Gas-Feststoff-Reaktionen im Test

Wirbelschicht-Prozesstechnik: Neue Anwendungen und Versuchsanlagen auf der Powtech

  • ulian Nienhaus (l.) und Natalya Prodan sind Experten für die Wirbelschicht-Prozesstechnik bei Schwing Technologies. © Schwing Technologies GmbHulian Nienhaus (l.) und Natalya Prodan sind Experten für die Wirbelschicht-Prozesstechnik bei Schwing Technologies. © Schwing Technologies GmbH

Bei Schwing Technologies stehen thermochemische Umsetzungen von pulver­förmigen Partikeln, granulierten Feststoffen oder Komponentengemischen für die Lebensmittel-, Chemie-, Kunststoff-, Kosmetik-, Pharma- und Energie-Industrie im Focus. Jüngstes Beispiel ist das Forschungsprojekt Twist, für das der Hersteller aus Neukirchen-Vluyn gemeinsam mit der TU München thermochemische Energie­speicher-Technologie für industrielle Langzeitspeicher in der Stromerzeugung entwickelt. Für diese und viele weitere Anwendungen garantieren die wartungsarmen und energieeffizienten Wirbelschichtreaktoren eine kontrolliert einheitliche, reproduzier­bare und effiziente Materialbearbeitung bis zu 1.100 °C.

Für Versuchszwecke testet Schwing gemeinsam mit interessierten Kunden neue Verfahren in 4 bis 120 L Reaktoren – unter anderem in einem Druckreaktor.
Sicheres Scale-up
Versuchsanwendungen beginnen üblicherweise mit einem Labortest (Phase 1). Hier prüfen die Experten, mit welcher Gasverteilerkonfiguration sich das individuelle Material fluidisieren lässt, um im Anschluss die Fluidisierungsparameter festzulegen. Diese erste Analyse ist die Basis für weitere Versuche unter Reaktionsbedingungen, sogenannte Bench-Scale-Tests (Phase 2). Sie sind Machbarkeitsstudien und legen den Grundstein für mögliche weitere Optimierungsversuche in Scale-up-Pilotanlagen (Phase 3). Ob die Technologie skalierbar ist, zeigen diese Versuche und geben die nötige Sicherheit, um später weitere Scale-ups der Technologie durchführen zu können (Proof of Concept). Im finalen Schritt (Phase 4) dreht sich alles um das Design der Produktionsreaktoren, die stets individuell auf die spezifischen Kundenbedürfnisse angepasst werden. Nach Bedarf lassen sich die Wirbelschicht-Pilotreaktoren bei Schwing auch zur Auftragsherstellung nutzen.

Vorteile der Wirbelschicht-Prozesstechnik
Die besonderen Vorteile der Wirbelschicht-Prozesstechnik sind ihre ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften. Sie verwandeln das Verhalten der einzelnen Teilchen hin zu einem aktiv mischenden und flüssigkeitsähnlichen Feststoff-Gas-Gemisch. Das Anlagendesign ermöglicht ein sanft mischendes und nicht abrasives Feststoffbett in einem gasreichen Milieu.

Das gelingt vor allem durch eine proprietäre Gasverteilerplatte. Sie ist speziell auf das jeweilige Material konfiguriert und bietet eine große Austauschfläche zwischen Gas und Feststoffen. Vorteile sind die energieeffiziente Umwandlung, die hohe Gasnutzung und Produktgewinnung. Dazu nutzen die Experten unterschiedliche Reaktions- und Inertgase, wie z.B. Luft, O2, N2, H2, NH3, SO2, CO2, Ar, Cl2, H2O(g), Acetylen, Erdgas oder führen chemische Gasphasenabscheidungen (CVD) in einer Kohlenwasseratmosphäre in Atmosphären bis 1.100 °C durch. Wenn Metallverbindungen und -vorstufen eine einheitliche Verarbeitung und homogene Qualität erfordern, dann ist der Schwing Wirbelschicht-Prozessreaktor eine sehr interessante Alternative etwa zu Drehrohr-, Schacht-, Schalen- oder Schuböfen. Dieses Anlagenkonzept ist auch übertragbar auf Reaktoren mit erhöhten Drücken.

Individuelle Lösungen für verschiedenste ­Anwendungen
Vom Nutzen der Wirbelschicht-Prozesstechnik haben sich Kunden z. B. aus der Chemie und Spezialchemie mit sehr individuellen Anwendungen wie Aktivierung und Recycling von Katalysatoren, Schwefelsäure-Herstellung, Gasreinigung, Stickstoff-Gewinnung oder Wasserstoff-Erzeugung überzeugen lassen.

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Schwing Verfahrenst. GmbH
Oderstr. 7
47506 Neukirchen-Vluyn
Telefon: + 02845 930 0

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