Laborreaktorsysteme stets individuell ausgelegt werden.