Gestaltung kontinuierlicher Simulated-Moving-Bed-Chromatographie-Reaktoren

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Durch Kopplung einer chemischen oder biochemischen Umsetzung mit einer chromatographischen Trennoperation ist es in vielen Fällen möglich, sowohl die Reaktionsführung als auch die Trennleistung des Prozesses signifikant zu verbessern. Dies gilt insbesondere für gleichgewichtslimitierte Reaktionen. Besonders attraktive Anwendungsgebiete für chromatographische Reaktoren liegen im Bereich der Biotechnologie, der Pharmazie und der Feinchemie. Es bestehen sehr hohe Qualitätsanforderungen an die Stofftrennung, außerdem müssen die in der Regel mehrstufigen Synthesen hohe Ausbeuten erreichen, um die meist sehr teuren Einsatzstoffe wirtschaftlich zu nutzen. Um diese Potentiale tatsächlich ausschöpfen zu können, müssen durch die Kombination von experimentellen Untersuchungen und theoretischen Simulationen geeignete Reaktorbauformen und Prozeßführungen entwickelt werden. Nachdem die Grundlagen für die Modellierung und Simulation chromatographischer Reaktoren in einer vorangegangenen Arbeit bereits entwickelt worden sind, haben die geplanten Untersuchungen das Ziel, diese Modelle experimentell zu verifizieren und auf Mehrkomponentensysteme zu erweitern. Die experimentellen Untersuchungen sollen zunächst für die Isomerisierung von Glucose zu Fructose sowie die Invertierung von Saccharose durchgeführt werden. Anschließend sollen experimentelle Daten für eine Veresterung und eine kinetische Racematspaltung einbezogen werden. Nach einer experimentellen Validierung der Modelle werden mit Hilfe von Simulationsstudien Einsatzmöglichkeiten und -grenzen für chromatographische Reaktoren festgestellt. Die ermittelten Betriebskennfelder ermöglichen schon während der Prozeßsynthese eine Abschätzung des Potentials chromatographischer Reaktoren. Außerdem werden Regeln zur Prozeßauslegung und -optimierung entwickelt.