Scale-up bezeichnet die Übertragung eines erfolgreichen verfahrenstechnischen Konzepts aus dem Labormaßstab auf eine Produktionsanlage. Die Maßstabsvergrößerung chemischer Reaktoren ist ein integraler Bestandteil jeder chemischen oder biochemischen Verfahrensentwicklung.
Scale-up-Aufgaben beinhalten eine Vielzahl von Aktivitäten beim Übergang von Laborversuchen zur Produktionsanlage. Dazu gehören die Analyse potenzieller Prozessrisiken, das Verständnis von Reaktionskinetik und Thermodynamik, die Identifikation und Charakterisierung von Verunreinigungen, Studien zur Mischung und zum Stoffaustausch, Untersuchungen zur Wärmeübertragung und Abtragung sowie Kontrolle der Kristallisation und des Polymorphismus. Siehe auch chemische Reaktionstechnik.
Beim Scale-up werden in einem verkleinerten Laborgerät im Modellversuch dimensionslose Kennzahlen wie die Reynolds-Zahl ermittelt, die von den geometrischen Abmessungen unabhängig sind. Sie repräsentiert das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften (bzw. Impulskonvektion zu Impulsdiffusion) in einem Strömungssystem. Bei gleicher Reynolds-Zahl verhält sich die Strömung von geometrisch ähnlichen Körpern ähnlich. Dies ermöglicht realistische Tests mit verkleinerten Modellen in Wind- oder Wasserkanälen.
Diese Kennzahlen dienen der Auslegung der größeren Produktionsanlage. Typische Anwendungen des Scale-up sind die Gestaltung des Rührantriebs oder des Temperierungssystems eines Reaktors.
Scale-up und Miniplant-Technik
Eine moderne Methode zur Erleichterung des Scale-up ist die Miniplant-Technik. Sie ermöglicht die Entwicklung von Produktionsanlagen in der Verfahrenstechnik, indem sie eine maßstäblich verkleinerte Anlage (Miniplant-Anlage) verwendet, ohne den Zwischenschritt über eine Versuchsanlage. Der Aufbau erfolgt im kleinstmöglichen Maßstab, bei dem die Verfahren noch funktionieren. Simulationsrechnungen werden oft parallel zur Betriebsführung der Miniplant-Anlage durchgeführt, um Prozessparameter für den industriellen Maßstab zu gewinnen oder zu optimieren. Dadurch können Prozessoptimierungen bereits in den frühen Entwicklungsstadien durchgeführt werden. Die Entwicklung wird in der Regel von Simulationsprogrammen wie Sabento, Aspen Plus oder Hyprotech unterstützt. Diese Anlagen können auch zur Maßstabsübertragung in der Mikroreaktionstechnik und der Flow Chemie verwendet werden und werden dann als Flow Miniplant bezeichnet.
Dieser Eintrag basiert auf den Artikeln Scale-up und Miniplant-Technik aus der freien Enzyklopädie Wikipedia. Es gilt die GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Eine Liste der Autoren ist auf Wikipedia verfügbar.
[…] unseren Kompetenzen in der Produktentwicklung, beim Scale-Up und der Produktion können die Katalysatoren von BASF erheblich dazu beitragen, die Energie- und […]