SCHWING Wirbelschicht-Prozesstechnik
Die SCHWING Wirbelschicht-Prozesstechnik ist prädestiniert für Gas-Feststoff-Reaktionen. Ein Kerngebiet ist der Einsatz dieser Technik im Bereich Oberflächenmodifikationen von innovativen, auch nanoskaligen Pulvern. Gerade die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Reaktionsgase (Luft, N2, H2, NH3, CO2, O2, Ar, H2O(g), etc.) vorrangig im Temperaturbereich bis 1100 °C bieten vielfältige neue Applikationen.
Viele Metalloxide, Katalysatoren, Hydroxide, Silikate, Salze, Sulfate, Ruße, Pigmente und Graphite werden mittels Wirbelschicht- Prozessanlagen geröstet, kalziniert, reduziert, oxidiert, aktiviert, passiviert, chloriert, getrocknet, getempert, etc. aber auch Gase lassen sich an Pulvern durch die Wirbelschicht verändern.
Anwendungsbeispiele: Wirbelschicht-Prozesstechnik
Oxidieren
Metallpulver
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Pigmente: Ruß etc.
Organische Stoffe
Katalysator
Reduzieren (H2, CO)
Metalloxide, Mischoxide
Hydroxide
Silizium, Siliziumverbindungen
Erze, Salze: Sulfate, Carbonate, Chloride, Oxalate
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Organische Stoffe
Katalysator
Kalzinieren, Tempern
Metallpulver
Metalloxide, Mischoxide
Hydroxide
Hydrate
Erze, Salze: Sulfate, Carbonate, Chloride, Oxalate
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Pigmente: Ruß etc.
Organische Stoffe
Katalysator
Gas-Gas-Reaktionen am fluidisierten Katalysator
Metalloxide, Mischoxide
Organische Stoffe
Gas-Feststoff-Reaktionen mit festen oder gasförmigen Produkten
Metallpulver
Metalloxide, Mischoxide
Hydroxide
Silizium, Siliziumverbindungen
Erze, Salze: Sulfate, Carbonate, Chloride, Oxalate
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Pigmente: Ruß etc.
Organische Stoffe
Katalysator
Oberflächenbehandlung, Aktivieren, Passivieren
Metallpulver
Metalloxide, Mischoxide
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Pigmente: Ruß etc.
Organische Stoffe
Katalysator
Chemische Beschichtung von Trägermaterial mit...
Metallpulver
Metalloxide, Mischoxide
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Pigmente: Ruß etc.
Organische Stoffe
Katalysator
Kühlen, Trocknen
Physikalische Prozesse
Metallpulver
Metalloxide, Mischoxide
Hydroxide
Hydrate
Silizium, Siliziumverbindungen
Erze, Salze: Sulfate, Carbonate, Chloride, Oxalate
Pigmente: Silikate, Aluminium-Silikate
Organische Stoffe
Katalysator
Typische Produkte und Anwendungen sind:
- Herstellung von Kohlenstoff-Modifikationen → Carbonisierung / Engineering Material, Batterien
- Graphit, Ruß → Pigmente / Oberflächenmodifikationen / Batterien, Reifenindustrie
- Aktivkohle → Aktivierung / Desorption / Wasserwerke, Chemikalien-Reinigung, Bekleidung
- Titandioxid → Tempern / Coaten / Pigmentherstellung, Farben und Lacke, Cremes
- Katalysator → Recycling / Oxidation / Reduktion
- Quarzsand → Deaktivierung von Bindemitteln / Gießereisand
- Silizium → Kalzinieren / Oberflächenmodifikationen / Recycling Schneidabfälle, Solarzellen, Silane
- Siliziumdioxid → Kieselsäure / Lichtwellenleiter, Datenübertragung
- Salze → Carbonate / Brennstoffzellen, Glas-, Keramik-, Emaillie-Industrie
- Metalloxide → Tempern / Elektrotechnik, Batterien, Katalysatoren
