EP2387457A2 - Rotating surfaces for sdr - Google Patents

Rotating surfaces for sdr

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Publication number
EP2387457A2
EP2387457A2 EP09799593A EP09799593A EP2387457A2 EP 2387457 A2 EP2387457 A2 EP 2387457A2 EP 09799593 A EP09799593 A EP 09799593A EP 09799593 A EP09799593 A EP 09799593A EP 2387457 A2 EP2387457 A2 EP 2387457A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction
component
heat transfer
carrier element
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09799593A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Florian Liesener
Zhizhong Cai
Jochen Mezger
Silke Flakus
Simone Klapdohr
Burkhard Walther
Helmut Mack
Tobias Austermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Construction Research and Technology GmbH
Original Assignee
Construction Research and Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Construction Research and Technology GmbH filed Critical Construction Research and Technology GmbH
Priority to EP09799593A priority Critical patent/EP2387457A2/en
Publication of EP2387457A2 publication Critical patent/EP2387457A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02—Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0073—Sealings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1887—Stationary reactors having moving elements inside forming a thin film
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00189—Controlling or regulating processes controlling the stirring velocity

Definitions

  • the present invention is a so-called Spinning Disk Reactor ("SDR”) and its use.
  • Spinning disk reactors which essentially consist of a disc-shaped and temperature-controllable carrier element arranged rotatably about a vertical axis and are thus capable of carrying out chemical reactions, are well known from the prior art.
  • WO 00/48728 A1 describes a reactor with carrier element which is rotatable about an axis, wherein the carrier element has a surface, and associated supply means with which at least one reactant can be brought to the surface.
  • This reactor is equipped with a rotating impeller or hair dryer, both of which are mounted to cover the surface of the support member and to aspirate a gas phase component from a portion of the periphery surrounding the surface to the center of the surface.
  • EP 1 156 875 B1 describes a reactor having a support member rotatably mounted about an axis and having a surface with a supply means for supplying at least one reactant to the surface of the support member and collecting means for collecting a product from the surface of the support member.
  • the surface of the support member includes an undercut notch into which at least one reactant is fed directly from the supply means when the reactor is in use; During the rotation of the carrier element, the at least one reactant forms a substantially annular film within the at least one undercut notch and flows from there over the surface of the carrier element to the surface edge.
  • the carrier element in this case has a surface with a circumference and a feed means for feeding at least one reactant to the surface. Upon rotation of the surface, a centrifugal force is generated so that the reactant flows as a thin film freely over the surface and is flung from the periphery thereof.
  • the surface is substantially planar and there is further provided a shearing member, which is formed as a peripheral base surface of a dome or cap, or as a cylindrical or tubular member, wherein the shearing member is disposed in close proximity to the surface, but not attached thereto. In this way, it only touches the thin film in the place where it is in use flows between the circumferential base surface and the surface, and not at other locations of the reaction surface.
  • US Pat. No. 7,247,202 B1 describes a process for the conversion of a substrate in a substantially fluid phase by the heterogeneous contact of this substrate, or of a fragment or derivative thereof, with an agent in a substantially solid phase.
  • the solid phase reagent is present as the surface of a carrier element, wherein the carrier element is designed such that it rotates about an axis in such a way that the solid phase agent results in a rotating surface or a part thereof and the substrate has a film which is substantially radial from the axis flows outward and in dynamic contact with the agent.
  • a vibration energy is supplied to the substrate, which is preferably ultrasound.
  • a reactor device is provided with a hollow carrier element. This is rotatable about an axis, wherein the support member has a first outer surface for reaction, a second inner surface for heat transfer and means for impinging the second surface with a heat transfer fluid.
  • the first and second surfaces are dynamically interconnected and the support member has an interior bounded on one side by the second surface.
  • the support member has a supply means for applying the first outer reaction surface with a reactant in liquid, gaseous or solid phase, wherein a plate or membrane is provided in the interior of the cavity support member which extends substantially over the entire interior.
  • a first space thus forms between the second surface and the one side of the plate or membrane, and a second space between an opposite side of the plate or membrane and an inner surface of the carrier element remote from the second surface.
  • a gap must imperatively remain on the circumference of the plate or the membrane, so that a heat transfer fluid can flow between the first and the second space, and wherein the opposite plate or membrane is provided with a net, a fabric or foam to this To prevent the formation of free vortices in the heat transfer fluid.
  • spinning disk reactors are described, for example, in documents WO 03/008083 A1 and WO 03/008460 A1:
  • a solution with at least one predetermined substance a rotating surface of a Rotary reactor is performed.
  • this solution spreads on the rotating surface in the form of a continuous flowing and thin film, followed by precipitation or crystallization of particles from the solution by micromixing and homogeneous nucleation.
  • the precipitated or crystallized particles are collected in the periphery of the rotating surface.
  • the use of a rotating surface reactor serves to control bimolecular termination reactions in polymerization reactions.
  • Chemical components in this case are polymerized by moving in a thin film over a surface which rotates about an axis of rotation, wherein the thin film flows from an inner region to an outer region of the surface and is withdrawn therefrom.
  • polymer chains are formed in the thin film and excited to grow.
  • the surface is thereby rotated such that the polymer chains are caused to unravel and / or stretch across the surface in directions extending radially from the axis of rotation, thus permitting translational and / or segmental diffusion of active polymer chains reduce and thereby reduce bimolecular termination reactions.
  • WO 2006/008500 A1 describes a reactor including a carrier element, wherein this carrier element is in turn rotatably arranged about an axis and a first surface, which is generally centered on the axis. The first surface is conformed to an outward radial flow of a thin film of liquid-color reactant which, in the event of rotation of the support member after it has been deposited thereon, drains over the support member.
  • a second surface is arranged, which is arranged opposite to the first surface and is in heat exchange with the first surface.
  • the second surface is provided with a helical passage, which is generally centered on the axis.
  • the second surface has means for supplying a heat transfer fluid to the spiral passage.
  • a similar reactor is described by WO 2004/004888 A1.
  • Whose at least one support member has a spiral configuration with an inner and an outer surface.
  • the carrier element is in turn rotatably arranged about an axis so that the inner surface faces the axis of rotation.
  • the support member should be provided with means for heat transfer to or from the inner surface.
  • a further variant for the exchange between the inner and outer surface of a carrier element is the subject matter according to WO 2006/040566 A1:
  • the spinning disc reactor described therein has a carrier element with a centered surface and an inner surface opposite the exposed external surface. This exposed surface is designed so that a thin film of a liquid phase, when applied to the rotating surface, migrates to the outer edge of the surface.
  • At least part of the carrier element should be permeable or semi-permeable or porous, so as to allow a liquid or gas phase between the outer and inner surface to pass, but to prevent particles in the ⁇ -range from passing through.
  • an overall hollow carrier element of a spinning disc reactor according to WO 2006/018622 A1 has a second inner surface for heat exchange.
  • the hollow support member has in its interior a plate or membrane which extends substantially across the interior space and forms a bleed gap to allow the heat transfer fluid to flow between the different spaces.
  • At least one of the plates or membranes of the second surface is shaped or profiled such that the distance between the one side of the plate or membrane and the second surface varies along the radius and from the axis.
  • the object of the present invention is to develop a reactor which, according to the prior art, has a disc-shaped and temperature-controllable carrier element which is rotatably arranged about a centrally arranged and substantially vertical axis.
  • This carrier element has an external reaction surface, supply means for supplying at least one reactant to the reaction surface, and internal structures for controlling the temperature of the reaction surface.
  • this reactor has at least one separation device for collecting and discharging the reaction product from the reaction surface.
  • the carrier element consists of two horizontally stacked components a) and b) with substantially identical surface dimensions.
  • the two components a) and b) are positively and tightly connected to each other during the operating time of the reactor, wherein the lower component a) on its inner region of the support member facing top (1) at least one milled surface and substantially uninterrupted groove (2) Receiving, forwarding and discharging a heat transfer fluid, as well as at least two bores (3) for loading and discharging the heat transfer fluid, wherein between the component a) and the component b) at least one outer surface area circular profiled seal (4) is arranged and the two Components a) and b) are reversibly connected to each other.
  • the Spinning Disc Reactor according to the invention when using the Spinning Disc Reactor according to the invention, it has been found that with this not only is it possible to completely fulfill the task, but in particular because of the simplified guidance of the heat transfer fluid, chemical reactions can be carried out which fine tune the heat transfer require.
  • the advantage also manifests itself in terms of influencing the reaction products and with regard to their physical properties, in particular in the preparation of particulate particles.
  • the reactor according to the invention is distinguished, above all, by its simple construction.
  • the carrier element consists of two firmly connected and superimposed parts which have a cavity with each other.
  • the lower part has, as already stated, on its underside two uniformly arranged and spiral webs, leading from the disk center to the edge region. In the center of the disk there are two holes, which are directed towards the rotor axis, and through which a liquid in and out of the cavity can be passed.
  • the underside of the upper part of the disc has a complementarily arranged spiral arrangement, so that the two spirals of the upper and the lower part of the disc interlock. Due to the interstices of these two double spirals thus formed, the heat transfer fluid from the disk center to the disk edge and back again, so that it is possible to cool the disk or to heat.
  • the disc geometry described according to this prior art results in that the carrier element consists of a single component.
  • the reactor according to the present invention due to its surprisingly simple design features, allows a flexible adaptation with regard to the required material, the reaction surface, its contour, but also possibly helpful coatings.
