Um die Leistungsfähigkeit eines Rührwerks für einen bestimmten Prozess zu optimieren, müssen zunächst die spezifischen Prozessziele definiert werden. Dann kann der Mixer entwickelt werden, der diesen Zielen entspricht. Im Falle von Hydrierverfahren ergibt die Überprüfung des Prozesses mehrere Ziele des Mischverfahrens wie Aufrechterhaltung einer einheitlichen Temperatur und eine gleichmäßige Verteilung der verschiedenen Phasen im gesamten Behälter. Ein weiteres Ziel ist eine gleichmäßige Verteilung des Katalysators in der gesamten Flüssigkeit. Bleibt der Katalysator am Boden des Rührbehälters oder wird er in Folge von Stufeneffekten zwischen den Rührblättern schlecht verteilt, ist die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit, dem Wasserstoff und dem Katalysator nicht optimal. Der Mischer ist auch für eine Reduzierung der Größe der Wasserstoffblasen und ihre gleichmäßige Verteilung innerhalb des Behälters sowie eine Maximierung des Gashaltevermögens der Flüssigkeit zuständig. Und schließlich dient das Rührorgan der erneuten Aufnahme von Wasserstoffgas aus dem Gasraum im Behälter in die Flüssigkeit und dadurch der Verbesserung der Wasserstoffverwertung in Dead-End-Systemen. Optimale Ergebnisse können erzielt werden, wenn diese Ziele bei der Konstruktion des Mixers und insbesondere bei der Wahl der Rührblätter berücksichtigt werden.
Gasverteilung, Feststoffverteilung, gleichmäßige Temperatur und Homogenität sind zeitlich befristete, strömungsgeregelte Anwendungen. Das bedeutet, dass das gewünschte Prozessergebnis erreicht wird, sofern der Rührer für eine ausreichende Bewegung der Flüssigkeitsmenge im Behälter sorgt. Es ist nachgewiesen, dass das wirksamste Rührblatt für strömungsgeregelte Anwendungen ein Axialrührer ist. Die meisten Axialrührer sind jedoch so ausgelegt, dass sie sich nicht so gut für Verfahren mit Gasen eignen. Deshalb werden bei Anwendungen mit Gasdispersion normalerweise radiale Scheibenrührer mit mehreren Rührblättern und einer Scheibe eingesetzt. Diese Rührer eignen sich zwar ausgezeichnet für Anwendungen mit Gas, stellen aber letztendlich einen Kompromiss zugunsten der Gasdispersion und zum Nachteil der Anforderungen strömungsgeregelter Anwendungen dar.
Bei den konventionellen Rührerkonfigurationen in Hydrieranlagen handelt es sich meist um Scheibenrührer mit mehreren Rührblättern. Der als Universalrührer entwickelte Scheibenrührer mit seinem radialen Strömungsbild wird heute fast ausschließlich in Gas-Flüssig-Systemen eingesetzt. Neben einem relativ hohen Energieverbrauch besitzt dieser Rührer aufgrund seiner konstruktiven Ausführung noch weitere Nachteile. Es gibt eine Hauptströmungsrichtung in radialer Richtung. Dies führt zu einer Aufteilung des Strömungsbildes in verschiedene Felder (Abb. 1). Dieses Merkmal ist ein charakteristisches Problem für alle radialen Rührer mit mehreren Rührblättern und führt zu längeren Mischzeiten, schlechter Feststoffsuspension und schlechter Verteilung des aufgelösten Wasserstoffs. Des Weiteren werden die Gasblasen in einem System mit Radialströmung zunächst vom unteren Rührblatt verteilt. Dann strömen sie strahlenförmig zur Behälterwand, entlang der sie sich nach oben bewegen und das System verlassen. Auf diese Weise kann das Gas nicht gleichmäßig verteilt werden, da es von der Wirkung der oberen Rührblätter relativ wenig profitiert. Die mit Hilfe eines Scheibenrührers auf die Flüssigkeit übertragene Energie nimmt bei zunehmender Gasmenge ab. Dies führt zu einer schlechten Ausnutzung der verfügbaren Motorleistung. Da der Stoffaustauschkoeffizient von der Geschwindigkeit der Luftzufuhr und der Leistung je Volumeneinheit abhängig ist, führt dies zu einem reduzierten Stoffaustauschpotential.
