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Prozessoptimierung bei der mechanischen Aufreinigung von partikulären Produkten im Zentrifugalfeld

Prozessoptimierung bei der mechanischen Aufreinigung von partikulären Produkten im Zentrifugalfeld
Contact:Franky Ruslim
Project Group:Industrie

In der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie bei der Pigmentherstellung und Erzaufbereitung ist die Produktqualität meistens durch den Reinheitsgrad bestimmt. Oftmals ist es nicht vermeidbar, dass die Produkte trotz sorgfältiger Behandlung beim Herstellverfahren durch Verunreinigung kontaminiert werden. So ist es dann fast immer notwendig, einen zusätzlichen Verfahrensschritt nachzuschalten, nämlich die Aufreinigung.

 

Als integrierter Prozess in einer Verfahrensanlage, hängt der Aufreinigungsschritt von anderen Prozessen ab, da diese den physikalischen Zwischenzustand des Produktes bestimmen. Dieser kombiniert mit den Produkteigenschaften beeinflussen den Erfolg der Aufreinigung.

 

Die Filterkuchenwäsche ist ein weit verbreitetes Verfahren der Partikelaufreinigung. Hierbei ist das Verdrängen der Mutterlauge eines Filterkuchens durch eine saubere Waschflüssigkeit zu verstehen. Als treibende Kraft zur Entwässerung des Kuchens stehen Druck- und Massenkräfte zur Verfügung. Da ein hohes Potential durch Überdruck nur mit großem Aufwand verbunden ist, gewinnt die Ausnutzung von Massenkräften zunehmend an Bedeutung. Hohe Massenkräfte sind beispielsweise in Zentrifugen realisierbar. Abgeschlossene Untersuchungen haben die Vorteile der Zentrifugalentwässerung bewiesen.

In dem Projekt geht es um die Optimierung der Betriebsparameter bei der Kuchenwäsche im Zentrifugalfeld in Abhängigkeit der Stoffeigenschaften. Zielprodukt ist ein hydrophobes, kristallines Material, das in der Zentrifuge abgetrennt und gewaschen werden soll. Die Herausforderung ist dabei die gezielte Beeinflussung der Benetzungs- und Strömungseigenschaften der Waschflüssigkeit in der porösen Haufwerksstruktur und entlang der Feststoffoberfläche, die zu einer erhöhten Wascheffizienz führen soll.

Tomographische Methoden werden eingesetzt, um eine physikalische Beschreibung der Waschmechanismen und eine Charakterisierung der experimentellen Ergebnisse zu unterstützen. Angestrebt ist eine modellhafte Beschreibung zur Vorhersage der Wascheffizienz für bestimmte Produktgruppen unter gegebenen Prozessbedingungen.

Dieses Projekt wird von einem französischen Chemieunternehmen finanziell gefördert.

Entwicklung eines Verfahrens zur hochgradigen Aufreinigung von hochwertigen, (meso-)porösen Partikeln für die Anwendung in Life Science Engineering

Um hohe Reinheitsanforderungen zu erfüllen werden partikuläre Produkte in verschiedenen Waschprozessen aufgereinigt. Der Trend neu entwickelter Produkte geht in Richtung immer größer werdender spezifischer Oberfläche. Mit der stark vergrößerten Oberfläche müssen Sorptionsvorgänge mitberücksichtigt werden. Die Auswaschung der adsorbierten Verunreinigung stellt in den meisten Fällen eine sehr große Herausforderung dar. Ein Sonderfall stellt die innen-porösen Materialien dar. Hier ist der Waschprozess oftmals nicht nur durch die Sorption sonder auch durch die Diffusion limitiert.

In einer Zusammenarbeit mit einem internationalen Chemie- und Pharmaunternehmen laufen derzeit systematische Untersuchungen zur Verbesserung des Stofftransports durch eine gezielte Beeinflussung der Grenzflächenphänomene. Gekoppelt mit der Sorption und Diffusion soll das Waschergebnis für unterschiedliche Produktstrukturen charakterisiert werden. Ziele bei dem Projekt sind zum einen eine Optimierung des bestehenden Prozesses im Sinne von einer Reduzierung des Waschflüssigkeitsverbrauches und/oder Verkürzung der Prozessdauer und zum anderen die Entwicklung von neuen Waschverfahren zum Erreichen eines besseren Reinheitsgrades.