  • the most diverse requirements that make the respective chemical and physical reactions necessary be met easily, since usually only the component b), ie the upper part, on its outside, which represents the reaction surface, must be adjusted .
  • the support element can be maintained without much effort. The benefits of these improvements were unpredictable in their magnitude.
  • the reactor according to the invention is characterized in particular by the fact that it can be flexibly adapted to the respective requirements.
  • the present invention also provides a variant in which the lower component a) is made of metal, a plastic or a ceramic.
  • the lower component is made of metal, of course, all mixtures of these materials come into question.
  • a similar range of variation relates to the upper component b).
  • This can also be made of metal, a plastic or a ceramic, in which case glass comes into question.
  • metal is also to be regarded as a construction material here as preferred.
  • the use of the proposed reactor is not limited to any specific areas, as the actual invention relates to the improved uptake, transfer and discharge of a heat transfer fluid inside the support member.
  • the design feature essential to the invention is independent of the outer reaction surface of the carrier element, so that it can be smooth, corrugated, corrugated and / or concave or convex as an essential component of the upper component b).
  • the reaction can be controlled in a controlled manner and the reaction behavior of the applied reactants on the reaction surface can be influenced. Due to the respective surface structure, which of course can also be different on one and the same reaction surface by mixing or alternating different structures, different residence times on the reaction surface arise, which are also based on different migration speeds over the surface towards the wafer edge.
  • the different design elements of the reaction surface of the homogeneous mixing of the reactants in the reaction film are also based on different migration speeds over the surface towards the wafer edge.
  • the present invention provides that the outer reaction surface is at least partially coated.
  • this coating consists of a thermally conductive and / or an inert and temperature-resistant material and in particular of a polymer, such as.
  • a polymer such as.
  • the reaction surface can be provided in total, but only in places or sections, in addition, but also independently of additional coatings with other components such as. Components with catalytic capabilities.
  • the main aspect of the invention which is essential to the invention consists in the inner design of the carrier element.
  • the present invention takes account of a variant in which the two facing surfaces of the components a) and b), that is, the two surfaces in the interior of the support element, have a predominantly area-locking region and are preferably in surface contact with each other except for the groove area (2) in their entirety.
  • the present invention takes into account design variants in which the groove runs spirally, annularly and / or meanderingly in the upper side (1) of the lower component, or in the form of at least two concentrically arranged grooves. In the latter case, the grooves are then connected to each other by at least one radially extending groove. In any case, the groove or grooves are to be arranged so that the heat transfer fluid uniformly heats or cools the reaction surface of the component b).
  • the present invention thus consists essentially in that the surface facing away from the reaction surface of the upper component b), which at the same time forms the upper part of the interior of the carrier element, is smooth-surfaced and that the upper side (1) of the lower component a), which at the same time blocks the Has lower part of the interior of the support member, at least one milled groove in them (2). If now the upper component b) is placed on the lower component a), a surface-locking contact of the respective inner surfaces occurs, with the exception of the groove region. In the thus remaining cavity of the groove (e), the heat transfer fluid can be added, further and discharged.
  • An essential aspect comes in the form of at least two holes (3) of the lower component a), which serve for the application and discharge of the heat transfer fluid.
  • these at least two holes (3) should be arranged centrally and adjacent to the axis. In this way, the heat transfer fluid in a simple manner via a device which is coupled to the axis of rotation, fed to the interior of the support member and be discharged therefrom.
  • At least one of the at least two bores for the admission and discharge of the heat transfer fluid centrally and adjacent to the axis and the other at least one bore are arranged peripherally at the surface edge of the support element.
  • the minimum distance of the bores from one another in the central and peripheral regions therefore generally corresponds to the radius of the carrier element.
  • the support member since the support member is arranged to rotate horizontally in the surface, the heat transfer fluid will always be centrally deposited and discharged in the peripheral region.
  • the guidance and flow direction of the heat transfer fluid is always of the rotational speed the support element and the resulting centrifugal force in its interior dependent.
  • the vertical axis of the support element in case of need may well deviate from the perpendicular or the axis itself may describe the lateral surface of a cone during rotation, so that there is a tumbling motion of the support element.
  • the present invention also covers the possibility of firmly connecting the two components a) and b) together at least during the operating time by means of clamps, clamps, push-in screws, threaded rods or magnets.
  • clamps clamps
  • push-in screws threaded rods or magnets.
  • plug-in screws (5).
  • the present invention provides at least one profile seal (4).
  • This groove can also be milled in like the groove for guiding the heat transfer fluid, or else be ensured by the combination of the lower and / or upper component with a recess surrounding the peripheral region of the respective components.
  • the mentioned profile seal can be designed in any possible configuration. Thus, their cross section can be circular, polygonal, oval but also flat overall. In most cases, however, it will be a typical pinch seal to maximize the desired sealing effect. Of course, several differently shaped and constructed ring seals can be combined.
  • the claimed reactor Due to the rotating surface of the carrier element, centrifugal forces arise which cause the formation of a reaction film on the rotating surface. In Depending on the rotational speed and the viscosity of the starting reactants and the reaction product, the film moves to the surface, where it is thrown off the surface.
  • the claimed reactor has a corresponding device, which in the simplest case consists of a vertical wall which completely surrounds the carrier element in a circular arrangement and at a coordinated distance. This wall can be adapted in their temperature to the respective process, so that it can either be heated or cooled.
  • the collecting wall is cooled, so that the spun-off reaction product condenses on the vertical wall and according to its viscosity and gravity following and can be collected in a collecting device, for example in the form of a gutter , From this channel, finally, the reaction product can be withdrawn.
  • a collecting device for example in the form of a gutter
  • the collecting device is supplied.
  • a light and continuous vibration of the baffle wall which, for example, can be done mechanically, but also by ultrasound. Due to the central reaction axis with the surrounding horizontal support element and the carrier element circular comprehensive catching device results in a largely compact design possibility for the spinning disc reactor.
  • the drainage device in the lower part of the construction form the bottom of the reactor and on the circularly mounted vertical collecting wall, a lid can be placed, which can be adapted in shape and material to the respective requirements.
  • the present invention includes its use. On the whole, this is not subject to any particular restriction since the claimed Spinning Disc Reactor substantially follows the design variants of the prior art and only differs considerably from the inner region of the carrier element.
  • the reactor according to the invention is therefore used primarily for carrying out reactions involving masses involved and / or heat transfer processes.
  • at least two reactants are applied to the reaction surface of the carrier element. These should be present in an advantageous manner in each liquid form.
  • the respective viscosities of the reactants involved can be varied.
  • the respective reactants can react with each other and lead to desired products. However, one of the reactants can also be used to remove impurities from the other reactant.
  • reaction temperature are essentially no limits. With the aid of the heat transfer fluid, however, according to the invention, the reaction temperature should be adjusted to temperatures between -50 ° C and 250 ° C on the reaction surface of the support element. Preferred ranges are between -20 and 220 ° C and especially between 0 and 200 ° C. A range between 10 and 150 ° C should be suitable for most reactions, which is why this range is also to be regarded as particularly preferred.
  • the proposed reactor is also suitable for a wide range of rotational speed:
  • the support element should rotate at least during the reaction time at a speed of 50 to 2500 revolutions per minute.
  • Preferred rotational speeds are between 200 and 2000, in particular between 400 and 1700 and particularly preferably between 800 and 1500 revolutions per minute.
  • a wide variety of chemical reactions, but also changes in physical properties, for example, in terms of particle size can be performed.
  • the claimed reactor is particularly suitable for the production of polyurethanes, but also for their derivatization and for the purification of starting compounds and products.
  • FIGS. 1 and 2 show by way of example an embodiment of the carrier element according to the invention with its two components a) and b).
  • the two holes (3) are arranged centered;
  • the components a) and b) are sealed via an annular and circumferential profile seal (4).
  • the components a) and b) are connected by means of push-in screws (5) which are guided through circumferential openings on at least one of the components a) and b) and secured on the outside.

Abstract

The invention relates to a spinning disc reactor substantially comprising a horizontally rotating disc-shaped and temperature-controlled carrier element comprising an outer reaction surface, infeed means for feeding at least one reactant to the reaction surface, and interior structures for controlling the temperature of the reaction surface. Said reactor further comprises at least one precipitating device for collecting and removing the reaction product from the reaction surface. The carrier element is particularly characterized in that it is made of two components a) and b) disposed horizontally one over the other and having substantially identical surface area dimensions. Said two components are interlocked closely together during the operating time, and the lower component a) comprises at least one flat milled and substantially uninterrupted groove in the top side thereof facing the interior of the carrier element for receiving, routing, and conducting a heat transfer fluid. Said component further comprises at least two holes for acting on and conducting the heat transfer fluid, wherein at least one profile seal circularly encompassing the outer surface area is disposed between the component a) and the component b). The two components a) and b) are connected overall reversibly to each other. The specific features named provide a simply designed reactor having advantageous maintenance, widely applicable, and thereby allowing targeted control of the chemical reaction on the rotating surface thereof.

Description

Rotierende Oberflächen für SDR Rotating surfaces for SDR
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein so genannter Spinning Disk Reaktor („SDR") und seine Verwendung.The present invention is a so-called Spinning Disk Reactor ("SDR") and its use.
Spinning Disk Reaktoren, die im Wesentlichen aus einem um eine vertikale Achse rotierbar angeordneten, scheibenförmigen und temperierbaren Trägerelement bestehen und so zur Durchführung von chemischen Reaktionen befähigt sind, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.Spinning disk reactors, which essentially consist of a disc-shaped and temperature-controllable carrier element arranged rotatably about a vertical axis and are thus capable of carrying out chemical reactions, are well known from the prior art.
