PowerBaffle ermöglicht 30% Produktionssteigerung
Erfahrungen aus dem Bereich der Fungizidherstellung
Das Problem
Bei einer exothermen Reaktion war zur Steigerung der Ausbeute eine höhere Wärmeabfuhr erforderlich, welche mit herkömm-lichen Mitteln nicht erreicht werden konnte.
Der Prozeß
In einem kontinuierlichen Verfahren wird bei einem unserer Kunden ein Fungizid in einem emaillierten Rührbehälter hergestellt. Hierbei wird ein organisches Reaktionsgemisch mit Salzsäure hydrolisiert. Der Prozeß ist stark exotherm und das Abführen der exothermen Wärme ist eine für die Ausbeute bestimmende Prozessgröße.
Vorhandene Installation
Im Einsatz befindet sich ein emaillierter Rührbehälter Typ BE2500 eines Fremdherstellers.
Ein Abführen der Wärme erfolgte bislang ausschließlich über die am Rührbehälter angebrachte Halbrohrschlange.
Eine weitere Möglichkeit zur Wärmeabfuhr war an dem vorhandenen Apparat nicht gegeben.
Abbildung 1: PowerBaffle, eingebaut in einem emaillierten Rührbehälter 10m3
Externe Lösungen zur Kühlung
Bisher versuchte man die exotherme Wärme durch einen externen Produktkühlkreislauf abzuführen.
Hierbei wurde der Produktstrom mittels einer Pumpe durch einen externen Wärmeaustauscher gepumpt.
Der hohe Feststoffanteil im Produkt führte jedoch dazu, dass die eingesetzte Pumpe in sehr kurzen Abständen auf Grund von Kavitation und Abrasion sehr starkem Verschleiß ausgesetzt war und immer wieder repariert bzw. auch ausgetauscht werden musste.
Da diese Lösung mit hohen Instandhaltungskosten verbunden war, musste man nach alternativen Lösungen suchen. Ziel war es hierbei die exotherme Wärme innerhalb des Rührbehälters abzuführen, ohne den vorhandenen Rührbehälter ersetzen zu müssen.
PowerBaffle – Integrierte Lösung zur sicheren Wärmeabfuhr im emaillierten Apparat
Nach einer wärmetechnischen Betrachtung mit dem Kunden und einer thermischen Auslegung durch THALETEC fiel die Entscheidung, einen PowerBaffle einzusetzen.
Bei einem PowerBaffle handelt es sich um einen effektiven und sicheren emaillierten Wärmetauscher, der in den emaillierten Rührbehälter eingebaut ist und zugleich die Funktion des Stromstörers übernimmt.
Der PowerBaffle wird anstelle eines konventionellen Stromstörers in den Stromstörerstutzen eingesteckt und mit dem Losflansch verschraubt. Es sind keine speziellen Stutzen erforderlich. In dem beschriebenen Anwendungsfall wurde ein PowerBaffle DN200 x 1.880 mm mit einer Austauschfläche von 1,86 m² eingesetzt.
Abbildung 2: Ansicht eines PowerBaffles für einen 20.000 Liter emaillierten Rührbehälter mit einer Länge von 4400 mm
Steigerung der Produktionskapazität um 30%
Wurde bislang die Wärme nur über die Halbrohrschlange abgeführt, so erfolgt die Wärmeabfuhr jetzt über die Halbrohrschlange und den installierten PowerBaffle. Durch den höheren Wärmeaustausch konnte die Ausbeute erheblich gesteigert werden.
Die Verweilzeit des Produktes wurde von 43 auf 35 Minuten reduziert und die Produktionskapazität dadurch um 30% gesteigert.
Warum lässt sich durch einen PowerBaffle diese Steigerung erzielen?
Mit dem emaillierten PowerBaffle lassen sich Wärmeübergangskoeffizienten von 800 - 1100 W/m²K erreichen.
Vergleicht man den Wärmeübergangskoeffizienten eines emaillierten Rührbehälters mit dem k-Wert des emaillierten PowerBaffles, so ergibt sich für den PowerBaffle ein bis zu dreifach höherer Wert als bei einem Rührbehälter ohne ein solches System.
Dies bedeutet, dass ein Quadratmeter Austauschfläche des PowerBaffles einer vergleichbaren Austauschfläche von drei Quadratmetern der Wand des Rührbehälters entspricht.
Bei dieser Betrachtung bleiben die Strömungszustände und die Medien im Produktraum und in den Rohren unberücksichtigt.
Durch die Wahl eines geeigneten, dem Prozess angepassten Rührsystems lässt sich noch eine weitere Verbesserung, oftmals um weitere 20 - 30%, erzielen.
Amortisation & Kosteneinsparung
Die Investitionskosten des PowerBaffle hatten sich innerhalb einer Woche amortisiert.
Darüber hinaus spart man sich nun die Reparaturkosten für die Pumpe, die man beim externen Produktkühlkreislauf immer wieder für Reparatur und Austausch aufbringen musste.
Umrüstungszeitraum
Die Umrüstung des vorhandenen Systems, vom „alten Stromstörer“ hin zum neuen emaillierten PowerBaffle, erfolgte innerhalb von 3 Tagen.
Die Zeit beinhaltete im Wesentlichen die Demontage des alten, konventionellen Stromstörers und die Montage der neuen integrierten Lösung sowie die Anpassung der Verrohrung, um den PowerBaffle mit Kühlmedium zu versorgen.
Erfahrungen
Das PowerBaffle ist beim Kunden im jahrelangen und problemlosen Einsatz bei der Fungizidherstellung.
Anfängliche Bedenken, dass das Email auf Grund der hohen Turbulenz zwischen den emaillierten Rohren und den Feststoffen im Produkt starkem Verschleiß ausgesetzt ist, haben sich nicht bewahrheitet.
In der Zwischenzeit konnte durch den Einsatz eines weiteren PowerBaffles an einem anderen bestehenden Apparat ein weiterer Prozess optimiert werden.
Wünschen Sie weitere Informationen?
Dann senden Sie bitte eine E-Mail an process@thaletec.com oder kontaktieren Sie auch gerne einen THALETEC-Mitarbeiter in Ihrer Nähe.