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Rührtechnik

Den Standard weitergedacht: Produktivität und Produktqualität verbessern mit spezialisierten Rührsystemen

| Autor/ Redakteur: Ryuichi Yatomi, Haruyuki Nishimi, Masafumi Kuratsu, Shoji Morinaga und Hiro Horiguchi* / M.A. Manja Wühr

Wenn der Standard – sei er auch noch so gut – nicht mehr ausreicht, gilt es sich zu spezialisieren. Dies haben jetzt japanische Mischtechnik-Experten beherzigt und für drei Anwendungen neue Lösungen auf Basis des Standardmodells entwickelt.

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Drei neu entwickelte Rührsysteme steigern die Produktivität in der petrochemischen Industrie.
Drei neu entwickelte Rührsysteme steigern die Produktivität in der petrochemischen Industrie.
(Bild: © IndustryAndTravel - stock.adobe.com)

Die petrochemische und chemische Industrie kommt nicht umhin die Produktivität zu steigern. Zudem muss sich die petrochemische Industrie heute diversen Aufgaben stellen, wie höherer Produktqualität, Bereitstellung mehrerer Produkttypen oder verbesserte Betriebseffizienz (1). So steigen auch die Anforderungen in der Misch- und Reaktionstechnik. Vor diesem Hintergrund hat der Technologie-Konzern Sumitomo Heavy Industries Process Equipment seine Standard-Rührsysteme Maxblend für drei Anwendungen überarbeitet.

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Für große Füllhöhen

Das Verhältnis Höhe der Flüssigkeit zu Tank/Durchmesser [H/D] eines Mischbehälters wird oft so gestaltet, dass es im Bereich zwischen 1,0 und 1,5 liegt, um die gleichmäßige Durchmischung der oberen und unteren Flüssigkeitsbereiche im Behälter zu erleichtern. Dies gilt ebenfalls für den Standard-Maxblend (2) bei einem H/D-Verhältnis kleiner als 1,5. Bei einem H/D-Verhältnis über 1,5 erschwert die Verminderung der umlaufenden Strömungsgeschwindigkeit, bei ihrer vertikalen Wanderung innerhalb des Behälters, die gesamte Flüssigkeit in nur einem Strömungsprofil von unten nach oben zu durchmischen. Außerdem entstehen weitere Probleme, wie hoher Energieverbrauch, der für die gleichmäßige Durchmischung verbraucht wird, sowie unerwünschte Reaktionen durch einen ungleichen Mischungszustand.

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Merkmale des M/B-R:

  • Verbesserte Radial- und Zirkulationsströmung am Boden des Behälters: Der Durchmesser des Bodenrührers wurde auf das 1,2- bis 1,6-fache vergrößert, um den radialen Austrag und die umlaufende Strömung am Behälterboden zu verbessern.
  • Verbesserung der Förderwirkung der Aufwärtsströmung entlang der Behälterwand aufgrund einer veränderten Gitterform: Eine konische Form wird verwendet, um die um das Gitter auftretende Strömung mit einer fördernden Aufwärtsströmung entlang der Behälterwand zu versehen, welches für eine bessere Verbindung der oberen und unteren Teile der zirkulierenden Strömung innerhalb des Behälters sorgen soll.
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Leistungsbewertungstest: Mittels eines vierstufigen Vierblatt­rührers als Maßstab, was ein typisches, mehrstufiges und häufig genutztes Rührorgan ist, wurde eine Leistungsbewertung des M/B-R-Modells mit den hohen Füllbedingungen im Vergleich erstellt. Gemessen wurde die komplette Mischzeit einer Iodometrie-Entfärbungsreaktion (Färbungsmittel: Entfärbungsmittel = 1:1,25) mit demselben Leistungseintrag. Während der mehrstufige Rührer signifikante Konzentrationsungleichheiten entlang der vertikalen Richtung des Behälters während des Entfärbungsprozesses verursachte, förderte der M/B-R die Entfärbung im Behälter gleichmäßig und er benötigte für den gesamten Mischvorgang unter denselben Strombedingungen maximal halb so viel Zeit wie der mehrstufige Rührer. Der Test bestätigte, dass der M/B-R einen einzigen Zirkulationsstrom formte, welcher die gesamte Fläche des Behälters auf ein H/D-Verhältnis von 2,5 vergrößerte und dabei eine gleichmäßige Durchmischung mit maximal der Hälfte des von dem mehrstufigen Rührers benötigten Leistungseintrags erzielte. Dies bringt einige Vorteile mit sich: etwa die Vergrößerung der Wärmetransferfläche pro Volumeneinheit durch den Einsatz eines Behälters mit einem hohen H/D-Verhältnisses, Erhöhung der Verweilzeit in der Zufuhr von Gas, Verringerung des Montagebereichs und Reduzierung der Behälterdicke unter hohem Druck.

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