06 November 2019

In diesem Beitrag wird erklärt, wie die Domdruck gesteuerte Membranventil-Technologie von Equilibar ® zur effektiven Steuerung relevanter Prozessparameter in der kontinuierlichen Flow-Chemie beiträgt. Wir sprechen auch über die Erfahrungen unseres Kunden Flowid BV über die erfolgreiche Implementierung von unseren Vordruckreglern in Projekten zur Prozessintensivierung.

Kontinuierliche Flow-Chemie

Die kontinuierliche Flow-Chemie ist eine vielversprechende Technologie, die möglicherweise eine Revolution in der chemischen Prozessindustrie auslösen könnte. Die kontinuierliche Flow-Chemie  – oder „Pfropfenströmungschemie“, wie sie in der Vergangenheit oft genannt wurde – ist der Vorgang der Durchführung chemischer Reaktionen in einem Rohr oder einer Röhre. Reaktive Komponenten werden unter kontrollierten Prozessbedingungen im Durchfluss gemischt. Schnellere Reaktionen durch Überhitzung, sicherere Reaktionen aufgrund begrenzter Wechselwirkungen zwischen Stoffen, Reaktionsoptimierung und einfacheres Scale-up von Prozessen gehören zu den wesentlichen Vorteilen dieses Fachgebiets. In den letzten 10 – 20 Jahren haben mehrere Institute und Forschungs- und Entwicklungsabteilungen in den modernsten Labors viel geforscht. Oft mit interessanten Ergebnissen, so wird allgemein erwartet, dass die kontinuierliche Strömungschemie mehr wissenschaftliche Fortschritte bringt.

Herausforderungen und Lösungen bei der kontinuierlichen Flow-Chemie: Prozessparameter steuern

Eine der zentralen Herausforderungen in der kontinuierlichen Flow-Chemie  ist die Kontrolle aller Prozessparameter. Die Domdruck gesteuerte Membranventil-Technologie  von Equilibar hat sich in dieser Hinsicht als sehr effizient erwiesen: Mit dieser einzigartigen Vordrucktechnologie kann der Durchlaufreaktor unter härtesten Bedingungen auf einem konstanten Druck gehalten werden. Insbesondere in der Forschung sollten die Betriebsgrenzen so weit wie möglich sein, damit die Forscher alle Prozessbedingungen untersuchen können. Der einzigartige Cv-Bereich des Equilibar-Vordruckreglers ermöglicht es den Ingenieuren, enorme Turndown-Verhältnisse (von bis zu 1: 1.000.000) zu erzielen, damit sie nach optimalen Prozessbedingungen suchen können. Auch wenn die aus dem Reaktor kommenden Produkte aus zwei Phasen bestehen, hält der Vordruckregler den Vordruck konstant. Auch sind hohe Temperaturen und aggressive Medien keine Hindernisse für die einfache Konstruktion, die aus einem Gehäuse, einer Kappe und einer Membran besteht, die durch zwei O-Ringe abgedichtet ist.

Kürzlich haben wir gesehen, wie sich die Flow-Chemie vom Forschungslabor in die Pilotanlage und sogar in den Produktionsmaßstab verlagerte. Da unsere Vordrucktechnologie leicht skalierbar ist, können höhere Durchflüsse erzielt werden, ohne die Einstellbarkeit des im Labormaßstab optimierten Prozesses einzuschränken. Daher eignet sich die Equilibar-Vordrucktechnologie auch gut für größere Anwendungen in der kontinuierlichen Flow-Chemie.

Kontinuierliche Flow-Chemie schematic

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Dieses Schema zeigt, wie der Prozessaufbau aussehen kann.

Anwenderfall: Flowid B.V. entwickelt kontinuierliche Prozesslösungen mit Equilibar ® -Technologie

Wessel Hengeveld, CEO von Flowid B.V. – Kunde von PCS und früher Anwender der Equilibar ® -Technologie – sagte Folgendes über die Auswirkungen der Flow-Chemie und den Einsatz von Equilibar-Vordruckreglern in seinem Fachgebiet: „Die Flow-Chemie ist besonders nützlich für die Prozessintensivierung durch höhere Temperaturen und / oder höhere Drücke im Vergleich zu herkömmlichen (Batch-) Reaktortechnologien. Wenn der Prozess intensiviert wird, kann die Prozessausbeute erhöht und / oder die Verarbeitungszeit verringert werden. Flowid nutzt das Potenzial der Flow-Chemie und die Realisierung von Aufbauten für Kunden zur Implementierung dieser Technologie in ihre Organisation. Für unsere Anwendungen ist es von entscheidender Bedeutung, dass der Druck in den Aufbauten einfach angepasst werden kann und auf dem Sollwert konstant bleibt. Flow-Chemie-Anwendungen sind regelmäßig mehrphasig: gasförmig – flüssig – flüssig oder sogar fest – flüssig. Für diese Anwendungen gibt es auf dem derzeitigen Markt keine Alternative zum Equilibar-Vordruckregler. Sie sind mit Sicherheit die zuverlässigste derzeit verfügbare Wahl.“

Um zu veranschaulichen, wie unsere Vordruckregler in der Forschung auf der Grundlage der Flow-Chemie eingesetzt werden, fährt Wessel fort: „Höhere Drücke ermöglichen höhere Temperaturen in den Durchlaufreaktoren. Dies ermöglicht höhere Ausbeuten und kürzere Verarbeitungszeiten, da die Reaktionen schneller werden.“

Die stabile Druckregelung des Mehrphasenflusses von Flüssigkeit – Flüssigkeit, Gas – Flüssigkeit oder sogar Feststoff – Flüssigkeit war die Hauptaufgabe von Flowid. Durch die Verwendung eines Equilibar-Vordruckreglers in Kombination mit elektronischen Druckreglern und chemikalienbeständigen O-Ringen und Membranen konnte diese Herausforderung gemeistert werden. Laut Wessel ist die Implementierung dieser Lösung recht einfach: Nach dem Einstellen der Durchflussrate waren nur sehr wenige Anpassungen erforderlich, und trotz unterschiedlicher Reaktortemperaturen waren keine weiteren Anpassungen des Sollwerts erforderlich.

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