Hetragon™-PTFE-Waben, die aus einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten wabenförmigen Strömungskanälen bestehen, übernehmen im chemischen Anlagenbau verstärkt die Aufgabe des Stoff- und Energieaustausches. Besonders hervorzuheben ist dabei die hohe Anpassungsfähigkeit des Wabenkörpers. Die Integration in existierende Anlagen kann somit ohne großen Aufwand realisiert werden, da nachträgliche Zerspanungsprozesse es ermöglichen, Hetragon™-PTFE-Waben an den entsprechenden Einbauraum adaptieren zu können. Die Geometrie der Wabenkanäle bleibt dabei erhalten. Dieses ausbalancierte Produktdesign wirkt sich in erster Linie auf das Strömungsverhalten äußerst positiv aus und leistet somit seinen Beitrag in Wärmeübertragungs- und Stofftrennungsprozessen. Der eingesetzte Hochleistungswerkstoff Polytetrafluorethylen (PTFE) sorgt für den allumfassenden Korrosionsschutz. Diese besonderen Vorzüge kommen vor allem dann zum Tragen, wenn Stähle und deren Hochleistungsbeschichtungen den aggressiven Medien nach kurzer Laufzeit nicht mehr standhalten können.
Die besonderen Eigenschaften von PTFE
Dadurch, dass die Kohlenstoffkette eine kompakte Umhüllung aus Fluoratomen besitzt, wird diese vollständig abgeschirmt und ist somit vor chemischen Angriffen wirksam geschützt. Da Fluor eine hohe Elektronegativität besitzt und somit die Bindungsenergie des Fluor-Kohlenstoff-Gerüstes bei nahezu 460 KJ/mol liegt, lässt sich dieses nicht einfach aufbrechen und verhält sich aufgrund dessen äußerst reaktionsträge. Des Weiteren lässt sich PTFE aufgrund der niedrigen Oberflächenspannung nur schwer benetzen. Das gute Abreinigungsverhalten ist darauf zurückzuführen. Nicht zu vergessen ist der geringe Reibungskoeffizient von PTFE. Von Anwendern wird dies besonders beim Anfahren eines Systems geschätzt, wenn ein ruckfreies Gleiten gewährleistet werden kann.
Eigene Compoundierung
Die Herstellung neuer Mischungen auf Basis von PTFE erfolgt in der hauseigenen Compoundierung der ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH. Durch das vorhandene Werkstoff-know-how entstehen neue PTFE-Compounds, deren Zusammensetzung anwendungsspezifisch entwickelt werden. Hierbei wird auf unterschiedlichste, neuartige Füllstoffkomponenten zurückgegriffen.
Anwendungsgebiete
Hetragon™-PTFE-Waben als korrosionsbeständige Wärmeübertragungselemente für Gas-Gas-Wärmetauscher in der Rauchgasentschwefelung in Kohlekraftwerken
Wärmeübertragungselemente aus PTFE kommen in regenerativen Gasvorwärmern (REGAVOS) in Kohlekraftwerken zum Einsatz. Kernanwendung ist die Rauchgasentschwefelung. Das Funktionsprinzip von Regavos basiert darauf, dass das „Stahlkarussell“, in welche auch die Wärmeübertragungselemente, die sogenannten Hetragon™-Waben integriert werden, entweder rotieren und die Gaskanäle fest installiert sind oder umgekehrt, so dass die Gas-Zufuhrhauben in Drehbewegung gesetzt werden. Roh- und Reingas werden dabei im Gegenstromprinzip ohne Unterbrechung durch die Hetragon™-Waben geleitet. Die Wärmespeicherfläche besteht aus einer fächerartig aufgebauten Stahlkonstruktion, deren einzelne Rotorkammern einen trapezförmigen Grundriss aufweisen. In diese Kammern werden die Hetragon™-Waben in definierter Position angeordnet.
Durch den gezielten Einsatz von Hetragon™-Waben in der Kaltendlage, wird zum einen der geforderte Korrosionsschutz in vollem Umfang über einen langen Zeitraum erreicht und zum anderen trägt zusätzlich die freie Querschnittsfläche von 83% dazu bei, dass nicht nur ein optimales Strömungs- sondern auch Abreinigungsverhalten gegeben ist. Üblicherweise werden kontinuierliche Reinigungszyklen mittels Druckluft durchgeführt, wodurch sich Hetragon™-Waben nahezu rückstandsfrei reinigen lassen. Neben einem ausbalancierten Strömungsver-halten innerhalb der Wärmeübertragungselemente ist jedoch der Wärmetransport pro Umdrehung der entscheidende Faktor. Ausgehend vom Grundprinzip der Wärmeverschiebung ist nicht die Wärmeleitfähigkeit sondern die spezifische Wärmekapazität für die Ermittlung des Wärmetransports pro Umdrehung die bestimmende Größe.
Vergleicht man den Wärmetransport pro Umdrehung von emaillierten Stahlelementen zu Hetragon™-Waben, ist deutlich erkennbar, dass beide Komponenten in annähernd demselben Bereich liegen, so dass der Betreiber keine Prozessänderungen vornehmen muss. Werkstoffseitig ist es durch die Entwicklung eines neuen PTFE-Compounds gelungen, die spezifische Wärmekapazität zu erhöhen.
Hetragon™-PTFE-Waben für Industriekolonnen
Bei der Trennung von Stoffgemischen in Füllkörper- oder Packungskolonnen übernehmen die Einbauten eine wichtige Rolle. Trotz der Strömungsumlenkungen bei Ein- und Austritt des Mediums in oder aus den Füllkörpern oder Packungen sind nur geringfügige Strömungsverluste zulässig. Hetragon™-Waben, welche unter anderem als Packung fungieren können, sind somit für eine homogene Verteilung des Stoffgemisches über den gesamten Querschnitt des Wabenkörpers verantwortlich. Das spezielle Wabendesign bietet dazu ausreichend Kontakt-fläche bei gleichzeitig großer Querschnittsfläche von annähernd 83%.
Eine weitere bevorzugte Variante seitens der Endanwender besteht darin, Hetragon™-Waben als tragende Unterkonstruktion für Füllkörper oder auch Packungen einzusetzen. Die außer-ordentlich hohe Belastungsfähigkeit eines einzelnen Wabenkörpers unter hohen Temperaturen sowie die exzellente Korrosionsbeständigkeit bringen zusätzliche Sicherheit und sorgen für eine höhere Anlagenverfügbarkeit.
In der nachfolgenden Abbildung wird nochmals die hohe Tragfähigkeit eines Wabenkörpers dargestellt. Die Durchbiegung bei Aufbringung einer Linienlast von 600 kg beträgt bei einer Temperatur von 250 °C und einer Haltezeit von 8h bei anschließendem Abkühlen auf RT ca. 19 mm.
Neuheiten auf der Achema werden in Halle 9.0, Stand C53 ausgestellt
Auf der Achema wird eine neuartige Wabengeneration ausgestellt, die in Anwendungen in der Wasseraufbereitung eingesetzt wird. Der Wabenkörper dient hierbei als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium und stellt außerdem die Sedimentationsflächen zum Abtrennen sedimentierfähiger Inhaltsstoffe von Fluiden zur Verfügung.
www.elringklinger-kunststoff.de
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