Wirbelschicht-Prozesstechnik: Gas-Feststoff-Reaktionen im Test

SCHWING Technologies mit neuesten Anwendungen und Versuchsanlagen auf POWTECH 2019

Wenn sich vom 9. bis 11. April 2019 die Spezialisten der Pulver- und Schüttguttechnologie auf der diesjährigen POWTECH treffen, dann sind auch die Experten von SCHWING Technologies vor Ort. Als Aussteller informieren Ralf Sonnen, Julian Nienhaus und Natalya Prodan in Halle 2 (Stand 2-209) über neueste 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.

Seit 1969 ist SCHWING Technologies mit Sitz am Niederrhein am Markt. Die gesamte SCHWING-Gruppe feiert in diesem Jahr ihr 50. Firmenjubiläum. Kunden in den USA und Kanada stehen ab sofort die amerikanischen SCHWING-Experten, Michael J. Robinson und Andrew S. Dickinson, im neu gegründeten US-Büro in Princeton, New Jersey, zur Verfügung.

Testanwendungen und Versuchsanlagen für sicheres Scale-up

Für Versuchszwecke testet SCHWING 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. Natalya Prodan ist Chemie-Ingenieurin bei SCHWING: „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.“ Vorteile sind die energieeffiziente Umwandlung, die hohe Gasnutzung und Produktgewinnung. Dazu nutzen die Experten von 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 SCHWING Wirbelschicht-Prozessreaktor eine extrem interessante Alternative etwa zu Drehrohr-, Schacht-, Schalen- oder Schuböfen. Das Anlagenkonzept von SCHWING ist auch übertragbar auf Reaktoren mit erhöhten Drücken.

Individuelle Lösungen für verschiedenste Anwendungen

Kunden aus den unterschiedlichsten Industriezweigen mit sehr individuellen Anwendungen konnten sich bereits vom Nutzen der Wirbelschicht-Prozesstechnik von SCHWING überzeugen. Dazu zählen folgende Branchen und Anwendungen: Lebensmittelindustrie (Behandlung von Stärke, Katalysator-Regenerierung für Speiseöl-Härtung), Chemie und Spezialchemie (Aktivierung und Recycling von Katalysatoren, Schwefelsäure-Herstellung, Gasreinigung, Stickstoff-Gewinnung, Wasserstoff-Erzeugung, Bleichmittel, Bariumsulfate für Farben, Lacke, Klebstoffe, Spachtelmasse), Materialtechnologie (Oxidation von Metallpulvern, Reduktion von Metalloxiden, Edelmetall-Recycling, Härten, Nitrieren, Bohrer, Messer), Energiespeicherung (Herstellung von Lithium-Verbindungen, Annodenmaterial für Batterien, Thermochemischer Energiespeicher, Uran-Kraftwerk), Silizium Industrie (Aufreinigung zum Solargrade, Solarpanel, Chip-Industrie, Bremsscheiben), Silikate (Spezial-Tone, Glasperlen, Waschmittel), Nanopartikel (Graphit-Herstellung, Coating von Graphit, Kohlenstoffpasten, Schmiermittel, Zigarettenfilter, Wasserfilter, Farbreinigung, Lackpigmente), Mineralfarbenindustrie (Pigmenten für Autolacke und Druckfarben, Spezialpigmente für Glas), Reifenindustrie (Perlruß-Herstellung, Spezialteere), Pharma (Partikel-Coating, Pigmente), Biomedizinische Keramikpartikel (Kieselsäureartikel für Medikamente), Kunststoffe (Festigkeit, Formgebungsmaterialien, Aktivatoren für PE-Katalysatoren), Biomasse Holzindustrie (Vergasen von Holz zur Benzingewinnung, Aktivkohle aus Holz).

Weiterführende Informationen: www.fluidized-bed-process-technique.com/de.html

Julian Nienhaus und Natalya Prodan, Experten Wirbelschicht-Prozesstechnik, SCHWING Technologies
Ralf Sonnen, Experte Wirbelschicht-Prozesstechnik von SCHWING Technologies