So beschreibt WO 00/48728 A1 einen Reaktor mit Trägerelement, welches um eine Achse rotierbar ist, wobei das Trägerelement eine Oberfläche aufweist, und damit verbundene Zuführmittel, mit denen mindestens ein Reaktand auf die Oberfläche verbracht werden kann. Ausgestattet ist dieser Reaktor mit einem rotierenden Flügelrad oder einem Fön, die beide so angebracht sind, dass sie die Oberfläche des Trägerelements bedecken und eine Gasphasen-Komponente aus einem Bereich der die Oberfläche umgebenden Peripherie zum Zentrum der Oberfläche ansaugen.Thus, WO 00/48728 A1 describes a reactor with carrier element which is rotatable about an axis, wherein the carrier element has a surface, and associated supply means with which at least one reactant can be brought to the surface. This reactor is equipped with a rotating impeller or hair dryer, both of which are mounted to cover the surface of the support member and to aspirate a gas phase component from a portion of the periphery surrounding the surface to the center of the surface.
EP 1 156 875 B1 beschreibt einen Reaktor mit einem um eine Achse rotierbar angebrachten Trägerelement, welches eine Oberfläche mit einem Zuführungsmittel zum Zuführen mindestens eines Reaktanden zur Oberfläche des Trägerelements und Sammelmittel zum Sammeln eines Produkts von der Oberfläche des Trägerelements aufweist. Die Oberfläche des Trägerelements beinhaltet eine Hinterschnitteinkerbung, in die bei Gebrauch des Reaktors mindestens ein Reaktand direkt von den Zuführungsmitteln zugeführt wird; bei der Rotation des Trägerelements bildet der mindestens eine Reaktand einen im Wesentlichen ringförmigen Film innerhalb der mindestens einen Unterschnitteinkerbung und strömt von dort über die Oberfläche des Trägerelements zum Flächenrand.EP 1 156 875 B1 describes a reactor having a support member rotatably mounted about an axis and having a surface with a supply means for supplying at least one reactant to the surface of the support member and collecting means for collecting a product from the surface of the support member. The surface of the support member includes an undercut notch into which at least one reactant is fed directly from the supply means when the reactor is in use; During the rotation of the carrier element, the at least one reactant forms a substantially annular film within the at least one undercut notch and flows from there over the surface of the carrier element to the surface edge.
Ebenfalls eine Reaktorvorrichtung mit einem um eine Achse rotierbar ausgeführten Trägerelement beschreibt EP 1 169 125 Bl Das Trägerelement weist in diesem Fall eine Fläche mit einem Umfang und ein Zuführungsmittel zur Zuführung mindestens eines Reaktanden zur Fläche auf. Bei Drehung der Fläche wird eine Zentrifugalkraft erzeugt, so dass der Reaktand als ein dünner Film frei über die Fläche strömt und von deren Umfang geschleudert wird. Die Fläche ist dabei im Wesentlichen planar und es ist weiterhin ein Scherglied vorgesehen, das als Umfangsbasisfläche einer Kuppel oder Kappe, oder als zylindrisches oder röhrenförmiges Glied ausgebildet ist, wobei das Scherglied in unmittelbarer Nähe zur Fläche angeordnet, aber nicht daran angebracht ist. Auf diese Weise berührt es im Gebrauch nur den dünnen Film an der Stelle, wo er zwischen der Umfangsbasisfläche und der Fläche hindurchströmt, und nicht an anderen Stellen der Reaktionsfläche.Likewise a reactor device with a carrier element designed to be rotatable about an axis is described in EP 1 169 125 B1. The carrier element in this case has a surface with a circumference and a feed means for feeding at least one reactant to the surface. Upon rotation of the surface, a centrifugal force is generated so that the reactant flows as a thin film freely over the surface and is flung from the periphery thereof. The surface is substantially planar and there is further provided a shearing member, which is formed as a peripheral base surface of a dome or cap, or as a cylindrical or tubular member, wherein the shearing member is disposed in close proximity to the surface, but not attached thereto. In this way, it only touches the thin film in the place where it is in use flows between the circumferential base surface and the surface, and not at other locations of the reaction surface.
US 7,247,202 B1 beschreibt ein Verfahren zur Umwandlung eines Substrats in im Wesentlichen fluider Phase durch den heterogenen Kontakt dieses Substrats, oder eines Fragments oder Derivats davon, mit einem Agens in im Wesentlichen fester Phase. Das Festphasenreagenz liegt dabei als Oberfläche eines Trägerelements vor, wobei das Trägerelement so ausgeführt ist, dass es sich in einer Weise um eine Achse dreht, dass das Festphasenagens eine rotierende Oberfläche oder einen Teil davon ergibt und das Substrat einen Film, der im Wesentlichen radial von der Achse nach außen und im dynamischen Kontakt mit dem Agens fließt. Zusätzlich wird dem Substrat eine Schwingungsenergie zugeführt, bei der es sich vorzugsweise um Ultraschall handelt.US Pat. No. 7,247,202 B1 describes a process for the conversion of a substrate in a substantially fluid phase by the heterogeneous contact of this substrate, or of a fragment or derivative thereof, with an agent in a substantially solid phase. The solid phase reagent is present as the surface of a carrier element, wherein the carrier element is designed such that it rotates about an axis in such a way that the solid phase agent results in a rotating surface or a part thereof and the substrate has a film which is substantially radial from the axis flows outward and in dynamic contact with the agent. In addition, a vibration energy is supplied to the substrate, which is preferably ultrasound.
Gemäß EP 1 152 824 B2 ist eine Reaktorvorrichtung mit einem Hohlträgerelement versehen. Dieses ist um eine Achse rotierbar, wobei das Trägerelement eine erste äußere Fläche zur Reaktion, eine zweite innere Fläche zur Wärmeübertragung und eine Einrichtung zum Beaufschlagen der zweiten Fläche mit einem Wärmeübertragungsfluid aufweist. Die erste und die zweite Fläche sind dynamisch miteinander verbunden und das Trägerelement weist einen Innenraum auf, der auf einer Seite von der zweiten Fläche begrenzt ist. Außerdem besitzt das Trägerelement eine Zuführeinrichtung zum Beaufschlagen der ersten äußeren Reaktionsfläche mit einem Reaktanden in flüssiger, gasförmiger oder fester Phase, wobei eine Platte oder Membran im Inneren des Hohlraumträgerelements vorgesehen ist, die sich im Wesentlichen über den gesamten Innenraum erstreckt. Auf diese Weise bildet sich so ein erster Raum zwischen der zweiten Fläche und der einen Seite der Platte oder Membran, sowie ein zweiter Raum zwischen einer gegenüberliegenden Seite der Platte oder Membran und einer von der zweiten Fläche entfernten Innenfläche des Trägerelements. Am Umfang der Platte oder der Membran muss dabei allerdings zwingend ein Spalt verbleiben, so dass ein Wärmeübertragungsfluid zwischen dem ersten und dem zweiten Raum strömen kann, und wobei die gegenüberliegende Platte oder Membran mit einem Netz, einem Gewebe oder Schaumstoff versehen ist, um auf diese Weise die Bildung von freien Wirbeln im Wärmeübertragungsfluid zu verhindern.According to EP 1 152 824 B2, a reactor device is provided with a hollow carrier element. This is rotatable about an axis, wherein the support member has a first outer surface for reaction, a second inner surface for heat transfer and means for impinging the second surface with a heat transfer fluid. The first and second surfaces are dynamically interconnected and the support member has an interior bounded on one side by the second surface. In addition, the support member has a supply means for applying the first outer reaction surface with a reactant in liquid, gaseous or solid phase, wherein a plate or membrane is provided in the interior of the cavity support member which extends substantially over the entire interior. In this way, a first space thus forms between the second surface and the one side of the plate or membrane, and a second space between an opposite side of the plate or membrane and an inner surface of the carrier element remote from the second surface. However, a gap must imperatively remain on the circumference of the plate or the membrane, so that a heat transfer fluid can flow between the first and the second space, and wherein the opposite plate or membrane is provided with a net, a fabric or foam to this To prevent the formation of free vortices in the heat transfer fluid.
Die Verwendung von derartigen Spinning Disk Reaktoren ist bspw. in den Dokumenten WO 03/008083 A1 und WO 03/008460 A1 beschrieben: Im ersten Fall handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von Teilchen, wobei zunächst eine Lösung mit mindestens einer vorbestimmten Substanz auf eine rotierende Fläche eines Rotationsreaktors geführt wird. Anschließend verteilt sich diese Lösung auf der rotierenden Fläche in Form eines ununterbrochenen fließenden und dünnen Films, gefolgt von einem Ausfällen oder Auskristallisieren von Teilchen aus der Lösung mittels Mikrovermischen und homogener Keimbildung. Abschließend werden die ausgefällten oder auskristallisierten Teilchen in der Peripherie der rotierenden Fläche gesammelt.The use of such spinning disk reactors is described, for example, in documents WO 03/008083 A1 and WO 03/008460 A1: In the first case, there is a method for the production of particles, wherein first a solution with at least one predetermined substance a rotating surface of a Rotary reactor is performed. Subsequently, this solution spreads on the rotating surface in the form of a continuous flowing and thin film, followed by precipitation or crystallization of particles from the solution by micromixing and homogeneous nucleation. Finally, the precipitated or crystallized particles are collected in the periphery of the rotating surface.
