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Debottlenecking

Performance-Potenziale nutzen: Debottlenecking in der Praxis

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Flaschenhälse mindern die Produktionskapazität einer Anlage. Doch Vorsicht: Man muss beim Debottlenecking immer aufpassen, dass man im Rahmen der Genehmigung einer Anlage bleibt. (Bild: Bilder: Fotolia, Archiv; [M]-Deppe)
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Flaschenhälse mindern die Produktionskapazität einer Anlage. Doch Vorsicht: Man muss beim Debottlenecking immer aufpassen, dass man im Rahmen der Genehmigung einer Anlage bleibt. (Bild: Bilder: Fotolia, Archiv; [M]-Deppe)

Ziel eines Debottleneckings ist es, die Produktionskapazität einer bestehenden Anlage durch Änderung der Ausrüstung bzw. der Abläufe zu erhöhen. Konkret geht es darum, Durchsatzbeschränkungen zu beseitigen. Gelingt dies, ist das für den Betreiber äußerst profitabel, erhöht doch ein Debottlenecking die Kapazität meist zu einem Bruchteil der Kosten für einen Neu- oder Erweiterungsbau. PROCESS hat praktische Beispiele zusammengestellt.

Im Verlauf des üblichen Lebenszyklus von 40 bis 50 Jahren wird eine Chemieanlage immer wieder verändert, modernisiert und optimiert: Retrofit, Revamp und Debottlenecking heißt das im Fachjargon – die deutschen Begrifflichkeiten „Nachrüstung/Umbau“, „Zustandsverbesserung/Instandhaltung“ und „Beseitigen von Engstellen“ sind leider weniger gebräuchlich.

Insbesondere das Beseitigen von Flaschenhälsen bietet Unternehmen die Möglichkeit, rasch auf Marktveränderungen zu reagieren und die Produktionskapazität deutlich zu erhöhen. Beispielsweise baut aktuell der Spezialchemie-Konzern Lanxess seine Mesamoll-Produktion in Krefeld-Uerdingen aus, weil die Nachfrage nach diesen phthalatfreien Weichmachern steigt. Mit einem Investitionsvolumen im mittleren einstelligen Millionen-Euro-Bereich wird die Produktionsanlage um 40(!) Prozent ausgebaut. Im Rahmen dieses Debottleneckings werden die technischen Einrichtungen in der bestehenden Anlage umfangreich aufgestockt, beispielsweise durch neue Wärmetauscher und Reaktionskessel. Die zusätzlichen Weichmacher-Kapazitäten sollen bereits Ende 2010 zur Verfügung stehen.

Praxisbeispiel: Filtrationszeiten verkürzen

Ein erfolgreiches Projekt steuert auch VTU bei: In einer Produktionsanlage zur Herstellung eines pharmazeutischen Produkts wird über eine Ultrafiltrationsanlage der Fermentationsbrei filtriert. Die Filtration ist insofern schwierig, da dieser Prozessschritt aufgrund der Degradationseigenschaften des Produkts bei tieferen Temperaturen stattfinden sollte, um die Gesamtausbeute möglichst hoch zu halten. Allerdings darf die Filtrationstemperatur eine gewisse Minimaltemperatur nicht unterschreiten, da ansonsten Proteine ausfallen, welche die Durchlässigkeit der Membrane verschlechtern und somit die Filtrationszeit verlängern. Ziel des Debottlenecking-Projekts war, die Filtrationszeit zu verkürzen, um die Gesamtausbeute zu vergrößern.

Nach Durchspielen verschiedener Varianten stellte sich heraus, dass die Umstellung der Ultrafiltrations (UF)-Anlage vom Batch- auf den Conti-Mode einer Vergrößerung der Membranfläche und somit einer höheren Investition vorzuziehen ist. Die aus vier Loops bestehende Anlage wurde auf die kontinuierliche Fahrweise umgebaut, wobei in jedem Loop Konzentrations- und Diafiltrationsfaktoren über die entsprechende Zudosierung von Demi-Wasser eingestellt werden können.

Diese Fahrweise hat den Vorteil, dass die Verweilzeit der Fermentationsbrühe, die kontinuierlich der UF-Anlage zudosiert wird, wesentlich verringert wird. Zudem kann die Produktkonzentration des Filtrats im Unterschied zur Batch-Anlage konstant gehalten werden. Die Gesamtausbeute stieg um 16 Prozent; die ursprüngliche Zielsetzung von zehn Prozent wurde wesentlich überschritten.

Ergänzendes zum Thema
 
Interview zum Thema: „Gemessen wird der Erfolg immer in Euro!“

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