Gas-Fest­stoff-Reak­tio­nen im Test

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