Zuverlässige Mikroreaktoren: Gestalten die chemische Innovation von morgen

Wie ein führender Mikroreaktor-Hersteller die Herausforderung annimmt, Chemiker weltweit zu befähigen

Mikroreaktionstechnologie hat sich zu einem spannenden Werkzeug für moderne industrielle Produktion, chemisches Engineering und Verfahrenstechnik weltweit entwickelt. Ihre Nutzung wächst in verschiedenen Branchen, darunter Pharmazeutika, industrielle Chemikalienproduktion, Lebensmittel- und Biowissenschaften und mehr.

Ehrfeld Mikrotechnik, ein führender deutscher Anbieter hochwertiger Mikroreaktorsysteme, die eine Schlüsselrolle in Flow-Chemistry-Anwendungen spielen, steht an der Spitze der Mikroreaktortechnologie-Entwicklung. Da die Mikroreaktortechnologie nun ausgereift ist, wird von Ehrfelds Reaktoren erwartet, dass sie in industriellen Umgebungen im Produktionsmaßstab ohne Kompromisse operieren.

Wie meistert Ehrfeld Mikrotechnik diese Herausforderung? Wir sprachen mit Dr. Rafael Kuwertz, Projektleiter bei Ehrfeld Mikrotechnik, um zu erfahren, wie sie mit Hilfe der Fluidsystem-Profis von Swagelok Frankfurt hohe Zuverlässigkeit für ihre Kunden liefern.

Swagelok Reference Point (SRP): Danke, dass Sie heute dabei sind, Dr. Kuwertz! Können Sie zunächst etwas über Anwendungen erzählen, die Ehrfeld mit seinen Produkten adressiert?

Dr. Rafael Kuwertz: Gerne. Ehrfeld bietet ein einzigartiges Modulares Mikroreaktionssystem (MMRS), das den Unit Operations in einem typischen Industrieprozess entspricht. Unsere Module nutzen ein integriertes Scale-up-Konzept, das den einfachen Transfer des Maßstabs industrieller chemischer Produktionsprozesse ermöglicht.

Die Mehrheit unserer internationalen Kunden stammt aus der Spezialchemie- und Pharmaindustrie, und unsere Reaktoren können in einer Reihe anspruchsvoller Prozesse eingesetzt werden. Die Pharmaindustrie interessiert sich besonders für die hocheffiziente Wärmeübertragung und schnelle Vermischung unserer Technologie, die definierte, reproduzierbare Ergebnisse, vereinfachte Prozesskontrolle und minimierte Verzögerungen liefern. Für die Chemieindustrie hilft unsere Mikroreaktortechnologie bei wichtigen Reaktionen, die oft schwer zu handhaben sind – Peroxidreaktionen, Ethoxylierungen, Hydratisierungen, Ozonolysen und mehr. Aber wir haben auch Projekte mit Lebensmittel- und Biowissenschaftsunternehmen, wo wir mit Eiscreme, Joghurt, Hautcreme oder Haarpflegeprodukten gearbeitet haben.

Unser Team installiert das MMRS oft direkt bei Kunden. Hier stehen wir vor der Herausforderung, unser Mikroreaktorsystem in viele verschiedene Infrastrukturen zu integrieren – wir benötigen Verbindungen, die für jede Situation anpassbar sind. Um diese Herausforderungen zu meistern, arbeiten wir seit zehn Jahren mit Swagelok Frankfurt zusammen.

SRP: Das klingt in der Tat herausfordernd. Wie hat sich Ihre Beziehung zu Swagelok entwickelt?

Dr. Kuwertz: Meine persönliche Erfahrung mit Swagelok reicht zurück zu meiner Master- und Promotionsarbeit, wo meine Kommilitonen und ich all unsere Experimentieraufbauten mit Swagelok-Komponenten montierten. In unserer heutigen Arbeit mit Swagelok-Produkten habe ich festgestellt, dass es praktisch keine Verbindung gibt, die nicht mit Swagelok-Rohrverschraubungen hergestellt werden kann. Das war immer ein großer Vorteil, besonders wenn man diverse Instrumente, Sensoren und Reaktoren zuverlässig und professionell verbinden muss.

Diese Art der Standardisierung bleibt in unserer täglichen Arbeit bei Kundeninstallationen immens hilfreich. Zudem können wir die hohen Prozesssicherheits- und Qualitätsstandards gewährleisten, die für unsere Testanlagen mit toxischen und brennbaren Gasen sowie Temperaturen über 300 °C erforderlich sind. Wir erwarten, dass diese Bedingungen mit fortschreitender Innovation nur anspruchsvoller werden.