Im zweiten Fall dient die Verwendung eines drehenden Oberflächenreaktors der Steuerung bimolekularer Abbruchreaktionen in Polymerisationsreaktionen. Chemische Bestandteile werden in diesem Fall dadurch polymerisiert, dass sie sich in einem dünnen Film über eine Oberfläche bewegen, die um eine Drehachse rotiert, wobei der dünne Film von einem inneren Bereich zu einem äußeren Bereich der Oberfläche strömt und von dieser abgezogen wird. Auf diese Weise werden in dem dünnen Film Polymerketten ausgebildet und zum Wachstum angeregt. Die Oberfläche wird dabei derart gedreht, dass die Polymerketten dazu veranlasst werden, sich über die Oberfläche in Richtungen, die sich radial von der Drehachse wegerstrecken, zu entknäueln und/oder zu strecken, um somit eine translatorische und/oder segmentweise Diffusion von aktiven Polymerketten zu reduzieren und dadurch bimolekulare Abbruchreaktionen zu reduzieren.In the second case, the use of a rotating surface reactor serves to control bimolecular termination reactions in polymerization reactions. Chemical components in this case are polymerized by moving in a thin film over a surface which rotates about an axis of rotation, wherein the thin film flows from an inner region to an outer region of the surface and is withdrawn therefrom. In this way, polymer chains are formed in the thin film and excited to grow. The surface is thereby rotated such that the polymer chains are caused to unravel and / or stretch across the surface in directions extending radially from the axis of rotation, thus permitting translational and / or segmental diffusion of active polymer chains reduce and thereby reduce bimolecular termination reactions.
Da sich derartige Spinning Disc Reaktoren insbesondere für Massen- und Wärmetransferreaktionen eignen, gab es selbstverständlich auch Ansätze, um Spinning Disc Reaktoren für derartige Reaktionen noch geeigneter zu machen. Der wesentliche Aspekt dabei hat sich auf die Übertragung von Reaktionsenergie auf die Reaktionsoberfläche und insbesondere auf den Einsatz von Wärmeübertragungsfluiden gerichtet: So beschreibt bspw. WO 2006/008500 A1 einen Reaktor einschließlich eines Trägerelements, wobei dieses Trägerelement wiederum um eine Achse rotierbar angeordnet ist und eine erste Oberfläche aufweist, welche allgemein an der Achse zentriert ist. Die erste Oberfläche ist an einen nach außen gerichteten radialen Fluss eines dünnen Films eines Flüssigfarbenreaktanden angepasst, welcher im Falle des Rotierens des Trägerelements nach seinem Aufbringen auf dieses über das Trägerelement abfließt. Weiterhin ist eine zweite Oberfläche umfasst, die entgegengesetzt zur ersten Oberfläche angeordnet ist und im Wärmeaustausch zur ersten Oberfläche steht. Die zweite Oberfläche ist dabei mit einem spiralförmigen Durchgang versehen, welcher allgemein an der Achse zentriert ist. Die zweite Oberfläche weist Vorrichtungen auf, um ein Wärmetransferfluid dem spiraligen Durchgang zuzuführen. Einen ähnlichen Reaktor beschreibt WO 2004/004888 A1. Dessen mindestens ein Trägerelement besitzt eine spiralförmige Konfiguration mit einer inneren und einer äußeren Oberfläche. Das Trägerelement ist wiederum rotierbar um eine Achse so angeordnet, dass die innere Oberfläche der Rotationsachse zugewandt ist. Außerdem sollte das Trägerelement mit Mitteln zum Wärmeübergang zur oder von der inneren Oberfläche ausgestattet sein.Of course, since such spinning disk reactors are particularly suitable for mass and heat transfer reactions, there have also been approaches to make spinning-disk reactors even more suitable for such reactions. The essential aspect here has been directed to the transfer of reaction energy to the reaction surface and in particular to the use of heat transfer fluids: Thus, for example, WO 2006/008500 A1 describes a reactor including a carrier element, wherein this carrier element is in turn rotatably arranged about an axis and a first surface, which is generally centered on the axis. The first surface is conformed to an outward radial flow of a thin film of liquid-color reactant which, in the event of rotation of the support member after it has been deposited thereon, drains over the support member. Furthermore, a second surface is arranged, which is arranged opposite to the first surface and is in heat exchange with the first surface. The second surface is provided with a helical passage, which is generally centered on the axis. The second surface has means for supplying a heat transfer fluid to the spiral passage. A similar reactor is described by WO 2004/004888 A1. Whose at least one support member has a spiral configuration with an inner and an outer surface. The carrier element is in turn rotatably arranged about an axis so that the inner surface faces the axis of rotation. In addition, the support member should be provided with means for heat transfer to or from the inner surface.
Eine weitere Variante zum Austausch zwischen innerer und äußerer Oberfläche eines Trägerelements stellt der Gegenstand gemäß WO 2006/040566 A1 dar: Der dort beschriebene Spinning Disc Reaktor verfügt über ein Trägerelement mit einer zentrierten Oberfläche und einer inneren, der freiliegenden externen Oberfläche entgegengesetzten Oberfläche. Diese freiliegende Oberfläche ist dabei so ausgeführt, dass ein dünner Film einer Flüssigphase, wenn er auf die rotierende Oberfläche aufgebracht wird, zum Außenrand der Oberfläche wandert. Dabei sollte mindestens ein Teil des Trägerelements permeabel oder semipermeabel oder porös sein, um so einer Flüssig- oder Gasphase zwischen der äußeren und inneren Oberfläche einen Durchgang zu erlauben, jedoch Partikeln im μ-Bereich den Durchtritt zu verwehren.A further variant for the exchange between the inner and outer surface of a carrier element is the subject matter according to WO 2006/040566 A1: The spinning disc reactor described therein has a carrier element with a centered surface and an inner surface opposite the exposed external surface. This exposed surface is designed so that a thin film of a liquid phase, when applied to the rotating surface, migrates to the outer edge of the surface. At least part of the carrier element should be permeable or semi-permeable or porous, so as to allow a liquid or gas phase between the outer and inner surface to pass, but to prevent particles in the μ-range from passing through.
Schließlich weist ein insgesamt hohles Trägerelement eines Spinning Disc Reaktors gemäß WO 2006/018622 A1 eine zweite innere Oberfläche zu einem Wärmeaustausch auf. Zusätzlich verfügt das hohle Trägerelement in seinem Inneren über eine Platte oder eine Membran, die sich im Wesentlichen über den inneren Raum erstreckt und eine Durchströmlücke bildet, um dem Wärmetransferfluid einen Durchfluss zwischen den unterschiedlichen Räumen zu ermöglichen. Mindestens eine der Platten oder Membranen der zweiten Oberfläche ist so geformt oder profiliert, dass der Abstand zwischen der einen Seite der Platte oder Membrane und der zweiten Oberfläche entlang dem Radius und ausgehend von der Achse variiert.Finally, an overall hollow carrier element of a spinning disc reactor according to WO 2006/018622 A1 has a second inner surface for heat exchange. In addition, the hollow support member has in its interior a plate or membrane which extends substantially across the interior space and forms a bleed gap to allow the heat transfer fluid to flow between the different spaces. At least one of the plates or membranes of the second surface is shaped or profiled such that the distance between the one side of the plate or membrane and the second surface varies along the radius and from the axis.
Sämtliche Spinning Disc Reaktoren des Standes der Technik und insbesondere die eben näher beschriebenen Varianten weisen den Nachteil auf, dass sie aufwändig herzustellen, zu betreiben und zu warten sind. Auch sind die spezifischen Einrichtungen zur Beaufschlagung, Weiterleitung und Abführung von Wärmeübertragungsfluiden komplex und anfällig gegenüber Störungen.All spinning disk reactors of the prior art and in particular the variants just described have the disadvantage that they are expensive to produce, operate and maintain. Also, the specific means for impinging, transferring and exhausting heat transfer fluids are complex and susceptible to interference.
Aus diesem Grund hat sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Reaktor zu entwickeln, der gemäß Stand der Technik über ein um eine zentral angeordnete und im Wesentlichen vertikale Achse rotierbar angeordnetes, scheibenförmiges und temperierbares Trägerelement verfügt. Dieses Trägerelement besitzt eine äußere Reaktionsfläche, Zufuhrmittel zum Zuführen mindestens eines Reaktanden auf die Reaktionsoberfläche, sowie innenliegende Strukturen zum Temperieren der Reaktionsoberfläche. Außerdem verfügt dieser Reaktor über mindestens eine Abscheidevorrichtung zum Sammeln und Abführen des Reaktionsproduktes von der Reaktionsoberfläche. Die Weiterbildung eines so ausgestalteten Reaktors sollte die Verwendung eines Wärmeübertragungsfluids vereinfachen und insbesondere eine erleichterte Herstellung eines Spinning Disc Reaktors ermöglichen. Dabei war insbesondere darauf zu achten, dass der Reaktor gegenüber dem Wärmeübertragungsfluid während seiner Betriebszeit eine vollständige Dichtigkeit aufweist und dass das Wärmeübertragungsfluid so geführt wird, dass die Reaktionsoberfläche gleichmäßig und während der Reaktionszeit dauerhaft die jeweils gewünschte Reaktionstemperatur gewährleistet. Selbstverständlich waren bei der Herstellung, dem Betrieb und der Wartung des Reaktors wirtschaftliche Aspekte zugrunde zu legen.For this reason, the object of the present invention is to develop a reactor which, according to the prior art, has a disc-shaped and temperature-controllable carrier element which is rotatably arranged about a centrally arranged and substantially vertical axis. This carrier element has an external reaction surface, supply means for supplying at least one reactant to the reaction surface, and internal structures for controlling the temperature of the reaction surface. In addition, this reactor has at least one separation device for collecting and discharging the reaction product from the reaction surface. The development of a reactor designed in this way should simplify the use of a heat transfer fluid and in particular make it easier to produce a spinning disc reactor. It was particularly important to ensure that the reactor compared to the heat transfer fluid during its operating time has a complete tightness and that the heat transfer fluid is guided so that the reaction surface uniformly and permanently ensures the desired reaction temperature during the reaction time. Of course, the manufacturing, operation and maintenance of the reactor had to be based on economic aspects.
