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Verfahrenstechnik 10/2016

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Verfahrenstechnik 10/2016

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Mit Doppelfunktion Hochleistungszentrifuge zum Klassieren und Dekantieren von Fein- und Feinstpartikeln Marco Falciani Für die industrielle Klassierung von Fein- und Feinstpartikeln bis in den Nanobereich gibt es Hochleistungszentrifugen, die sowohl für die Nassklassierung als auch für das Dekantieren in Chemie und Feinchemie sowie in der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie ihren Einsatz finden. Die hier vorgestellte Zentrifuge arbeitet mit präzisem Trennschnitt, hohem Durchsatz und durchgängiger Verfügbarkeit. Sie liefert optimale Klassierergebnisse bei zugleich hoher Effizienz. Autor: Marco Falciani, Area Sales Manager, Heinkel Process Technology GmbH, Besigheim Die Separation kleiner und kleinster Partikel aus Suspensionen im Größenbereich von 1-5 µm für industrielle Anwendungen stellt besondere Anforderungen an Verlässlichkeit und Präzision des Trennverfahrens. Steigende Ansprüche an Ergebnisqualität und Leistungsfähigkeit machen eine hocheffiziente Arbeitsweise der Maschinen unverzichtbar. Diese Eigenschaften vereinen Tiocent-Klassierzentrifugen von Heinkel, die je nach Präferenz und gewünschtem Ergebnis als Dekanter- oder Nassklassierzentrifuge eingesetzt werden können. Exakte Trennung Im Nassklassierverfahren trennt die Zentrifuge Grob- und Feinkorn in diskontinuierlicher Arbeitsweise exakt gemäß des vorgegebenen Trennschnitts. Dabei fließen die zu separierenden Partikel bei vergleichsweise geringer Radialkraft axial aus der Trommel ab. Temperatur und Feststoffkonzentration, der Gewichtsunterschied zwischen Flüssigkeit und Feststoff sowie die geforderte Durchsatzleistung sind wichtige Ergebnisparameter. Denn die Temperatur hat entscheidenden Einfluss auf die Viskosität der Suspension, der Gewichtsunterschied entscheidet darüber, wie einfach sich die Partikel klassieren lassen: Je größer er ist, desto leichter löst sich der Feststoff aus der Flüssigkeit. Soll ein Trennschnitt im submikronalen Bereich erzielt werden, können bestimmte Einflussgrößen anwenderseitig angepasst werden, darunter die Temperatur sowie die Viskosität der Suspension und damit verbunden die Feststoffkonzentration. Außerdem lassen sich die generellen technologischen Parameter wie die Art der Zentrifugentrommel, der Trommeldurchmesser oder die Trommelhöhe den spezifischen Anforderungen entsprechend ausrichten. Der gewünschte Trennschnitt kann mittels Trommeldrehzahl und Zulaufvolumen der Suspension beeinflusst werden. Effiziente Arbeitsweise Die Separation des Feinkorns erfolgt mit der diskontinuierlich und voll automatisch arbeitenden Tiocent-Zentrifuge im gesonderten Schritt „Klassieren“. Hierin besteht der Unterschied zu anderen Verfahren der Nassklassierung, bei denen im kontinuierlichen Betrieb das Klassieren der Suspension und das Austragen der Grobfraktion gleichzeitig stattfinden. Um einen gleichmäßigen Kuchenaufbau zu gewährleisten, wird die Zentrifugentrommel zunächst bei geringer Drehzahl befüllt und schließlich auf die maximale Drehzahl von 3000 1/min beschleunigt. Ist diese erreicht, wird weiterhin Suspension zugeführt. Je nach Menge des Zulaufstromes unterliegt das Produkt kürzer oder länger der Zentrifugalkraft. Dabei sedimentieren die groben Partikel an die Trommelwand, während die klassierte Suspension die Trommel über das pneumatisch betätigte Flüssigkeitsschälrohr verlässt. Die Klassierzeit beträgt ein bis drei Stunden, abhängig von der Feststoffkonzentration im Zulauf. Ist die Trommel zu ca. 70 % mit Sediment gefüllt, bremst die Zentrifuge auf eine Austragsdrehzahl. Unter gleichzeitiger Zugabe einer Spülflüssigkeit schwenkt der Verwirbelungsschaber in den Produktkuchen ein. Um die Kontamination mit der Partikelfraktion zu vermeiden, verlässt der beim Austragen resuspendierte Feststoff das Zentrifugengehäuse über Bohrungen am Trommelboden und kann nach Einmaischen für einen neuen Klassierprozess wiederverwendet werden. Nach Beendigung des Feststoffaustrags kommt die Trommel zum Stillstand, damit die verbliebene Restflüssigkeit ablaufen kann, bevor ein neuer Zyklus startet.

01 Grobe Partikel sedimentieren an der Trommelwand der Tiocent-Zentrifuge; die klassierte Suspension fließt über das Flüssigkeitsschälrohr ab Made by Elaflex. 02 Unter Zulauf einer Spülflüssigkeit (Ethylenglykol oder Wasser) schwenkt der Verwirbelungsschaber ein, das redispergierte Sediment verlässt die Trommel über einen separaten Austrag NEU Anspruchsvolle Anwendungen Anwendung findet das Verfahren der industriellen Nassklassierung beispielsweise in der Herstellung von Pigmenten und Schleifmitteln, bei denen Über- oder Unterkorn aus Suspensionen getrennt werden soll, oder in der Produktion von Nanopartikeln zur Beschichtung von Oberflächen. Auch bestimmte pharmazeutische Produkte, bei denen nur ein spezieller Bereich des Kornspektrums einer Suspension von Bedeutung ist, machen eine Nassklassierung erforderlich. Bei der Solarzellen- und Halbleiter-Waferproduktion wird das Klassierverfahren zur Abtrennung von Feinstpartikeln aus den Sägeschlämmen angewendet. Dekanterfunktion Tiocent ist entweder als Klassierzentrifuge oder als Dekanterzentrifuge einsetzbar. Beim Dekantierverfahren setzen sich die Feststoffpartikel an der ungelochten Trom- melwand ab. Die Suspension wird bei hoher Drehzahl kontinuierlich zugeführt, im mitrotierenden Konus gleichmäßig verteilt und durch den Spalt zwischen Grundring und Trommelboden unter den Flüssigkeitsspiegel in den Sedimentationsraum geleitet. Auf der Länge der Trommelhöhe sedimentiert der Feststoff, während die Flüssigkeit am oberen Teil der Trommel abläuft. Anwendung findet dieses Verfahren vor allem dann, wenn der zu separierende Feststoff schwerer ist als die Flüssigkeit, aber gleichzeitig so fein, dass eine Filtration nicht möglich wäre – beispielsweise bei Partikeln im Nano- oder submikronalen Bereich, bei Suspensionen mit höherer Viskosität oder sehr geringem Feststoffanteil. Das Verfahren findet beispielsweise Anwendung in der Biotechnologie oder bei der Herstellung von Lacken und Pigmenten. www.heinkel.de Camlock-Kupplungen 100% normgerecht. Elaflex liefert fortan Hebelarmkupplungen aus eigener Produktion – garantiert normgerecht nach EN 14420-7, betriebssicher, leckagefrei und zuverlässig. Die neue, robuste Hebelanbringung als auch die ergonomisch geformten Hebel sorgen für ein noch sicheres und leichteres Kuppeln. Camlock-Kupplungen aus Edelstahl sind mit Innengewinde oder integriertem Schlauchstutzen in den Größen DN 19 bis 100mm ab Lager lieferbar. www.elaflex.de

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