SRP: Mikroreaktionstechnologie kann bei vielen verschiedenen Prozessen helfen. Mit welchen Anwendungen arbeiten Sie regelmäßig, und welche Herausforderungen begegnen Ihnen häufig?

Dr. Kuwertz: Die Herausforderungen umfassen, Kunden zu überzeugen, Zeit und Geld in diese neue Mikroreaktortechnologie zu investieren, praktisch jede Art von Chemie in unserem Reaktorsystem durchzuführen, und Kundenerwartungen zu erfüllen. Zum Beispiel ist Teil meines Jobs, Testanlagen zu konzipieren und zu montieren, die auf Kundenanforderungen zugeschnitten sind und in kürzestmöglicher Zeit.

Swagelok hilft uns dabei. Unsere Arbeit umfasst das Kombinieren externer Instrumente, Sensoren oder Analysetechnik mit dem Ehrfeld-Mikroreaktorsystem und das Herstellen sowohl fluider als auch elektrischer Verbindungen. Für Prozesse mit sowohl Gasen als auch Flüssigkeiten sind Swagelok-Komponenten besonders vorteilhaft. Die meisten Anwendungen laufen bei hohen Drücken (bis 100 bar) und hohen Temperaturen (bis 250 °C) – Sicherheit, Qualität und Zuverlässigkeit sind hier besonders wichtig.

Hochwertige Edelstähle und in einigen Fällen exotischere Legierungen sind oft notwendig, um Korrosionsprobleme zu vermeiden. Beispielsweise halfen uns Hastelloy®-C-Komponenten bei der Ozonolyse olefinischer organischer Verbindungen, die wir erfolgreich mehrfach durchgeführt haben, Korrosionsbedenken zu vermeiden.

SRP: Ihre Reaktoren sind sehr flexibel. Warum ist Modularität so wichtig für Sie?

Dr. Kuwertz: Wir sind überzeugt, dass diese Modularität der Schlüssel zu unserem Erfolg ist, weil man das System schnell und einfach an den Prozess anpassen kann. Stellen Sie sich eine mehrstufige Synthese vor, die Sie in separate Operationen aufteilen und jede nacheinander optimieren können. Am Ende erhalten Sie eine perfekt optimierte Reaktion, die mit unserem integrierten Scale-up-Ansatz in den Produktionsmaßstab übertragen werden kann. Wir können Prozessparameter in unserem modularen System überwachen, indem wir Standard-Sensoren und Aktuatoren integrieren.

Integration ist auch für neu entwickelte oder modifizierte Module unkompliziert. Alle unsere Komponenten können einzeln demontiert werden, und die Reinigung ist sehr einfach. Jede Verbindung in unserem Mikroreaktorsystem nutzt Standard-Swagelok-Komponenten, was uns hilft, sicherzustellen, dass wir unser System mit den verschiedenen Infrastrukturen an den Standorten unserer Kunden integrieren können.

SRP: Was hält die Zukunft für Ehrfeld bereit?

Dr. Kuwertz: Wir freuen uns darauf, unsere Technologie weiterzuentwickeln und in neuen und wachsenden Märkten wie China, Indien und Russland Fortschritte zu machen – was wir mit Hilfe von Swagelok erwarten. Wir haben beispielsweise eine Tochtergesellschaft in Shanghai gegründet, um den chinesischen Markt zu unterstützen, wo Unternehmen motiviert sind, neue Produktionsanlagen zu errichten, die strenge Sicherheitsanforderungen und kleine Fußabdrücke erfüllen.

Viele unserer Kunden weltweit kennen Swagelok-Komponenten. Daher wird der Aufbau unserer Anlagen effizienter – selbst wenn der Kontakt nur per Telefon oder Videokonferenz erfolgt, wie während der Pandemie. Dennoch hoffen wir, unsere Kunden bald wieder persönlich besuchen zu können, mit unserem System und einem Werkzeugkasten voller Swagelok-Verschraubungen.

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Interessieren Sie sich dafür, wie Swagelok-Komponenten zuverlässige Verbindungen in Ihren Anwendungen schaffen können? Unsere Fluidsystem-Spezialisten helfen gerne. Nehmen Sie Kontakt mit Ihrem lokalen Swagelok Vertriebs- und Servicezentrum auf, um ein Gespräch zu beginnen.