Feststoffe sind häufige Bestandteile chemischer Reaktionen und stellen hohe Anforderungen an die Rührtechnik sowie den Verschleißwiderstand der Apparatebestandteile. Je nach Dichteverhältnis zwischen dem Fluid und dem Feststoff, sind die Partikel vom Boden aufzuwirbeln, in Schwebe zu halten oder aufschwimmende Partikel von der Flüssigkeitsoberfläche einzurühren. Beide Szenarien bedingen unterschiedliche Rühr- und Stromstörersysteme.

Werden Feststoffpartikel schnell aufgewirbelt und wird eine qualitativ hochwertige Partikelverteilung erreicht, resultieren große Reaktionsflächen und somit eine hoher Massetransport zwischen den an der Reaktion beteiligten Stoffen. Kurze Prozesszeiten sind der effektivste Weg zur Steigerung der Produktivität und Reduzierung der Betriebskosten.
 

Die SoliSus-Turbine – höchst wirkungsvoll

Die THALETEC SoliSus (Solid Suspension)-Turbine stellt weltweit den ersten Rührer in der emaillierten Branche dar, der explizit auf Suspensionsprozesse spezialisiert ist. Hohe Impulskräfte generieren eine schnelle Aufwirbelung und eine ausgezeichnete Partikelverteilung. Typische Partikelansammlungen unter dem Rührer und an der Bodenkrempe sind minimiert. Dank der hohen Pumpwirkung sowie dem verschleißarmen Design (geringe Scherwirkung) ist die SoliSus ebenso ein ausgezeichneter Rührer für das Homogenisieren sowie Kristallisieren schon bei geringeren Drehzahlen. Zudem bewirkt sie einen hohen Wärmetransport.
 

Design der SoliSus

Wird das Design der SoliSus betrachtet, fallen verschiedene konstruktive Aspekte auf, die eine Partikelaufwirbelung positiv beeinflussen. Die SoliSus stellt einen bodennah laufenden Rührer dar, sodass auch Restmengen gerührt werden können. Die Unterkante der SoliSus folgt dabei der Kontur des Behälterbodens (Klöpperboden oder Korbbogenform) (Abbildung 1). Somit wirkt über einem großen Durchmesser ein bodennaher Rührer, sodass Partikelansammlungen unterhalb des Rührers und der Welle minimiert sind.

Generell weist die SoliSus ein relativ großes Durchmesserverhältnis (Rührer- zu Behälterdurchmesser) auf und besitzt verbreiterte Flügelenden. Die Flügelspitzen selbst enden unterhalb des Stromstörers. Da an den Flügelspitzen die höchsten Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt werden, bewirken die zuvor genannten drei Aspekte in einem großen Bereich hohe Impulskräfte auf die Partikel – auch schon bei niedrigen Drehzahlen. Partikelansammlungen an der Bodenkrempe werden minimiert (Abbildung 2). Ferner bewirkt ein großer Rührerdurchmesser eine hohe Pumpwirkung im Reaktor. Ein effizientes Rühren bei geringer Drehzahl spart Energiekosten. Eine hohe Pumpwirkung reduziert weiterhin Mischzeiten (Homogenisieren) und bewirkt einen guten Wärmeübergang.

Zur Erzielung eines hohen Verschleißwiderstandes wird die SoliSus ausschließlich mit der Email-Art ABRISIST (K028) emailliert. ABRISIST weist aufgrund seiner Zusammensetzung einen doppelt so hohen Verschleißwiderstand gegenüber einem Standard-Email auf. Um den auftreffenden Partikeln einen geringen Aufprallwinkel zu bieten, weist die SoliSus über die gebogenen Flügel ein verschleißminderndes Design auf (Abbildung 3). Infolge des zum Außendurchmesser hin abnehmenden Aufprallwinkel wird der Prallverschleiß reduziert und in den weniger kritischen Gleitverschleiß überführt.

Umfangreiche numerische und experimentelle Analysen zeigen das überlegende Suspensionsverhalten der SoliSus gegenüber allen bisherigen Suspensions-Rührern auf. Partikel werden bis zu 88 % schneller aufgebwirbelt und die Qualität der Partikelverteilung ist bis zu +140 % höherwertiger bei gleichem Leistungseintrag (Abbildung 4).

Ebenso ist die spezifische Pumpwirkung (erzeugter Volumenstrom pro Leistungseintrag) bis zu 122 % höher gegenüber anderen Suspensions-Rührern (Abbildung 5). Anwender können somit kürzere Mischzeiten und einen besseren Wärmeübergang erzielen oder die Rührerdrehzahl kann bei gleichem Prozessverhalten reduziert und somit Betriebskosten gesenkt werden.

Analysen zum Mischverhalten zeigen ein ähnliches Bild, sodass bei Homogenisierungsprozessen (flüssig/flüssig) die Mischzeit um bis zu 33 % reduziert werden kann. Hinsichtlich der Scherwirkung befindet sich die SoliSus auf dem Niveau einer UFT (K173), die u.a. für Kristallisationsprozesse eingesetzt wird. Dementsprechend kann bei niedrigen Rührdrehzahlen die SoliSus auch für Kristallisationsprozesse bei gleichzeitig hoher spezifischer Pumpwirkung eingesetzt werden.
 

Zusammenfassung

Die SoliSus weist ein spezielles Design auf und generiert eine schnelle sowie schonende Partikelaufwirbelung. Eine ausgezeichnete und homogene Partikelverteilung ermöglicht einen hohen Massetransport für chemische Reaktionen. Partikelansammlungen unterhalb des Rührers sowie an der Bodenkrempe sind minimiert. Die hohe spezifische Pumpwirkung erzeugt hohe Impulskräfte auf die Partikel, reduziert Mischzeiten und erhöht den Wärmeübergang. Restmengen können aufgrund des bodennahen Laufs gerührt werden. Die geringe Scherwirkung ermöglicht ebenso den Einsatz für Kristallisationsprozesse. Sie haben weitere Fragen zu der THALETEC SoliSus oder allgemein zur Wärme- oder Rührtechnik? Kontaktieren Sie uns einfach per Mail unter process@thaletec.com.