Neue Verfahren oder innovative Reaktionsmechanismen sind ein Grund zur Freude. Doch was im Labormaßstab vielversprechend aussieht, muss auch im großtechnischen Maßstab funktionieren. Innovative Unternehmen können sich vor unliebsamen Überraschungen bei der Maßstabsvergrößerung schützen, wenn Sie gleich zu Beginn eines solchen Projektes einige wichtige Regeln beachten. Dadurch lassen sich unnötige Projektverzögerungen oder Kostenexplosionen umgehen und Verfahren optimieren.
Erarbeiten, prüfen und bewerten Sie alle möglichen Verfahrensvarianten. Übertragen Sie dazu die Verfahrensschritte in Grundoperationen, wählen Sie mögliche Grundoperationen aus und kombinieren Sie diese zu einzelnen Varianten. Anschließend werden die einzelnen Varianten abschließend auf ihre Vor- und Nachteile untersucht. Denn dies ist der erste Schritt zur kostenoptimalen Anlage, die gleichzeitig die technische Machbarkeit berücksichtigt. Versäumnisse bei der Bewertung der Verfahrensvarianten können dagegen große Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit eines Prozesses haben.
Sollen Prozesskomponenten voneinander getrennt werden, ist die Destillation in vielen Fällen das Mittel der Wahl. Doch vielleicht bietet sich für Ihr Verfahren auch eine Extraktion, ein Membranverfahren, die Kristallisation oder eine Kombination aus diesen Verfahren an – und das zu attraktiveren Bedingungen.
Was im Kleinen funktioniert, kann eine Herausforderung im großen Maßstab sein. Berücksichtigen Sie deshalb Skaleneffekte, beispielsweise bei Heiz- und Kühlvorgängen oder beim Homogenisieren von Fluiden. Stellen Sie frühzeitig sicher, dass der Prozess im von Ihnen angestrebten Maßstab und bei den gewünschten Betriebsbedingungen auch technisch machbar ist.
Prüfen Sie außerdem, ob die von Ihnen benötigten Apparate im technischen Maßstab verfügbar sind und Sie im Idealfall auf Standardapparate zurückgreifen können.
Ein typisches Beispiel für die Herausforderungen beim Überführen eines Verfahrens vom Labormaßstab in eine großtechnische Anlage ist die Abführung der Wärme aus einem Behälter: Bei der Vergrößerung eines Behälters nimmt das Volumen kubisch zu, gleichzeitig steigt die Austauschfläche zur Wärmeabfuhr jedoch nur quadratisch an. Dadurch dauert der Kühlvorgang bei großen Apparaten bei ansonsten gleichen Bedingungen länger.
Die Stoffdaten bilden die Grundlage aller Betrachtungen und Berechnungen. Stoffdaten finden Sie in Datenbanken, können Sie abschätzen oder müssen Sie vielleicht auch selbst in Versuchen vermessen. Doch ohne sie geht es nicht. Auch zur Dimensionierung bzw. zum Scale-Up von Apparaten können Versuche notwendig sein. Die Entscheidung, welche Stoffdaten vermessen und welche Versuche durchgeführt werden müssen, sollte am besten frühzeitig getroffen werden.
Versuche zur Ermittlung von Stoffdaten können schnell mehrere Monate in Anspruch nehmen. Werden am Anfang nicht alle relevanten Paramater miterfasst, steht später eventuell eine Wiederholung von Versuchen an. Durch solch späte Stoffdatenmessungen kann sich das gesamte Projekt verzögern – insbesondere dann, wenn das zu vermessende Produkt, z.B. ein Zwischenprodukt, nicht ohne Weiteres verfügbar ist.
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