- Gas/Gas-Reaktionen → katalytisch / Solarindustrie, Säureherstellung
- Kohlenhydrate → native / modifizierte Stärke
Vorteilhafte und vielseitige Alternative zum Drehrohrofen
Die Wirbelschicht-Prozesstechnik ist eine sehr vielseitige Technologie, mit der sich zahlreiche chemische und physikalische Prozesse mit pulverförmigen Materialien umsetzen und optimieren lassen. Insbesondere wenn ein guter Gas/Feststoff-Kontakt angestrebt wird, bietet die Wirbelschichttechnologie viele potenzielle Prozessvorteile. Voraussetzung ist, dass
- eine stabile, gut fluidisierte Schicht vorhanden ist,
- das Produkt bei kontinuierlichem oder im Chargen-Betrieb gut fließt und dadurch die Austragung des Produktes möglich ist,
- in einem kompakten System die Trennung (Rückhaltung) der Feststoffpartikel aus dem Abgas gut funktioniert und das Abgas rezirkuliert wird oder an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
In der Wirbelschicht wird das Produkt (Feststoffpartikel) in einer vertikalen "Gasflussschwebe" gehalten und sichert so eine optimale Prozessführung. Energieeinsparpotentiale von bis zu 40 % und zahlreiche andere Vorteile machen den Wirbelschichtreaktor zu einer echten Alternative zum Drehrohrofen:
Vergleich Wirbelschichtreaktor / Drehrohrofen
Vergleichs-Kriterium | Wirbelschichtreaktor | Drehrohrofen |
Anlagenkonstruktion | Einfach, Standard-Komponenten | Aufwendig, viel mechanisch bewegte Teile |
Batch- / Konti-Fahrweise | Beides möglich | Beides möglich |
Gas-Feststoff-Kontaktfläche | Sehr groß, beeinflussbar durch Gasgeschwindigkeit | Gering, da immer nur ein geringer Teil des Pulvers in direktem Kontakt mit Gas ist |
Unterschiede in Partikelgröße | Eingeschränkt | Flexibel |
Feinstaubaustrag | Wird verhindert durch integriertes Filtersystem mit Rückspülabreinigung | Rückhaltsaufwand geringer |
Austragen von gasförmigen Nebenprodukten | Gasförmige Nebenprodukte werden kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt, vorteilhaft besonders bei Gleichgewichtsreaktionen | Weniger intensiv, da geringere Gasgeschwindigkeit |
Feststoffförmige Verunreinigungen | Kein Mauerwerk vorhanden | Materialabrieb am Mauerwerk durch Partikel-Wand-Kontakten im Drehrohrinneren |
Permanente Fluidgas-Durchströmung | Gegeben, da Gaszugabe durch patentierte Bodenplatte einstellbar ist | Fluidgas-Überströmung |
Durchfluss- und Verweilzeitverhalten | Sehr kurze Zeiten möglich | Bei gewünschten langen Zeiten, leichter realisierbar |
Einhaltung Prozesstemperatur | Sehr genau möglich | Systembedingt ungenauer |
Wärme- und Stoffübertragung | Optimal, da Partikel in direktem Gaskontakt stehen | Gering, da Mischeffekt sehr langsam vor sich geht |
Temperaturstabilität | Gleichmäßig über das Bett | Temperaturgradient über das „Bett“ |
Aufheizen und Abkühlen | Sehr schnell möglich | Sehr träges System |
Produktgleichmäßigkeit | Sehr gut | Ungleichmäßiger |
Investitionskosten | Ähnlich, jedoch geringer für Abgasbehandlung | Ähnlich |
Betriebskosten | Niedrig | Hoch |
Energieeinsatz | Weniger energieintensiv | Erhöhter Einsatz an Gas- und elektrischer Energie |
Platzbedarf | Kompakte Bauweise | Viel Leerraum |
Personalbedarf | Gering | Gering |
Reinigung und/oder Wartung | Einfach | Einfach |
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