Gelöst wurde diese Aufgabe mit Hilfe eines Reaktors, bei dem das Trägerelement aus zwei horizontal übereinander angeordneten Bauteilen a) und b) mit im Wesentlichen identischen Flächenmaßen besteht. Die beiden Bauteile a) und b) sind während der Betriebszeit des Reaktors miteinander formschlüssig und dicht verbunden, wobei das untere Bauteil a) auf seiner dem Innenbereich des Trägerelements zugewandten Oberseite (1) mindestens eine flächig eingefräste und im wesentlichen ununterbrochene Nut (2) zur Aufnahme, Weiterleitung und Ableitung eines Wärmeübertragungsfluids, sowie mindestens zwei Bohrungen (3) zur Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids aufweist, wobei zwischen dem Bauteil a) und dem Bauteil b) mindestens eine den äußeren Flächenbereich kreisförmig umfassende Profildichtung (4) angeordnet ist und die beiden Bauteile a) und b) reversibel miteinander verbunden sind.This problem has been solved with the aid of a reactor in which the carrier element consists of two horizontally stacked components a) and b) with substantially identical surface dimensions. The two components a) and b) are positively and tightly connected to each other during the operating time of the reactor, wherein the lower component a) on its inner region of the support member facing top (1) at least one milled surface and substantially uninterrupted groove (2) Receiving, forwarding and discharging a heat transfer fluid, as well as at least two bores (3) for loading and discharging the heat transfer fluid, wherein between the component a) and the component b) at least one outer surface area circular profiled seal (4) is arranged and the two Components a) and b) are reversibly connected to each other.
Überraschend hat sich beim Einsatz des erfindungsgemäßen Spinning Disc Reaktors herausgestellt, dass man mit diesem nicht nur in der Lage ist, die Aufgabenstellung vollständig zu erfüllen, sondern dass insbesondere aufgrund der vereinfachten Führung des Wärmeübertragungsfluids chemische Reaktionen durchgeführt werden können, die eine feine Abstimmung der Wärmeübertragung erfordern. Der Vorteil zeigt sich auch bezüglich der Beeinflussung der Reaktionsprodukte und hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung partikelförmiger Teilchen. Im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik und insbesondere zu der Vorrichtung gemäß WO 2006/008500 A1 zeichnet sich der erfindungsgemäße Reaktor vor allem durch seine einfache Bauweise aus. Gemäß nächstkommenden Stand der Technik besteht nämlich das Trägerelement aus zwei fest miteinander verbundenen und übereinander angeordneten Teilen, die untereinander einen Hohlraum aufweisen. Der untere Teil hat, wie bereits dargelegt, auf seiner Unterseite zwei gleichmäßig angeordnete und spiralförmige Stege, die vom Scheibenmittelpunkt zum Randbereich führen. In der Scheibenmitte befinden sich zwei Löcher, die Richtung Rotorachse gerichtet sind, und durch die eine Flüssigkeit in und aus dem Hohlraum geleitet werden kann. Die Unterseite des oberen Teils der Scheibe hat eine komplementär angeordnete Spiralanordnung, so dass die beiden Spiralen des oberen und des unteren Teils der Scheibe ineinander greifen. Durch die so entstehenden Zwischenräume dieser beiden Doppelspiralen wird die Wärmeübertragungsflüssigkeit vom Scheibenmittelpunkt zum Scheibenrand und wieder zurückgeleitet, so dass es möglich ist, die Scheibe zu kühlen oder zu heizen. Die gemäß diesem Stand der Technik beschriebene Scheibengeometrie führt dazu, dass das Trägerelement aus einem einzigen Bauteil besteht. Muss nun dieses Bauteil einer anderen Reaktionsführung angepasst werden, was bspw. durch geänderte Materialien, Konturen und Beschichtungen der Oberflächen notwendig wird, so muss das gesamte Trägerelement neu gebaut werden. Zudem ist die beschriebene Konstruktion gemäß Stand der Technik sehr komplex aufgebaut, da der untere und der obere Teil in ihrem Inneren aufwändig strukturiert sind.Surprisingly, when using the Spinning Disc Reactor according to the invention, it has been found that with this not only is it possible to completely fulfill the task, but in particular because of the simplified guidance of the heat transfer fluid, chemical reactions can be carried out which fine tune the heat transfer require. The advantage also manifests itself in terms of influencing the reaction products and with regard to their physical properties, in particular in the preparation of particulate particles. In contrast to the prior art and in particular to the device according to WO 2006/008500 A1, the reactor according to the invention is distinguished, above all, by its simple construction. According to the closest prior art, namely, the carrier element consists of two firmly connected and superimposed parts which have a cavity with each other. The lower part has, as already stated, on its underside two uniformly arranged and spiral webs, leading from the disk center to the edge region. In the center of the disk there are two holes, which are directed towards the rotor axis, and through which a liquid in and out of the cavity can be passed. The underside of the upper part of the disc has a complementarily arranged spiral arrangement, so that the two spirals of the upper and the lower part of the disc interlock. Due to the interstices of these two double spirals thus formed, the heat transfer fluid from the disk center to the disk edge and back again, so that it is possible to cool the disk or to heat. The disc geometry described according to this prior art results in that the carrier element consists of a single component. If this component now has to be adapted to a different reaction regime, which becomes necessary, for example, as a result of changed materials, contours and coatings of the surfaces, then the entire carrier element must be rebuilt. In addition, the described construction according to the prior art is very complex, since the lower and the upper part are intricately structured in their interior.
Dem gegenüber ermöglicht der Reaktor gemäß vorliegender Erfindung aufgrund seiner überraschend einfachen Konstruktionsmerkmale eine flexible Anpassung hinsichtlich des geforderten Materials, der Reaktionsoberfläche, seiner Kontur, aber auch möglicherweise hilfreicher Beschichtungen. Auf diese Weise kann den unterschiedlichsten Anforderungen, die die jeweiligen chemischen und physikalischen Reaktionen notwendig machen, ohne großen Aufwand entsprochen werden, da üblicherweise jeweils nur das Bauteil b), also der obere Teil, an seiner Außenseite, die die Reaktionsfläche darstellt, angepasst werden muss. Außerdem kann im Falle von Betriebsstörungen das Trägerelement ohne großen Aufwand gewartet werden. Die Vorteile dieser Verbesserungen waren in ihrem Ausmaß so nicht vorherzusehen.In contrast, the reactor according to the present invention, due to its surprisingly simple design features, allows a flexible adaptation with regard to the required material, the reaction surface, its contour, but also possibly helpful coatings. In this way, the most diverse requirements that make the respective chemical and physical reactions necessary, be met easily, since usually only the component b), ie the upper part, on its outside, which represents the reaction surface, must be adjusted , In addition, in the case of malfunctions, the support element can be maintained without much effort. The benefits of these improvements were unpredictable in their magnitude.
Wie bereits angedeutet, zeichnet sich der erfindungsgemäße Reaktor insbesondere dadurch aus, dass er flexibel den jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Aus diesem Grund sieht die vorliegende Erfindung auch eine Variante vor, bei der das untere Bauteil a) aus Metall, einem Kunststoff oder einer Keramik gefertigt ist. Vorzugsweise besteht das untere Bauteil aus Metall, wobei natürlich auch sämtliche Mischungen der genannten Materialien in Frage kommen. Eine ähnliche Variationsbreite betrifft das obere Bauteil b). Dieses kann ebenfalls aus Metall, einem Kunststoff oder einer Keramik gefertigt sein, wobei in diesem Fall auch Glas in Frage kommt. Als bevorzugt ist allerdings auch hier wieder Metall als Konstruktionsmaterial anzusehen. Der Einsatz des vorgeschlagenen Reaktors ist auf keine spezifischen Gebiete beschränkt, da sich die eigentliche Erfindung auf die verbesserte Aufnahme, die Weiterleitung und die Ableitung eines Wärmeübertragungsfluids im Inneren des Trägerelements bezieht. Das erfindungswesentliche Konstruktionsmerkmal ist dabei von der äußeren Reaktionsoberfläche des Trägerelements unabhängig, so dass dieses als ein wesentlicher Bestandteil des oberen Bauteils b) glatt, geriffelt, gewellt und/oder konkav oder konvex ausgebildet sein kann. Auf diese Art und Weise kann die Reaktionsführung gezielt gesteuert und das Reaktionsverhalten der aufgegebenen Reaktanden auf die Reaktionsfläche beeinflusst werden. Durch die jeweilige Oberflächenstruktur, die natürlich auch auf ein und derselben Reaktionsfläche unterschiedlich sein kann, indem sich verschiedene Strukturen mischen oder abwechseln, ergeben sich unterschiedliche Aufenthaltszeiten auf der Reaktionsoberfläche, denen auch unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten über die Oberfläche zum Scheibenrand hin zugrunde liegen. Selbstverständlich dienen auch die unterschiedlichen Ausgestaltungselemente der Reaktionsoberfläche der homogenen Durchmischung der Reaktanden im Reaktionsfilm.As already indicated, the reactor according to the invention is characterized in particular by the fact that it can be flexibly adapted to the respective requirements. For this reason, the present invention also provides a variant in which the lower component a) is made of metal, a plastic or a ceramic. Preferably, the lower component is made of metal, of course, all mixtures of these materials come into question. A similar range of variation relates to the upper component b). This can also be made of metal, a plastic or a ceramic, in which case glass comes into question. However, metal is also to be regarded as a construction material here as preferred. The use of the proposed reactor is not limited to any specific areas, as the actual invention relates to the improved uptake, transfer and discharge of a heat transfer fluid inside the support member. The design feature essential to the invention is independent of the outer reaction surface of the carrier element, so that it can be smooth, corrugated, corrugated and / or concave or convex as an essential component of the upper component b). In this way, the reaction can be controlled in a controlled manner and the reaction behavior of the applied reactants on the reaction surface can be influenced. Due to the respective surface structure, which of course can also be different on one and the same reaction surface by mixing or alternating different structures, different residence times on the reaction surface arise, which are also based on different migration speeds over the surface towards the wafer edge. Of course, the different design elements of the reaction surface of the homogeneous mixing of the reactants in the reaction film.
