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Bild zur Berechnung der Maximaltemperatur beim Scale-Up

Fragestellung:

Wir haben im Labormaßstab einen sehr interessanten Prozess für das Quecksilber-Recycling entwickelt. Die Reaktion ist exotherm. Was passiert beim Scale-Up mit der Temperatur? Bleibt sie im akzeptablen Rahmen, oder müssen wir Maßnahmen ergreifen?

Projektziel:

Pragmatische Abschätzung der Maximaltemperatur der exothermen Reaktion beim Scale-Up vom Labormaßstab auf den Produktionsmaßstab.

Kunde:

Geschäftsführer, Recycling-Firma

Problembeschreibung unseres Kunden:

Unser Kunde hatte einen sehr interessanten Prozess zur Immobilisierung von Quecksilber entwickelt. Jeder, der jemals mit chemischer Reaktionstechnik zu tun hatte, weiß: Scale-Up ist schwierig. Volumen und Oberfläche ändern sich nicht in gleichem Maße, somit ändert sich die Wärmeübertragungs-Charakteristik.

Unser Kunde musste dem TÜV nachweisen, dass sein Prozess auch im größeren Maßstab sicher sein würde. Diesen Nachweis sollten wir ihm erbringen – oder ihm aufzeigen, was er tun müsste.

Lösung:

Wir gingen das Thema sehr pragmatisch an. Um die Frage sauber zu beantworten und die Antwort auch zu dokumentieren, erstellten unsere Chemieingenieure ein kleines Berechnungsprogramm. In diesem wurde sowohl die Aufheizphase als auch die Reaktions- und Abkühlphase zusammen mit der Reaktionskinetik implementiert.

Mit diesem Berechnungsprogramm konnten wir verschiedene Sensitivitätsstudien durchführen, um den Scale-Up auch unter Unsicherheit zu bewerten.

Das Ergebnis war sehr deutlich: die Maximaltemperatur wäre deutlich über den zulässigen Wert gestiegen. Es war sehr klar, dass der Kunde Maßnahmen ergreifen muss, um kein Sicherheitsrisiko für seine Mitarbeiter einzugehen.

Entsprechend dankbar war der Kunde, dass er dieses Wissen hatte, bevor er einen fatalen Fehler eingegangen wäre.

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