Gas-Feststoff-Reaktionen im Test

Auf der Powtech 2019 informiert Schwing Tech­nolo­gies über die neuesten Anwen­dun­gen, Ver­such­srei­hen und Reak­toren der Wirbelschicht Prozesstechnik.

Im Fokus ste­hen ther­mo­chemis­che Umset­zun­gen von pul­ver­för­mi­gen Par­tikeln, gran­ulierten Fest­stof­fen oder Kom­po­nen­tengemis­chen für die Lebensmittel‑, Chemie‑, Kunststoff‑, Kosmetik‑, Phar­ma- und Energie-Indus­trie. Jüng­stes Beispiel ist das Forschung­spro­jekt Twist, für das Schwing gemein­sam mit der TU München ther­mo­chemis­che Energiespe­ich­er-Tech­nolo­gie für indus­trielle Langzeit­spe­ich­er in der Stromerzeu­gung entwick­elt. Für diese und viele weit­ere Anwen­dun­gen garantieren die wartungsar­men und energieef­fizien­ten Wirbelschichtreak­toren eine kon­trol­liert ein­heitliche, repro­duzier­bare und effiziente Mate­ri­al­bear­beitung bis zu 1100 Grad Celsius.

Testanwendungen und Versuchsanlagen für sicheres Scale-up

Für Ver­such­szwecke testet das Unternehmen gemein­sam mit inter­essierten Kun­den neue Ver­fahren in 4 bis 120 Liter Reak­toren — unter anderem in einem Druck­reak­tor. „An unserem Unternehmens­stan­dort in Neukirchen-Vluyn etablieren wir die erforder­lichen Prozess­be­din­gun­gen, entwick­eln belast­bare Prozesse und leg­en alle rel­e­van­ten Instru­mente für unsere Kun­den aus“, unter­stre­icht Julian Nien­haus, Leit­er des Wirbelschicht-Prozesstech­nikums bei Schwing. Ver­such­san­wen­dun­gen begin­nen üblicher­weise mit einem Labortest (Phase 1). Hier prüfen die Experten, mit welch­er Gasverteil­erkon­fig­u­ra­tion sich das indi­vidu­elle Mate­r­i­al flu­i­disieren lässt, um im Anschluss die Flu­i­disierungspa­ra­me­ter festzule­gen. Diese erste Analyse ist die Basis für weit­ere Ver­suche unter Reak­tions­be­din­gun­gen, soge­nan­nte Bench-Scale-Tests (Phase 2). Sie sind Mach­barkeitsstu­di­en und leg­en den Grund­stein für mögliche weit­ere Opti­mierungsver­suche in Scale-up-Pilotan­la­gen (Phase 3). Ob die Tech­nolo­gie skalier­bar ist, zeigen diese Ver­suche und geben die nötige Sicher­heit, um später weit­ere Scale-ups der Tech­nolo­gie durch­führen zu kön­nen (Proof of Con­cept). Im finalen Schritt (Phase 4) dreht sich alles um das Design der Pro­duk­tion­sreak­toren, die stets indi­vidu­ell auf die spez­i­fis­chen Kun­denbedürfnisse angepasst wer­den. Nach Bedarf lassen sich die Wirbelschicht-Pilotreak­toren bei Schwing auch zur Auf­tragsh­er­stel­lung nutzen.

Vorteile der Wirbelschicht-Prozesstechnik

Die beson­deren Vorteile der Wirbelschicht-Prozesstech­nik sind ihre aus­geze­ich­neten Wärmeüber­tra­gung­seigen­schaften. Sie ver­wan­deln das Ver­hal­ten der einzel­nen Teilchen hin zu einem aktiv mis­chen­den und flüs­sigkeit­sähn­lichen Feststoff-Gas-Gemisch.

„Unser spezielles Anla­gen­de­sign schafft ein san­ft mis­chen­des und nicht abra­sives Fest­stoff­bett in einem gas­re­ichen Milieu. Das gelingt vor allem durch eine pro­pri­etäre Gasverteil­er­plat­te. Sie ist speziell auf das jew­eilige Mate­r­i­al kon­fig­uri­ert und bietet eine große Aus­tauschfläche zwis­chen Gas und Feststoffen.“

Natalya Pro­dan ist Chemie-Inge­nieurin bei Schwing

Vorteile sind die energieef­fiziente Umwand­lung, die hohe Gas­nutzung und Pro­duk­t­gewin­nung. Dazu nutzen Schwing unter­schiedliche Reak­tions- und Inert­gase, wie z.B. Luft, O₂, N₂, H₂, NH₃, SO₂, CO₂, Ar, Cl₂, H₂O_(g), Acetylen, Erdgas oder führen chemis­che Gas­phasen­ab­schei­dun­gen (CVD) in ein­er Kohlen­wasser­at­mo­sphäre in Atmo­sphären bis 1100 Grad Cel­sius durch. Wenn Kom­po­nen­ten­metal­lverbindun­gen und ‑vorstufen eine ein­heitliche Ver­ar­beitung und homo­gene Qual­ität erfordern, dann ist der Wirbelschicht-Prozess­reak­tor eine extrem inter­es­sante Alter­na­tive etwa zu Drehrohr‑, Schacht‑, Schalen- oder Schuböfen. Das Anla­genkonzept ist auch über­trag­bar auf Reak­toren mit erhöht­en Drücken.

Schwing auf der Powtech 2019: Halle 2, Stand 209