Zusätzlich aber auch unabhängig von der jeweiligen strukturellen Ausgestaltung der Reaktionsoberfläche, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass die äußere Reaktionsoberfläche zumindest teilweise beschichtet ist. Vorzugsweise besteht diese Beschichtung aus einem wärmeleitenden und/oder einem inerten und temperaturbeständigen Material und insbesondere aus einem Polymer, wie z. B. einem polymeren, halogenierten, ungesättigten Kohlenwasserstoff und bevorzugt einem polymeren Tetrafluorethylen. Auf diese Weise ergibt sich ein zusätzlich verbessertes Reaktionsverhalten der eingesetzten Reaktanden auf der Reaktionsoberfläche und konstruktive sowie strukturelle Abweichungen auf der Reaktionsoberfläche können auf diese Weise ausgeglichen werden. Selbstverständlich kann die Reaktionsfläche insgesamt, aber auch nur stellen- oder abschnittsweise, zusätzlich, aber auch unabhängig von zusätzlichen Beschichtungen mit weiteren Komponenten wie bspw. Komponenten mit katalytischen Fähigkeiten versehen sein.In addition, but also independent of the respective structural design of the reaction surface, the present invention provides that the outer reaction surface is at least partially coated. Preferably, this coating consists of a thermally conductive and / or an inert and temperature-resistant material and in particular of a polymer, such as. As a polymeric, halogenated, unsaturated hydrocarbon and preferably a polymeric tetrafluoroethylene. In this way, an additional improved reaction behavior of the reactants used on the reaction surface and constructive and structural deviations on the reaction surface can be compensated in this way. Of course, the reaction surface can be provided in total, but only in places or sections, in addition, but also independently of additional coatings with other components such as. Components with catalytic capabilities.
Wie bereits mehrfach angedeutet, besteht der hauptsächliche erfindungswesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung in der inneren Ausgestaltung des Trägerelements. In diesem Zusammenhang berücksichtigt die vorliegende Erfindung eine Variante, bei der die beiden sich zugewandten Flächen der Bauteile a) und b), also die beiden Flächen im Inneren des Trägerlements, einen überwiegend flächenschlüssigen Bereich aufweisen und dabei vorzugsweise mit Ausnahme des Nut-Bereichs (2) in ihrer Gesamtheit im flächigen Kontakt miteinander stehen.As already indicated several times, the main aspect of the invention which is essential to the invention consists in the inner design of the carrier element. In this context, the present invention takes account of a variant in which the two facing surfaces of the components a) and b), that is, the two surfaces in the interior of the support element, have a predominantly area-locking region and are preferably in surface contact with each other except for the groove area (2) in their entirety.
Bezüglich der Nut (2) berücksichtigt die vorliegende Erfindung Ausgestaltungsvarianten, bei denen die Nut spiralförmig, ringförmig und/oder meandrierend in der Oberseite (1) des unteren Bauteils verläuft, oder in Form von mindestens zweier konzentrisch angeordneter Nuten vorliegt. Im zuletzt genannten Fall sind die Nuten dann durch mindestens eine radial verlaufende Nut miteinander verbunden. In jedem Fall ist die Nut oder sind die Nute so anzuordnen, dass das Wärmetransferfluid die Reaktionsoberfläche des Bauteils b) gleichmäßig erwärmt oder kühlt.With regard to the groove (2), the present invention takes into account design variants in which the groove runs spirally, annularly and / or meanderingly in the upper side (1) of the lower component, or in the form of at least two concentrically arranged grooves. In the latter case, the grooves are then connected to each other by at least one radially extending groove. In any case, the groove or grooves are to be arranged so that the heat transfer fluid uniformly heats or cools the reaction surface of the component b).
Die vorliegende Erfindung besteht somit im Wesentlichen darin, dass die der Reaktionsfläche des oberen Bauteils b) abgewandte Fläche, die gleichzeitig den oberen Teil des Inneren des Trägerelements bildet, glattflächig ist und dass die Oberseite (1) des unteren Bauteils a), welche gleichzeitig den unteren Teil des Innenraums des Trägerelements bildet, mindestens eine in sie eingefräste Nut (2) aufweist. Wird nun das obere Bauteil b) auf das untere Bauteil a) aufgesetzt, kommt es zu einem flächenschlüssigen Kontakt der jeweiligen inneren Oberflächen mit Ausnahme des Nutbereichs. In dem so verbleibenden Hohlraum der Nut(e) kann das Wärmeübertragungsfluid zu-, weiter- und abgeleitet werden.The present invention thus consists essentially in that the surface facing away from the reaction surface of the upper component b), which at the same time forms the upper part of the interior of the carrier element, is smooth-surfaced and that the upper side (1) of the lower component a), which at the same time blocks the Has lower part of the interior of the support member, at least one milled groove in them (2). If now the upper component b) is placed on the lower component a), a surface-locking contact of the respective inner surfaces occurs, with the exception of the groove region. In the thus remaining cavity of the groove (e), the heat transfer fluid can be added, further and discharged.
Ein wesentlicher Aspekt kommt in Form mindestens zweier Bohrungen (3) des unteren Bauteils a) dazu, die der Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids dienen. Vorzugsweise sollten diese mindestens zwei Bohrungen (3) zentral und benachbart zur Achse angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Wärmeübertragungsfluid in einfacher Weise über eine Vorrichtung, die mit der Drehachse gekoppelt ist, dem Inneren des Trägerelements zugeführt und aus diesem abgeführt werden.An essential aspect comes in the form of at least two holes (3) of the lower component a), which serve for the application and discharge of the heat transfer fluid. Preferably, these at least two holes (3) should be arranged centrally and adjacent to the axis. In this way, the heat transfer fluid in a simple manner via a device which is coupled to the axis of rotation, fed to the interior of the support member and be discharged therefrom.
Es ist aber auch möglich, dass mindestens eine der mindestens zwei Bohrungen zur Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids zentral und benachbart zur Achse und die andere mindestens eine Bohrung peripher am Flächenrand des Trägerelements angeordnet sind. Der minimale Abstand der Bohrungen zueinander im Zentral- und Peripherbereich entspricht somit in der Regel dem Radius des Trägerelements. Da das Trägerelement so angeordnet ist, dass es horizontal in der Fläche rotiert, wird das Wärmeübertragungsfluid in diesem Fall immer zentral aufgegeben und im peripheren Bereich abgeleitet werden. Die Führung und Flussrichtung des Wärmeübertragungsfluids ist stets von der Rotationsgeschwindigkeit des Trägerelements und der sich daraus ergebenden Zentrifugalkraft in seinem Inneren abhängig. Dabei kann die vertikale Achse des Trägerelements im Bedarfsfall auch durchaus von der Lotrechten abweichen oder aber die Achse selbst kann während der Rotation die Mantelfläche eines Kegels beschreiben, so dass es zu einer Taumelbewegung des Trägerelements kommt.However, it is also possible that at least one of the at least two bores for the admission and discharge of the heat transfer fluid centrally and adjacent to the axis and the other at least one bore are arranged peripherally at the surface edge of the support element. The minimum distance of the bores from one another in the central and peripheral regions therefore generally corresponds to the radius of the carrier element. In this case, since the support member is arranged to rotate horizontally in the surface, the heat transfer fluid will always be centrally deposited and discharged in the peripheral region. The guidance and flow direction of the heat transfer fluid is always of the rotational speed the support element and the resulting centrifugal force in its interior dependent. In this case, the vertical axis of the support element in case of need may well deviate from the perpendicular or the axis itself may describe the lateral surface of a cone during rotation, so that there is a tumbling motion of the support element.
Die vorliegende Erfindung deckt auch die Möglichkeit ab, die beiden Bauteile a) und b) zumindest während der Betriebszeit durch Klammern, Zwingen, Steckschrauben, Gewindestangen oder Magnete fest miteinander zu verbinden. Selbstverständlich können auch alle weiteren Möglichkeiten in Betracht gezogen werden, um das obere und das untere Bauteil des Trägerelements formschlüssig und dicht miteinander zu verbinden. Hier ist bspw. auch an Bajonettverschlüsse oder eingefräste Gewinde zu denken. Besonders geeignet sind Steckschrauben (5).The present invention also covers the possibility of firmly connecting the two components a) and b) together at least during the operating time by means of clamps, clamps, push-in screws, threaded rods or magnets. Of course, all other options can be considered to positively and tightly connect the upper and lower components of the support member together. Here is, for example, to think of bayonet or milled threads. Particularly suitable are plug-in screws (5).
