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Feststoffe – Solids Processing

Optimierung von Feststoffprozessen

| Redakteur: Sabine Mühlenkamp

Freuen sich über die erfolgreiche Umsetzung des gemeinsamen Projekts: Dr. Lars Frye (l.) und Wolfgang Korzeniewski
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Freuen sich über die erfolgreiche Umsetzung des gemeinsamen Projekts: Dr. Lars Frye (l.) und Wolfgang Korzeniewski (Bild: Bayer Technology Services)

Viele Produkte der chemischen Industrie sind Feststoffe – und als solche oft gar nicht so leicht zu handhaben. Bei Bayer Technology Services berät ein eigenes Team rund um das „Solids Processing“. Mit dieser Unterstützung ließ sich die Produktivität einer Anlage für Pflanzenschutz um 25 Prozent steigern.

Wie lagert man Pulver in Silos, ohne dass es verklumpt oder Austragsprobleme verursacht? Wie handhabt man Staub bildende Substanzen in der Produktion? Wie befreit man ein bestimmtes Produkt optimal von der restlichen Feuchtigkeit? Das sind typische Fragen, mit denen sich Kunden an Dr. Lars Frye und sein Team wenden. „Solids Processing“ heißt die Gruppe, die er bei Bayer Technology Services leitet.

Anfang 2012 fragte Bayer Crop Science an. „Könnt ihr uns helfen, die Effizienz in unserem Betrieb im indischen Himatnagar zu steigern?“, erkundigte sich Wolfgang Korzeniewski, der damals bei Bayer Crop Science sechs asiatische Formulierbetriebe technisch betreute. Üblicherweise enthalten solche Formulierungen neben den eigentlichen Wirkstoffen noch zahlreiche Hilfsstoffe. Bei Produkten für die Landwirtschaft sind das z.B. Substanzen, die eine gute Verteilung der Wirkstoffe in einer Spritzbrühe sicherstellen. Oder die nach dem Versprühen für eine gleichmäßige Benetzung der Pflanzenblätter sorgen. In Himatnagar formuliert Bayer Crop Science Granulate für Insektizide. Weil der Bedarf an solchen Produkten zuletzt vor allem auf Kaffee- und Zuckerrohrplantagen stark zugenommen hatte, wollte das Unternehmen die Produktion ausweiten.

Kernstück der Anlage ist ein Wirbelschichtgranulator, in dem eine flüssige Aufschlämmung aller Inhaltsstoffe eingesprüht, danach permanent fein verwirbelt und dabei im heißen Luftstrom getrocknet. Während die Flüssigkeit mit der Zeit verdampft, bildet das körnige Granulat im unteren Bereich ein so genanntes Wirbelbett aus. Nach dieser Trocknung werden die Körner in eine Siebmaschine überführt, um dort alle unerwünschten Partikelgrößen abzutrennen. Dann folgt die nächste Charge.

Als Lars Frye den Granulator das erste Mal besichtigte, hatte dieser eine Kapazität von etwa vier Chargen pro Tag. „Wir wollten aber eine Charge mehr“, sagt Wolfgang Korzeniewski. Eine Steigerung um satte 25 Prozent. „Die indischen Kollegen dachten zunächst, dass es vor allem beim Trocknungsvorgang Spielraum für eine Beschleunigung geben müsste“, erinnert sich Frye. Er selbst glaubte allerdings, dass man auch den Schritt danach optimieren könnte – also das Überführen des Granulats in die Siebmaschine. Üblicherweise erfolgt dies durch einen dicken Schlauch, an dem über ein Saugfördersystem ein Unterdruck angelegt wird. Doch aus Zeitgründen leerten die Kollegen in Himatnagar den Granulator mechanisch. Dabei wurde der untere Teil des Granulators einfach abmontiert und das Produkt manuell in die Siebanlage gefüllt. Der Vorteil: Noch während des Siebens kann im Granulator bereits mit der nächsten Charge begonnen werden, indem dort einfach ein zweites Unterteil montiert wird. Dieses Vorgehen läuft wegen der hohen Sicherheitsvorkehrungen beim offenen Umgang mit der hochkonzentrierten Formulierung sehr sorgfältig ab und ist deshalb recht aufwändig.

Neue Anordnung der Anlagen

Frye überlegte deswegen, ob man das zeitlich entkoppelte Sieben vielleicht mit einem beschleunigten Absaugen des Granulats kombinieren könnte. Ihm war aufgefallen, dass der Schlauch zum Saugfördersystem einige Meter in die Höhe führte. Was wäre, wenn man die gesamte Weiterverarbeitung mitsamt der Siebanlage in die Etage darunter verlegen würde? Das vorhandene zweite Unterteil des Granulators ließe sich als Zwischenbehälter nutzen, sodass auch dann sofort die nächste Charge starten könnte. Und vor allem könnte der Schlauch dann mit etwas Gefälle verlaufen. Was das ausmacht, lässt sich mit einem einfachen Experiment nachvollziehen. Sandkörner mit einem Strohhalm nach oben anzusaugen, erfordert weit mehr Saugleistung als in waagerechter Richtung.

Als Frye im Juni erneut nach Himatnagar kam, hatten die indischen Kollegen unter Leitung von Atul Sawant bereits alles umgebaut. Die Ergebnisse konnten sich sehen lassen: Das neue Vorgehen benötigte 25 Prozent weniger Zeit, und das Produkt musste nicht offen gehandhabt werden.

Bei seinem zweiten Besuch machten sich Frye und Werksleiter Sawant gemeinsam auch über den Trocknungsprozess Gedanken. Wichtige Stellschrauben in diesem Zusammenhang sind Temperatur und Flussrate, mit der die Trocknungsluft von unten in den Granulator geblasen wird. „Wenn man den Granulator mit zu hoher Luftzufuhr und Temperatur anfährt, bilden sich sofort viele kleine Partikel“, erklärt Frye. „Die sind dann so leicht, dass sie beim Verwirbeln die Filter verstopfen, durch die die Luft wieder abgesaugt wird. Das mindert die Saugleistung – und verzögert die Trocknung.“ Frye führte deshalb Experimente mit ganz verschiedenen Temperaturverläufen und Flussraten durch. Am Ende stand ein Schema, das den gesamten Tocknungsprozess deutlich verkürzte.

Ergänzendes zum Thema
 
Fokus auf die Optimierung

All diese Maßnahmen zusammen führten schließlich zu der gewünschten Steigerung auf fünf Chargen pro Tag. Während der Prozessoptimierung investierte das Unternehmen zudem gerade in einen weiteren zweiten Granulator, um die Kapazität in Himatnagar weiter zu steigern. Auch auf diese Investition hatten Fryes Erkenntnisse und Beobachtungen Einfluss, sodass einige Elemente beim Hersteller direkt anders beauftragt wurden.

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