MINIPLANTS - Die Brücke zwischen Labor und Produktion

MINIPLANT für flexible Standortwahl und explosionsgefährdete Medien   

Unsere MINIPLANT ist eine komplette Kurzwegverdampferanlage, die als „Plug and Play“-Einheit geliefert wird.

Die kompakte Anlage…

• ermöglicht Prozesse in kleinem Maßstab kontinuierlich darzustellen, im Gegensatz zu vielen anderen Methoden, die im Labor-Maßstab oft mit Batch-Verdampfung arbeiten.
• eignet sich ideal für die kostengünstige Herstellung von Musterprodukten für potenzielle Kunden.

Abbildung 1: Kurzwegverdampfer-MINIPLANT © GIG Karasek

Die Anlage bietet folgende Vorteile:

• Kein Wasseranschluss: Für den Betrieb der MINIPLANT Anlage ist lediglich ein Stromanschluss erforderlich (400 V, 50 Hz, 25 kW Anschlußleistung). Durch den Einsatz von luftgekühlten Kühlaggregaten wird kein externer Wasseranschluss für die Anlage benötigt, da die benötigte Kühlung durch die Anlage selbst erzeugt wird. Dies sorgt für eine höhere Flexibilität bei der Standortwahl der Anlage und spart Kosten.
• Explosionsschutz: Die Anlage ist für explosionsgefährdete Medien geeignet (Ausführung gemäß ATEX-Richtlinie 2014/34/EU; Prozessraum und Umgebung: ATEX II 3/3 G Ex T3 Gc X)
• Hohe Viskositäten: Die Anlage ist Viskositäten bis zu 2.000 mPas ausgelegt.
• Feinvakuum: Die Anlage ist für einen Prozessdruck von 0,01 bis 1.000 mbar (abs) ausgelegt und ist in der Lage, ein extrem feines Vakuum für die Destillation bei Drücken bis zu 0,003 mbara zu erreichen.
• Datenexport: Die Prozessdaten werden kontinuierlich erfasst und können jederzeit abgerufen und exportiert werden. 

Abbildung 2: Kurzwegverdampfer-Anlage Type: SPE025-U © GIG Karasek

Die MINIPLANT Anlage umfasst folgende Hauptkomponenten:

• Vorlagebehälter
• Wärmeträgerölbeheizter Kurzwegverdampfer mit innenliegendem Kondensator
• Kühlfalle zum Schutz der Vakuumpumpe
• 3 Förderpumpen
• Vakuumpumpe
• Heiz- und Kühlgeräte
• Schaltschrank mit Steuerung
• Bedienpanel

Tabelle 1: Technische Daten der Hauptkomponenten der Kurzwegverdampfer-MINIPLANT-Anlage © GIG Karasek

Geringe Temperaturbelastung und kurze Verweilzeiten

Der Kurzwegverdampfer ist eine spezielle Ausführung des Dünnschichtverdampfers, bei dem der Kondensator direkt in den Apparat integriert ist, um den Weg der Brüden zwischen Verdampfung und Kondensation zu minimieren. Diese Konfiguration gewährleistet eine schonende Verdampfung im Feinvakuum von 1 bis 0,003 mbar (abs).

• Das Einsatzmaterial wird aus dem Vorlagebehälter kontinuierlich in den Kurzwegverdampfer befördert, mit einem rotierenden Verteilersystem am Umfang verteilt und an der beheizten Verdampferwand als Produktstrom nach unten befördert. Dabei wird mittels beweglichen Wischerelementen eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsfilms erzeugt.
• Leicht siedende Komponenten verdampfen und kondensieren anschließend am innenliegenden Kondensator. Anschließend wird das Destillat flüssig ausgetragen.
• Komponenten mit höheren Siedepunkten verdampfen bei dem spezifischen Prozessdruck nicht, sondern werden und als Konzentrat aus dem Kurzwegverdampfer ausgeschieden.
• Destillat und Konzentrat werden durch Zahnradpumpen in die Auffangbehälter gefördert, wobei die Volumenströme durch die Drehzahl der jeweiligen Pumpe gesteuert werden. Eine alternative Methode besteht darin, die Auffangbehälter auf bauseits bereitgestellten Plattformwaagen zu positionieren.
• Die nicht-kondensierten Produktdämpfe und Inertgase gelangen durch den Vakuumstutzen über die Kühlfalle in das Vakuumsystem. Ein effizienter Tropfenabscheider am Rotor verhindert den Mitriss von Schwersiedern in das Vakuumsystem.

