Bei der klassischen Reaktoranwendung bringen die eingesetzten Materialien, wie Glas, Stahl oder Emaille, jeweils konkrete Vor- bzw. Nachteile für einzelne Einsatzbereiche mit. Dazu gehören unter anderem die Reaktivität des Kesselmaterials mit den bearbeiteten Produkten oder ihre Stabilität gegenüber Druck und Temperatur. Auch bei der hochdynamischen Temperierung üben die Materialien einen Einfluss aus. Etwa durch die unterschiedliche Wärmeübertragung der Materialien oder durch unterschiedliche Wanddicken.
Wer sich mit der Optimierung eines chemischen Reaktionsprozesses beschäftigt, benötigt einen bestmöglichen Kompromiss, um einer hohen Selektivität, Qualität und damit Produktivität eines chemischen Produktionsprozesses gerecht zu werden. Ein wichtiger Punkt ist dabei, die optimale Reaktionstemperatur bei den einzelnen Prozessschritten zu bestimmen — denn die Funktionalität des Temperiersystems und die Effizienz der Reaktionsführung hängen eng zusammen. Beim Erreichen dieser Ziele spielen die drei Systemkomponenten Wärmetauscher, Pumpe und Regelelektronik eine maßgebliche Rolle.
Hochdynamische Temperiersysteme wurden vor allem für den Einsatz bei Miniplant-, Pilot und Destillationsanlagen, Chemie- und Bioreaktoren, Kalorimetern sowie Autoklaven entwickelt. Bei diesen Anwendungen sind Geräte wie die PRESTO Prozessthermostate mit einer optimierten Thermodynamik selbst bei schwierigen oder stark schwankenden Anlagenbedingungen die erste Wahl.
Optimale Abstimmung der eingesetzten Pumpe
In der Praxis sind nicht nur die primären Leistungsdaten eines Temperiergeräts von Bedeutung. Vielmehr ist es das optimierte Zusammenspiel von Heiz,- Kälte- und Pumpleistung. Kälte- und Heizleistung haben großen Einfluss auf die Geschwindigkeit, mit der bestimmte Temperaturwerte erreicht werden. Für die Ermittlung der benötigten Leistung müssen unter anderem folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- Die Masse des Temperierguts
- Die erforderlichen Temperaturunterschiede
- Die gewünschten Abkühl- oder Aufheizzeiten
- Die spezifische Wärmekapazität des Temperiermediums
Gleichzeitig spielen optimale Werte für Heiz- und Kühlleistung nur dann ihr volles Potenzial aus, wenn auch die Umwälzpumpe die Wärmeübertragung in vollem Umfang unterstützt. Für die im Temperiersystem eingesetzten Pumpen gelten durch Vorgaben der Reaktorhersteller gesonderte Regelungen. Für jeden Reaktortyp gibt es maximal zulässige Druckwerte und die gewählte Temperierlösung darf diese Grenzwerte während des Betriebs nicht überschreiten. Vor der Inbetriebnahme müssen am Temperiergerät je nach Reaktor die entsprechenden Grenzwerte als eine der Regelgrößen eingestellt werden.
Die Pumpe muss also so leistungsstark ausgelegt werden, dass sie hohe Durchflussraten bei gleichbleibendem Druck erzielt. Sie sollte den erforderlichen Druck schnell und gleichzeitig unter ständiger Kontrolle aufbauen, um die Druckgrenzwerte des Reaktors nicht zu überschreiten. Dazu muss die Einstellung der Pumpenleistung entweder über Stufen oder einen vorgegebenen Druckwert möglich sein. PRESTO Temperiersysteme haben zudem Pumpen, die Viskositätsänderungen im Temperiermedium selbsttätig dynamisch ausgleichen und damit die Energieeffizient aufrechterhalten. Denn die Viskosität ändert den Durchfluss und damit auch die Energieübertragung.
Das Gesamtkonzept der PRESTO-Familie wurde auf diesen wichtigen Einflussfaktor abgestimmt und gewährleistet einen dauerhaften Einsatz mit reproduzierbaren und präzisen Ergebnissen. Diese effizienten Lösungen setzen auf ein kleines aktives Wärmetauscher-Volumen, was in Kombination mit erforderlicher Kälte- und Heizleistung für schnelle Aufheiz- und Abkühlzeiten sorgt. Je nach Gerät ermöglichen die Modelle der PRESTO-Reihe bis zu 36 kW Heizleistung und 31 kW Kälteleistung.
Um die Leistung eines Geräts zu steigern, sind für ausgewählte PRESTO Modelle Temperaturerweiterungskits erhältlich. Sie ermöglichen die Abdeckung eines größeren Temperaturbereichs mit nur einem Temperiermedium. Mit Hilfe der Zusatzausstattung kann der Temperierkreislauf im System mit Überdruck beaufschlagt werden. Dadurch kann der Siedepunkt des Temperiermediums erhöht und damit die Arbeitstemperatur erhöht werden. Für das Medium THERMAL HL30 (Wasser-Glykol-Gemisch) sind das zum Beispiel bis zu + 150 °C. Ein integrierter Präzisionsdruckregler sorgt für eine exakte Regulierung des benötigten Drucks und ermöglicht damit eine hochgenaue Temperierung. Anwenderseitig ist zusätzlich nur ein Druckluftanschluss notwendig.
Die Vorteile dieses Konzepts liegen auf der Hand: Kommen Temperiersysteme über den gesamten Arbeitstemperaturbereich mit derselben Temperierflüssigkeit aus, ersparen sich die Anwender häufige Wechsel des Mediums und haben eine vereinfachte Bevorratung. Zugleich ist das System flexibler und zeitsparender einsetzbar. Ohne Pause für Entleerung, Reinigung und Neubefüllung können zum Beispiel Versuchsreihen in kurzen Zeitabständen mit unterschiedlichen Temperaturen laufen.
