In-situ-Reinigungsprozess von Kammerfilterpressen mit sensorgesteuerter und bedarfsorientierter Automatisierung

Die Reinigung von Anlagen für die chemische Industrie ist unerlässlich, um Kreuzkontaminationen, insbesondere im Batch-Betrieb, und damit eine sichere Produktion zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für Fest-Flüssig-Trennprozesse und insbesondere für die Filtration. Diese Geräte haben aufgrund der schwer zu reinigenden Oberflächen von Filtertüchern besondere Anforderungen an die Reinigung. Die Reinigung von Filtern ist daher oft konservativ ausgelegt, was einer übermäßigen Reinigung gleichkommt. Eine bedarfsorientierte Reinigungsmethode auf Basis der Bildauswertung bietet in diesem Bereich viel Optimierungspotenzial, insbesondere um das benötigte Reinigungsmittel zu reduzieren, das Reinigungsergebnis zu dokumentieren und die Abwassermenge zu reduzieren. Letzteres ist angesichts des Trends steigender Abwasserkosten in den letzten Jahren besonders interessant.

Grundlage dieser bedarfsorientierten Reinigung ist die Entwicklung einer optischen Rückstandserkennung, gekoppelt mit einem automatisierten Düsensystem mit einer pulsierenden und/oder kontinuierlich betriebenen Düsenlanze für Kammerfilter. Der Reinigungsprozess wird dann mit den folgenden Punkten durchgeführt: 1) Erkennung der kontaminierten Bereiche. 2) Zuordnung der Koordinaten. 3) Anfahren und Reinigen der definierten Koordinaten. Die Kombination beider Komponenten ermöglicht eine bedarfsorientierte Reinigung und stellt damit eine effiziente, optimierte und ressourcenschonende Reinigungsmethode dar. Abbildung 1 a) zeigt ein Beispiel für den Nachweis von organischen Verunreinigungen auf einem Filtergewebe. Abbildung 1 b) zeigt die Erkennung der kontaminierten Oberflächen auf Basis der Bildauswertung und Abbildung 1 c) die Zuordnung mit Koordinaten.

Die automatisierte und bedarfsorientierte Reinigung wird in Labortests untersucht und relevante Parameter ermittelt. Parallel dazu wird der Algorithmus zur Dokumentation des Kontaminationszustandes entwickelt. Die Validierung erfolgt an einer Kammerfilterpresse unter Verwendung einer Modellverschmutzung. Die hier vorgestellte Reinigungstechnologie kann somit auf andere Filtersysteme (Rückspülfilter, Oberflächenreinigung von Behältern usw.) übertragen werden, so dass die Forschungsergebnisse genutzt werden können, um die Reinheit in einem breiten Anwendungsspektrum zu erhöhen, Verunreinigungen zu vermeiden und eine erhöhte Produktsicherheit zu erreichen. Der aktuelle Stand des Projekts wird während der Präsentation vorgestellt. Dazu gehört der Einsatz verschiedener Bildanalyseverfahren, Düsen, Filtergewebe und Reinigungstechniken. Darüber hinaus wird ein Ausblick auf die Verlagerung in weitere Prozessanlagen gegeben.

a)	b)	c)

Abbildung 1: Darstellung einer organischen Verunreinigungsmatrix auf einem Filtergewebe (a), des Binärbildes über der Verunreinigungsmatrix (b) und der Koordinaten bei einem festen Düsendurchmesser zur Abdeckung der Oberflächen (c)

Im Rahmen einer Abschlussarbeit (Bachelor/Master) sollen Betriebsparameter wie Düsentyp (Strahlstärke, Volumenstrom, Druck, etc.), Gewebetyp (Tressen-/ Köper-/ Satingewebe), Verunreinigungsmatrix (Diverse Partikelsysteme) variiert und evaluiert werden. Ziel sind Kenntnisse über effektive Betriebsbedingungen für eine zielgerichtete Reinigung von schwierig zu regenerierenden Oberflächen.