Horizontalschälzentrifuge Fest-Flüssig-Trennung: So integrieren Sie Neuentwicklungen erfolgreich in Altanlagen

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Prummer / Anke Geipel-Kern

Es muss nicht immer eine ganz neue Anlage sein, auch in Altanlagen steckt eine Menge Optimierungspotenzial – vor allem wenn es um die Erhöhung der Produktionskapazität geht. Mit Blick auf diese Anforderung haben die Experten von KMPT für einen Hersteller von Pflanzenschutzwirkstoffen die Fest-Flüssig-Trennung modernisiert.

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Kernstück der modernisierten Fest-Flüssig-Trennstufe ist eine Horizontal-Schälzentrifuge Typ BW 1250 H, Baujahr 1993, des Herstellers Buckau-Wolf.
Kernstück der modernisierten Fest-Flüssig-Trennstufe ist eine Horizontal-Schälzentrifuge Typ BW 1250 H, Baujahr 1993, des Herstellers Buckau-Wolf.
( Bild: Buckau-Wolf )

Die Fest-Flüssig-Trennung ist zwar eine seit langem etablierte Technik, aber auch in Erprobtem stecken durchaus noch Verbesserungsmöglichkeiten. Das zeigen sowohl die im Hinblick auf Durchsatz und Qualität optimierten Baureihen der von KMPT gebauten Krauss-Maffei-Horizontal-Schälzentrifugen als auch ein Projekt, das KMPT für einen Hersteller von Pflanzenschutzmitteln durchgeführt hat. Dabei haben die Verfahrensingenieure des Vierkirchner Unternehmens bestehende Anlagen mit neuen Funktionsgruppen umgerüstet.

Das Modernisierungsprojekt

Es geht um eine Versuchsanlage zur Verfahrensentwicklung für Wirkstoffe und Zwischenprodukte. Mittlerweile ist der Maschinenpark veraltet und es fehlen Kapazitäten.

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In einem Teilbereich der Anlage werden Verfahren für die Produktion von Wirkstoffen aus den Produktgruppen Herbizide, Insektizide und Fungizide entwickelt sowie Vorprodukte intern weiterverarbeitet. Deshalb kann die Anlage viele verschiedene Einsatzstoffe verarbeiten und muss flexibel sein, was die Produktionsverfahren und -mengen angeht. Vom Technikumsmaßstab bis hin zur Großkampagne ist alles möglich.

Allerdings haben die Kapazitäten nicht mit der größeren Auslastung Schritt gehalten, deshalb war eine Modernisierung der Fest-Flüssig-Trennstufe erforderlich. Kernstück dieser Trennstufe sind eine aus einem anderen Werk überführte Horizontal-Schälzentrifuge Typ BW 1250 H, Baujahr 1993, des Herstellers Buckau-Wolf sowie ein Nutschfilter mit einem Volumen von zwei Kubikmetern.

Häufig wechselnde Produkte mit stark unterschiedlichen Produkteigenschaften machten ein Eingreifen des Anlagenpersonals in den Betrieb der Zentrifuge und ein Reinigen der Zentrifuge bei geöffneter Tür notwendig. Geringe Maschinenauslastung und ein hohes Kontaktrisiko mit Gefahrstoffen waren die Folge.

Ziel des Kunden war es deshalb, zum einen den Automatisierungsgrad und die Betriebssicherheit der Zentrifuge zu erhöhen und zum anderen die Exposition des Personals mit Emissionen (gesundheitsgefährdende Dämpfe, Flüssigkeiten und Feststoffe) zu vermeiden.

KMPT erarbeitete hierzu ein Modernisierungskonzept, das es ermöglicht, das Fremdfabrikat mit selbstentwickelten Funktionsbaugruppen nachzurüsten.

Restschichtentfernung

Herzstück jedes Filtrationsprozesses der Fest-Flüssig-Trennung bildet die Trennschicht. Sie fungiert als Rückhaltemedium für den Feststoff und muss gleichzeitig ausreichend durchlässig für die Flüssigphase sein. Bei Schälzentrifugen baut sich diese Trennschicht durch den sedimentierenden Feststoff selbst auf. Ein in der Zentrifugentrommel liegendes Filtermedium (Kunststoff- oder Metallgewebe) hält bei der ersten Füllung die Feststoffteilchen zurück und baut damit die Trennschicht auf.