Ein weiteres erfindungswesentliches Merkmal besteht in der dichten Verbindung der oberen und unteren Bauteile, was insbesondere während der Rotation des Trägerelements, also während der eigentlichen Reaktionszeit von Bedeutung ist. Um diese Dichtung zu gewährleisten oder aber zusätzlich zu erhöhen, sieht die vorliegende Erfindung mindestens eine Profildichtung (4) vor. Diese sollte in einer ringförmigen Nut im periphären Bereich des Bauteils a) und/oder b) verlaufen. Diese Nut kann ebenfalls wie die Nut zur Leitung des Wärmeübertragungsfluids eingefräst sein, oder aber auch durch die Kombination des unteren und/oder oberen Bauteils mit einer den Peripherbereich der jeweiligen Bauteile umfangenden Vertiefung gewährleistet werden. Die angesprochene Profildichtung kann in jeder möglichen Ausgestaltung ausgeführt sein. So kann ihr Querschnitt kreisförmig, mehreckig, oval aber auch insgesamt flach ausgeführt sein. In den meisten Fällen wird es sich allerdings um eine typische Quetschdichtung handeln, um so den erwünschten Abdichtungseffekt maximal zu gewährleisten. Selbstverständlich können mehrere auch unterschiedlich geformte und aufgebaute Ringdichtungen miteinander kombiniert werden.Another essential feature of the invention is the tight connection of the upper and lower components, which is particularly important during the rotation of the support member, ie during the actual reaction time of importance. In order to ensure this seal or in addition to increase, the present invention provides at least one profile seal (4). This should run in an annular groove in the peripheral area of the component a) and / or b). This groove can also be milled in like the groove for guiding the heat transfer fluid, or else be ensured by the combination of the lower and / or upper component with a recess surrounding the peripheral region of the respective components. The mentioned profile seal can be designed in any possible configuration. Thus, their cross section can be circular, polygonal, oval but also flat overall. In most cases, however, it will be a typical pinch seal to maximize the desired sealing effect. Of course, several differently shaped and constructed ring seals can be combined.
Als Wärmeübertragungsfluid kommen sowohl Gase als auch Flüssigkeiten in Frage; es können aber auch Feststoffe verwendet werden, falls deren Teilchen makroskopische Fließeigenschaften besitzen. Typischerweise werden Wasser oder Wasserdampf aber auch Öle eingesetzt. Generell eignen sich vor allem Flüssigkeiten mit günstigen Gefrier- und Siedepunkten und entsprechenden spezifischen Wärmekapazitäten.As a heat transfer fluid both gases and liquids in question; however, solids can also be used if their particles have macroscopic flow properties. Typically, water or steam but also oils are used. In general, liquids with favorable freezing and boiling points and corresponding specific heat capacities are generally suitable.
Durch die rotierende Oberfläche des Trägerelements entstehen Zentrifugalkräfte, welche die Ausbildung eines Reaktionsfilms auf der rotierenden Oberfläche bewirken. In Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und der Viskosität der Ausgangsreaktanden sowie des Reaktionsproduktes, bewegt sich der Film zum Flächenäußeren, wo er von der Fläche abgeschleudert wird. Zum Sammeln und Abführen des entstehenden Reaktionsproduktes von der Reaktionsoberfläche verfügt der beanspruchte Reaktor über eine entsprechende Vorrichtung, die im einfachsten Fall aus einer vertikalen Wandung besteht, welche das Trägerelement in kreisförmiger Anordnung und in einem abgestimmten Abstand vollständig umfasst. Diese Wandung kann in ihrer Temperatur dem jeweiligen Verfahren angepasst werden, so dass sie entweder erwärmt oder aber gekühlt werden kann. In den meisten Fällen einer erhöhten Reaktionstemperatur auf der rotierenden Oberfläche ist die Auffangwandung gekühlt, so dass das abgeschleuderte Reaktionsprodukt an der senkrechten Wandung kondensiert und entsprechend seiner Viskosität und der Schwerkraft folgend abläuft und in einer Auffangvorrichtung, bspw. in Form einer Rinne, gesammelt werden kann. Aus dieser Rinne kann abschließend das Reaktionsprodukt abgezogen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die vertikale Wandung so zu beeinflussen, dass ein an ihm anhaftendes Reaktionsprodukt schneller und ohne Rückstände zu bilden, der Sammelvorrichtung zugeführt wird. Hierfür eignet sich insbesondere eine leichte und kontinuierliche Erschütterung der Prallwand, was bspw. mechanisch, aber auch durch Ultraschall erfolgen kann. Durch die zentrale Reaktionsachse mit dem sie umgebenden horizontalen Trägerelement und der das Trägerelement kreisförmig umfassenden Auffangvorrichtung ergibt sich eine weitgehend kompakte Konstruktionsmöglichkeit für den Spinning Disc Reaktor. So kann die Ablaufvorrichtung (Ablaufrinne) im unteren Bereich der Konstruktion den Boden des Reaktors bilden und auf die kreisförmig angebrachte vertikale Auffangwandung kann ein Deckel aufgesetzt werden, der in seiner Form und seinem Material den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden kann.Due to the rotating surface of the carrier element, centrifugal forces arise which cause the formation of a reaction film on the rotating surface. In Depending on the rotational speed and the viscosity of the starting reactants and the reaction product, the film moves to the surface, where it is thrown off the surface. For collecting and removing the resulting reaction product from the reaction surface, the claimed reactor has a corresponding device, which in the simplest case consists of a vertical wall which completely surrounds the carrier element in a circular arrangement and at a coordinated distance. This wall can be adapted in their temperature to the respective process, so that it can either be heated or cooled. In most cases, an elevated reaction temperature on the rotating surface, the collecting wall is cooled, so that the spun-off reaction product condenses on the vertical wall and according to its viscosity and gravity following and can be collected in a collecting device, for example in the form of a gutter , From this channel, finally, the reaction product can be withdrawn. Of course, it is also possible to influence the vertical wall so that an adhering to him reaction product faster and without residues, the collecting device is supplied. For this purpose, in particular a light and continuous vibration of the baffle wall, which, for example, can be done mechanically, but also by ultrasound. Due to the central reaction axis with the surrounding horizontal support element and the carrier element circular comprehensive catching device results in a largely compact design possibility for the spinning disc reactor. Thus, the drainage device (gutter) in the lower part of the construction form the bottom of the reactor and on the circularly mounted vertical collecting wall, a lid can be placed, which can be adapted in shape and material to the respective requirements.
Neben dem Reaktor selbst umfasst die vorliegende Erfindung auf dessen Verwendung. Diese unterliegt insgesamt keiner speziellen Beschränkung, da der beanspruchte Spinning Disc Reaktor im Wesentlichen den Ausgestaltungsvarianten des Standes der Technik folgt und sich lediglich hinsichtlich des Innenbereichs des Trägerelements von diesen gravierend unterscheidet. Der erfindungsgemäße Reaktor wird deshalb vorrangig zur Durchführung von Reaktionen mit beteiligten Massen und/oder Wärmeübertragungsvorgängen eingesetzt. Dabei werden vorzugsweise auf die Reaktionsoberfläche des Trägerelements mindestens zwei Reaktanden aufgebracht. Diese sollten in vorteilhafter Weise in jeweils flüssiger Form vorliegen. Selbstverständlich können in diesem Fall die jeweiligen Viskositäten der beteiligten Reaktanden variiert werden. Die jeweiligen Reaktanden können miteinander reagieren und zu gewünschten Produkten führen. Einer der Reaktanden kann aber auch dazu verwendet werden, um Verunreinigungen aus dem anderen Reaktanden zu entfernen.Besides the reactor itself, the present invention includes its use. On the whole, this is not subject to any particular restriction since the claimed Spinning Disc Reactor substantially follows the design variants of the prior art and only differs considerably from the inner region of the carrier element. The reactor according to the invention is therefore used primarily for carrying out reactions involving masses involved and / or heat transfer processes. In this case, preferably at least two reactants are applied to the reaction surface of the carrier element. These should be present in an advantageous manner in each liquid form. Of course, in this case, the respective viscosities of the reactants involved can be varied. The respective reactants can react with each other and lead to desired products. However, one of the reactants can also be used to remove impurities from the other reactant.
Auch der Reaktionstemperatur sind im Wesentlichen keine Grenzen gesetzt. Mit Hilfe des Wärmeübertragungsfluids sollte allerdings erfindungsgemäß die Reaktionstemperatur auf der Reaktionsoberfläche des Trägerelements auf Temperaturen zwischen -50° C und 250° C eingestellt werden. Bevorzugte Bereiche liegen zwischen -20 und 220° C und insbesondere zwischen 0 und 200° C. Ein Bereich zwischen 10 und 150° C dürfte für die meisten Reaktionen geeignet sein, weshalb dieser Bereich auch als besonders bevorzugt anzusehen ist.The reaction temperature are essentially no limits. With the aid of the heat transfer fluid, however, according to the invention, the reaction temperature should be adjusted to temperatures between -50 ° C and 250 ° C on the reaction surface of the support element. Preferred ranges are between -20 and 220 ° C and especially between 0 and 200 ° C. A range between 10 and 150 ° C should be suitable for most reactions, which is why this range is also to be regarded as particularly preferred.
