Batch-Prozess

Der Chargenprozess, auch Batchproduktion, ist ein diskontinuierliches Produktionsverfahren zum Beispiel zur Synthese von Chemikalien. Hierbei ist Prozess für die Leittechnik definiert durch die DIN 19222:2001-09 als „Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System, durch die Materie, Energie oder auch Information umgeformt, transportiert oder auch gespeichert wird“.

„Chargenprozess (batch process): Ein Prozess, der zur Herstellung von abgegrenzten Stoffmengen führt, indem Mengen von Einsatzstoffen unter Nutzung einer oder mehrerer Einrichtungen innerhalb eines abgegrenzten Zeitraums einer geordneten Folge von Prozessaktivitäten unterzogen werden.“

ISA,IEC: ANSI/ISA-88 Abs. 3.7

Batchprozess (englisch „batch“: Stapel) ist ein in der Reaktionstechnik etablierter Begriff. Man bezeichnet damit Prozesse, die als „Stapel“, das heißt streng nacheinander, abgearbeitet werden. Die Batchproduktion ist ein Spezialfall der diskontinuierlichen Produktion. Dabei wird eine durch das Fassungsvermögen eines Produktionsgefäßes (z. B. Hochofen, Reaktor, Mischer) begrenzte Materialmenge als Ganzes dem Arbeitssystem zugeführt und ihm als Ganzes nach Abschluss des Produktionsprozesses entnommen. Das Gegenstück zur chargenweisen Handhabung ist ein kontinuierlicher Prozess.

In der chemischen Industrie bedeutet Batchproduktion, dass das Produkt durch ein oder mehrere Reaktoren läuft und dort solange verbleibt, bis die Reaktion abgelaufen ist und der nächste Produktionsschritt vollzogen werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Zeitlicher Ablauf

Ein typischer Batch-Prozess hat folgenden zeitlichen Ablauf:

  • vollständige Befüllung des Reaktionsgefäßes mit den Ausgangsstoffen (Edukte)
  • Reaktion der Edukte, deren Konzentration kontinuierlich fällt, zu Produkten, deren Konzentration kontinuierlich ansteigt. (siehe auch Stöchiometrie)

Konzentrationsverläufe im Batch-Prozess während der Reaktionsphase

  • Entleerung des Reaktionsgefäßes und Weiterleitung der Produkte zum Downstream-Prozess
  • Vorbereitung des Reaktionsgefäßes auf die nächste Befüllung (Reinigung, Wartung)

Chargenverfahren: kontinuierlich und sequentiell

In manchen Anwendungen wird der Chargenprozess zur Herstellung kleinerer Produktmengen verwendet (zum Beispiel in Miniplants). Für Großanlagen entwickelt man wenn möglich ein kontinuierliches Verfahren, da dieses eine höhere Produktivität durch geringere Stillstandszeiten aufweist.

Richtwerte Chargenverfahren kontinuierliches Verfahren
Kapazität niedrig mittel bis hoch
Phasenzustand fest flüssig und/oder gasförmig
Temperatur niedrig hoch
Druck niedrig hoch
Produkt Spezialprodukte Großprodukte
Flexibilität groß klein

Quellen

  • Hans-Otto Günther, Horst Tempelmeier: Produktion und Logistik. 7. Auflage. Berlin (Springer) 2007, ISBN 978-3-540-74152-7.

Siehe auch


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