Abbildung 3: Prinzipschema der Kurzwegverdampfer-MINIPLANT-Anlage © GIG Karasek

Maximale Effizienz und Flexibilität: Die Vorteile der MINIPLANT-Anlage

Die spezielle Konstruktion der Kurzwegverdampfer MINIPLANT bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich:

• Breites Anwendungsspektrum: Die Anlage bietet ein breites Einsatzgebiet, insbesondere im Bereich der (Rück-) Gewinnung von Wertstoffen. Darüber hinaus ermöglicht ihre Funktionalität nahezu alle Anwendungsbereiche eines Dünnschichtverdampfers abzudecken.
• Hohe Kosteneffizienz: Durch das standardisierte Design kann eine kompakte Komplettanlage zu günstigen Konditionen realisiert werden.
• Schonende Abdampfung: Die MINIPLANT-Kurzwegverdampfer-Anlage ist optimal für die effiziente Verdampfung von thermisch-sensiblen Produkten ausgelegt, die mit konventionellen thermischen Verfahren nicht erfolgreich getrennt werden können. Sie eignet sich beispielsweise ideal für die Verarbeitung von äußerst temperaturempfindlichen Produkten wie Milchsäure oder Fettsäuren sowie für die Destillation von Komponenten mit sehr hohem Siedepunkt wie Biodiesel, oder Altöl
• Geringer Druckverlust: Durch den eingebauten Kondensator weisen Kurzwegverdampfer einen äußerst geringen Druckverlust im System auf. Die optimierte Geometrie des Verdampfers reduziert den Druckverlust zwischen Verdampfer und Kondensator erheblich und ermöglicht gleichzeitig eine hohe Abdampfrate bei hohem Vakuum.
• Hohe Flexibilität: Mit einem Kurzwegverdampfer ist bei einstufigen Prozessen ein weiter Bereich an Parametern möglich. Verschiedene Mengenströme, die Reduzierung oder Erhöhung der Beheizung sowie die Rotordrehzahl können variiert werden, um optimale Betriebsbedingungen zu erreichen.
• Vermeidung von Fouling: Dank der rotierenden Bauweise des Verdampfers wird Fouling bereits im Entstehungsprozess verhindert, da die Wischerblätter stets knapp über der Heizwand entlangstreichen. Auf diese Weise wird die Heizfläche kontinuierlich mechanisch gereinigt und eine zuverlässige Betriebsleistung gewährleistet.

Abbildung 4: Kurzwegverdampfer-MINIPLANT-Anlage © GIG Karasek

Anlagenleistung im Detail: Energiebedarf und Produktbesonderheiten

Die Leistung der Miniplant-Anlage ist im Wesentlichen vom Produkt und dem Druck sowie der Temperatur abhängig. Die Pumpen haben eine Förderkapazität von 3 bis 25 Liter pro Stunde, basierend auf ihrer mechanischen Auslegung. Die tatsächliche Leistung des Verdampfers variiert jedoch stark in Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften des Produkts wie Verdampfungsenthalpie oder Viskosität.

1. Nennleistung der MINIPLANT-Anlage

Die hydraulische Leistungsfähigkeit des Kurzwegverdampfers wird in der folgenden Nennleistungstabelle (kg/h) exemplarisch für Methyl-tert-butylether (MTBE), Ethanol (EtOH) und Wasser veranschaulicht.

Tabelle 2: Nennleistung in kg/h © GIG Karasek

2. Verdampferleistung in Abhängigkeit von der Heiztemperatur

Bei Produkten mit hoher Verdampfungsenthalpie, wie Wasser, ist eine große Menge an Energie erforderlich, um sie zu verdampfen. Die verfügbare Energie ist in diesem Fall der begrenzende Faktor für die Leistung des Verdampfers. Im Gegensatz dazu erfordern Produkte mit geringerer Verdampfungsenthalpie, wie Methylether oder Ethanol, weniger Energie für die Verdampfung und erreichen eine deutlich höhere Verdampfungsleistung.

Abbildung 5: Theoretische Verdampferleistung in Abhängigkeit von der Heiztemperatur © GIG Karasek

Abbildung 6: Kurzwegverdampfer-MINIPLANT © GIG Karasek

Fazit: MINIPLANTS - wenn Laborversuche groß werden

GIG Karasek MINIPLANTS sind die perfekte Lösung für Unternehmen, die eine kosteneffiziente und dennoch leistungsstarke Stand-Alone-Option suchen. Mit der Kurzwegverdampfer-MINIPLANT-Anlage können Unternehmen ihre Produktionsprozesse kosteneffektiv optimieren und hochskalieren. Die Anlage ist für den Einsatz mit explosionsgefährdeten Medien geeignet und bietet eine höhere Flexibilität bei der Standortwahl sowie die Möglichkeit, kontinuierliche Prozesse in kleinem Maßstab darzustellen.

MINIPLANTS schlagen somit die Brücke zwischen Labor- und Produktionsanlagen und können einen wichtigen Beitrag zur Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen leisten.