Der vorgeschlagene Reaktor ist ebenso für einen breiten Bereich der Rotationsgeschwindigkeit geeignet: So sollte das Trägerelement zumindest während der Reaktionszeit mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 2500 Umdrehungen pro Minute rotieren. Bevorzugte Umdrehungszahlen liegen zwischen 200 und 2000, insbesondere zwischen 400 und 1700 und besonders bevorzugt zwischen 800 und 1500 Umdrehungen pro Minute. In den genannten Bereichen können die unterschiedlichsten chemischen Reaktionen, aber auch Veränderungen von physikalischen Eigenschaften bspw. hinsichtlich der Teilchengröße durchgeführt werden. So eignet sich der beanspruchte Reaktor vor allem zur Herstellung von Polyurethanen, aber auch zu deren Derivatisierung sowie zur Aufreinigung von Ausgangsverbindungen und Produkten.The proposed reactor is also suitable for a wide range of rotational speed: Thus, the support element should rotate at least during the reaction time at a speed of 50 to 2500 revolutions per minute. Preferred rotational speeds are between 200 and 2000, in particular between 400 and 1700 and particularly preferably between 800 and 1500 revolutions per minute. In the areas mentioned, a wide variety of chemical reactions, but also changes in physical properties, for example, in terms of particle size can be performed. Thus, the claimed reactor is particularly suitable for the production of polyurethanes, but also for their derivatization and for the purification of starting compounds and products.
In den Abbildungen 1 und 2 ist beispielhaft eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägerelements mit seinen zwei Bauteilen a) und b) dargestellt. Die beiden Bohrungen (3) sind dabei zentriert angeordnet; abgedichtet werden die Bauteile a) und b) über eine ringförmige und umlaufende Profildichtung (4). Verbunden sind die Bauteile a) und b) über Steckschrauben (5), welche durch umlaufende Öffnungen an mindestens einem der Bauteile a) und b) geführt und an der Außenseite gesichert werden. FIGS. 1 and 2 show by way of example an embodiment of the carrier element according to the invention with its two components a) and b). The two holes (3) are arranged centered; The components a) and b) are sealed via an annular and circumferential profile seal (4). The components a) and b) are connected by means of push-in screws (5) which are guided through circumferential openings on at least one of the components a) and b) and secured on the outside.

Claims

Patentansprüche claims
1. Reaktor mit einem um eine zentral angeordnete und im Wesentlichen vertikale Achse rotierbar angeordneten scheibenförmigen und temperierbaren Trägerelement, welches eine äußere Reaktionsoberfläche, Zufuhrmittel zum Zuführen mindestens eines Reaktanden auf die Reaktionsoberfläche sowie innenliegende Strukturen zum Temperieren der Reaktionsoberfläche aufweist, sowie mindestens einer Abscheidevorrichtung zum Sammeln und Abführen des Reaktionsproduktes von der Reaktionsoberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement aus zwei horizontal übereinander angeordneten Bauteilen a) und b) mit im Wesentlichen identischen Flächenmaßen besteht, die während der Betriebszeit miteinander formschlüssig und dicht verbunden sind, wobei das untere Bauteil a) auf seiner dem Innenbereich des Trägerelements zugewandten Oberseite mindestens eine flächig eingefräste und im Wesentlichen ununterbrochene Nut zur Aufnahme, Weiterleitung und Ableitung eines Wärmeübertragungsfluids sowie mindestens zwei Bohrungen zur Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids aufweist, wobei zwischen dem Bauteil a) und dem Bauteil b) mindestens eine den äußeren Flächenbereich kreisförmig umfassende Profildichtung angeordnet ist und die beiden Bauteile a) und b) reversibel miteinander verbunden sind.1. Reactor with a rotatably arranged about a centrally disposed and substantially vertical axis disk-shaped and temperature-controlled support member having an outer reaction surface, supply means for supplying at least one reactant to the reaction surface and internal structures for controlling the temperature of the reaction surface, and at least one separation device for collecting and removing the reaction product from the reaction surface, characterized in that the carrier element consists of two horizontally stacked components a) and b) with substantially identical surface dimensions, which are positively and tightly connected to each other during the operating time, the lower component a) on his facing the inner region of the support member top at least one surface milled and substantially uninterrupted groove for receiving, forwarding and discharging a heat transfer fluid so as having at least two holes for applying and discharging the heat transfer fluid, wherein between the component a) and the component b) at least one outer surface area circular comprehensive profile seal is arranged and the two components a) and b) are reversibly connected to each other.
2. Reaktor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das untere Bauteil a) aus Metall, einem Kunststoff oder einer Keramik und vorzugsweise aus Metall besteht.2. Reactor according to claim 1, characterized in that the lower component a) consists of metal, a plastic or a ceramic and preferably of metal.
3. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Bauteil b) aus Metall, Glas, einem Kunststoff oder einer Keramik und vorzugsweise aus Metall besteht.3. Reactor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the upper component b) consists of metal, glass, a plastic or a ceramic and preferably of metal.
4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Reaktionsoberfläche des oberen Bauteils b) glatt, geriffelt, gewellt und/oder konkav oder konvex ausgebildet ist oder solchermaßen ausgebildete Bereiche oder Mischformen daraus aufweist.4. Reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer reaction surface of the upper component b) is smooth, corrugated, corrugated and / or concave or convex or formed in such a way areas or mixed forms thereof.
5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Reaktionsoberfläche zumindest teilweise beschichtet ist, vorzugsweise mit einem wärmeleitenden und/oder einem inerten und temperaturbeständigen Polymer wie z. B. einem polymeren halogenierten ungesättigten Kohlenwasserstoff und insbesondere mit einem polymeren Tetrafluorethylen. 5. Reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer reaction surface is at least partially coated, preferably with a thermally conductive and / or an inert and temperature-resistant polymer such. As a polymeric halogenated unsaturated hydrocarbon and in particular with a polymeric tetrafluoroethylene.
6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sich zugewandten Flächen der Bauteile a) und b) mindestens einen flächenschlüssigen Bereich aufweisen und vorzugsweise mit Ausnahme des Nut- Bereiches in ihrer Gesamtheit im flächigen Kontakt miteinander stehen.6. Reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two facing surfaces of the components a) and b) have at least one area-locking area and preferably with the exception of the groove area in their entirety in area contact with each other.
7. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut spiralförmig, ringförmig oder meandrierend in die Oberseite des Bauteils a) eingefräst ist oder in Form mindestens zweier konzentrisch angeordneter Nuten vorliegt, die dann durch mindestens eine radial verlaufende Nut verbunden sind.7. Reactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one groove is spirally, annularly or meandering milled into the top of the component a) or in the form of at least two concentrically arranged grooves, which then by at least one radially extending Groove are connected.
8. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Bohrungen des Bauteils a) zur Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids zentral und benachbart zur Achse angeordnet sind.8. Reactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least two bores of the component a) are arranged to act on and discharge the heat transfer fluid centrally and adjacent to the axis.
9. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Bohrungen zur Beaufschlagung und Ableitung des Wärmeübertragungsfluids zentral und benachbart zur Achse und die andere mindestens eine Bohrung periphär am Flächenrand angeordnet sind.9. Reactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the at least two bores for supplying and discharging the heat transfer fluid centrally and adjacent to the axis and the other at least one bore are arranged peripherally on the edge of the area.
10. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile a) und b) während der Betriebszeit durch Klammern, Zwingen, Steckschrauben, Gewindestangen oder Magnete miteinander verbunden sind.10. Reactor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the components a) and b) are connected to each other during operation by brackets, clamps, push-in screws, threaded rods or magnets.
11. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Profildichtung in einer ringförmigen Nut des Bauteils a) und/oder b) verläuft.11. Reactor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the at least one profile seal in an annular groove of the component a) and / or b) extends.
12. Verwendung des Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Durchführung von Reaktionen mit beteiligten Massen- und/oder Wärmeübertragungsvorgängen.12. Use of the reactor according to one of claims 1 to 11 for carrying out reactions involving mass and / or heat transfer processes.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Reaktionsoberfläche des Trägerelements mindestens zwei Reaktanden, vorzugsweise in jeweils flüssiger Form aufgebracht werden.13. Use according to claim 12, characterized in that at least two reactants, preferably in each liquid form, are applied to the reaction surface of the carrier element.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur auf der Reaktionsoberfläche des Trägerelements mit Hilfe des Wärmeübertragungsfluids auf Temperaturen zwischen -50° C und 250° C, vorzugsweise zwischen -20° C und 220° C, bevorzugt zwischen 0 und 200° C und besonders bevorzugt zwischen 10 und 150° C eingestellt wird.14. Use according to one of claims 12 or 13, characterized in that the reaction temperature on the reaction surface of the carrier element with Help the heat transfer fluid to temperatures between -50 ° C and 250 ° C, preferably between -20 ° C and 220 ° C, preferably between 0 and 200 ° C and more preferably between 10 and 150 ° C is set.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement zumindest während der Reaktionszeit mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 2500 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise 200 bis 2000, bevorzugt 400 bis 1700 und besonders bevorzugt 800 bis 1500 Umdrehungen pro Minute rotiert. 15. Use according to one of claims 12 to 14, characterized in that the carrier element, at least during the reaction time at a rate of 50 to 2500 revolutions per minute, preferably 200 to 2000, preferably 400 to 1700 and more preferably 800 to 1500 revolutions per minute rotates.
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