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Rührsysteme

Axial fördernde Rührsysteme sorgen für mehr Produktqualität in World Scale-Anlagen

| Autor/ Redakteur: Dr. Bernd Nienhaus
Der Autor ist Senior Process Engineer bei der Ekato Rühr- und Mischtechnik Gm / Manja Wühr

In der Produktion von Polymeren geht der Trend zu immer größeren Anlagen. Um die Produktivität und die Produktqualität auch großer Reaktoren sichern zu können, haben sich axial fördernde Rührsysteme bewährt. Der Beitrag stellt das System und seine Vorteile vor.

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Abb. 1: Mit CFD berechnete Stromlinien in Perlpolymerisations-Großreaktoren
Abb. 1: Mit CFD berechnete Stromlinien in Perlpolymerisations-Großreaktoren
( Bild: Ekato )

Die Polymerisationsreaktion ist chemisch und physikalisch komplex, daher sind im gerührten Reaktor gleich mehrere Rühraufgaben simultan zu lösen. Dispergieren, Homogenisieren und Suspendieren bei gleichzeitig hoher Wärmeabfuhr definieren das Prozessergebnis. Somit hängen Produktivität und Produktqualität des gesamten Prozesses direkt vom Rührsystem im Reaktor ab.

Bei allen Massenchemikalien und insbesondere in der Polymerherstellung besteht ein Trend zu immer größeren Produktionsanlagen, um die „Economies-of-Scale“ zu nutzen. Eine große Anlage ist hinsichtlich Investitions- und Betriebskosten immer günstiger als mehrere kleine mit gleichem Gesamtausstoß. So müssen Polymerisationsreaktoren, um wirtschaftlich betrieben werden zu können, ebenfalls immer größer ausgelegt und gebaut werden. Um aber den Straßentransport der Reaktionsbehälter noch ermöglichen zu können, werden diese gleichzeitig immer schlanker und höher.

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Zentrale Parameter für die Produktqualität sind bei der Perlpolymerisation – mit der wichtige Polymere wie PVC, EPS oder PMMA hergestellt werden – die Partikelgrößenverteilung sowie häufig auch die Porosität des Endproduktes. Idealziel wäre monodisperses Material. Generell kann man konstatieren: Je enger die Partikelgrößenverteilung im gewünschten Zielgebiet, umso lukrativer lässt sich das Material vermarkten. Diese Zielsetzung ist mit hohen Anforderungen an das Rührsystem verbunden:

  • zunächst muss das Monomer möglichst gleichförmig in Wasser dispergiert werden, damit sich Tropfen bilden (enge Tropfengrößenverteilung);
  • das Material soll im großen Maßstab über den gesamten Kessel möglichst homogen erzeugt werden (kleine Temperatur- und Konzentrationsgradienten);
  • dementsprechend darf sich auch keine separate Monomerphase an der Oberfläche bilden;
  • die entstehenden Polymerperlen sind entsprechend homogen zu suspendieren;
  • die Reaktionswärme ist über die Behälterwand abzuführen – sofern dies nicht über Verdampfungskühlung und entsprechende Kondensatoren geschieht.

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Manja Wühr

Manja Wühr

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