Die so erzielten Trennschärfen liegen weit über denen von handelsüblichen Filtergeweben. Nach den Verfahrenschritten „Füllen“, evtl. „Waschen“ und „Zwischenentfeuchten“, „Trockenschleudern“ und „Feststoffaustrag (Schälen)“ verbleibt diese Trennschicht als so genannte Restschicht in der Zentrifugentrommel. Damit ist die maximal mögliche Trennschärfe für die nachfolgenden Zentrifugenzyklen gesichert.

Ab einer bestimmten Chargenzahl und Korngröße wird der Filtrationswiderstand durch das verdichtete Schüttgut allerdings so hoch, das die Filterleistung sinkt. Dann muss die Restschicht regeneriert oder komplett erneuert werden – in der vorliegenden Anlage erfolgte dieser Vorgang manuell durch die geöffnete Zentrifugentür.

Eine Automatisierung dieses Vorgangs ist durch das pneumatische Verfahren möglich, das ohne großen Aufwand nachgerüstet werden kann. Im vorliegenden Fall ist die bestehende Horizontalschälzentrifuge mit Trommeldurchmesser von 1250 Millimetern auf diese Weise nachgerüstet worden. Platz für die Nachrüstung bot die überdimensionierte Fenster-Öffnung an der Zentrifugentür. Hierzu wurde ein Kombiflansch passend für die Aussparung des alten „Fensters“ entwickelt, der sowohl die Ablassvorrichtung als auch ein zusätzliches Standard-Schauglas mit Spülungseinrichtung aufnehmen kann.

Die Funktionsfähigkeit und der benötigte Gasdruck haben die KMPT-Verfahrensingenieure im Vorfeld verifiziert: Das geschah mit KMPT-eigenem Versuchsequipment mittels On-Site-Versuchen an der Zentrifuge.

Die Restschichtentfernung erfolgt folgendermaßen: Während der oszillierenden Bewegung des Düsenrohres wird die Restschicht über die gesamte Trommellänge durch Druckstöße bei minimalem Druckgasverbrauch aufgebrochen und über die eingeschwenkte Schälvorrichtung aus der Zentrifuge ausgetragen. Der üblicherweise für diese Art der Restschichtentfernung notwendige Druck von 6 bar konnte durch das betriebseigene Druckgasnetz nicht zur Verfügung gestellt werden. Daher hat KMPT eine Druckgaserhöhung für Ex-Bereich Atex-Zone 1 von 2,5 bar auf 6 bis 8 bar spezifiziert und erfolgreich in Betrieb genommen.

Optimiertes Füllrohr

An der Zentrifuge wurde auch der Produkteintrag über das Füllrohr optimiert, da ältere Systeme die Produkte nicht homogen in der Zentrifugentrommel verteilen. Neue Füllrohre verfügen über eine selbstregulierende Füllklappe und gewährleisten eine optimale Füllverteilung auch bei unterschiedlichen Zulaufbedingungen. Neben den Verteilerstegen am Bodenblech des Füllrohres sorgt vor allem das flexible Federblech auf der Füllrohroberseite für eine optimale Verteilung der Suspension. Je nach Zulaufbedingung stellt sich aufgrund der Druckdifferenzverhältnisse selbstregulierend ein optimaler Spalt an der Austrittsöffnung ein, sodass die Suspension unabhängig von der Fließgeschwindigkeit über die gesamte Breite des Füllrohres verteilt wird.

Für die Nachrüstung dieses Füllrohres war eine Anpassung der Rohrleitungsgeometrie innerhalb des Verfahrensraumes notwendig, um den Flansch des vorhandenen Füllrohres weiter verwenden zu können und weitere Einbauten nicht zu stören. Jetzt ist es möglich, die Zentrifuge bei allen normalen Produktionsbedingungen automatisiert zu betreiben. Inhomogene Feststoffverteilungen versetzen die Zentrifuge nun nicht mehr in unerwünschte Schwingungen. Auch Zulaufrate, Fülldruck oder Fülldrehzahl brauchen nicht mehr manuell nachgeregelt werden.

Der Autor ist Leiter Kundendienst und Beratung bei KMPT.

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