Die Auftrennung eines Stoffgemisches mithilfe der Extraktion findet immer dann Anwendung, wenn eine Rektifikation aus technischen Gründen und/oder wirtschaftlichen Gründen nicht infrage kommt. Typische Beispiele hierfür sind die Extraktion von pflanzlichen Wirk- und Aromastoffen aus wässrigen Lösungen und die Isolierung von Hormonen. Mit einem Pulsator lässt sich die Trennwirkung einer Extraktionskolonne deutlich verbessern. Der Pulsator bewegt dabei in der Kolonne die Flüssigkeitssäule auf und ab.
Jens Voigt
Der Pulsator selbst ist im wesentlichem wie eine Kolbenpumpe mit variabler Hublänge und Hubfrequenz aufgebaut. Die Größe des Pulsatorkopfes sowie die anderen technischen Parameter hängen vom Prozess und dem gewünschten Resultat ab. Entsprechend dem eingestellten Kolbenhub drückt nun der Pulsator das Mehrstoffgemisch durch die Kolonne. Im Druckhub wird die leichtere (disperse) Phase beispielsweise durch die Löcher einer Siebbodenkolonne gedrückt und dabei in mehr oder weniger große Tropfen zerteilt. Im Saughub wird dagegen die schwerere (kontinuierliche) Phase durch die Löcher und gleichzeitig durch die disperse Phase hindurch gezogen, was wiederum eine Durchmischung dieser Phase bedeutet und so Konzentrationsunterschiede innerhalb der dispersen Phase ausgleicht. Das Ergebnis ist, je nach Pulsationsfrequenz, eine einheitliche Tropfenbildung mit großer Stoffaustauschfläche.
Zuverlässiger Betrieb
Dieses Prinzip wird auch bei einer Lanxess-Anlage zur Behandlung von Abwasser in Antwerpen angewendet. Bran+Luebbe lieferte hierfür einen Doppelpulsator H5-32 auf Basis der Novados-Getriebereihe H5 mit 60 mm Hublänge. Zwei Triebwerke und zwei Faltenbalg-Pulsatorköpfe mit einem Durchmesser von DN 400 arbeiten im Boxerbetrieb, um einerseits die statische Triebwerksbelastung auszugleichen, die durch die 18 m hohe Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonne entsteht, und anderseits das geforderte Gesamthubvolumen von 12 l zu ermöglichen. Beide Pulsatoren werden in einem Rohranschlussstück mit Ausgang DN 500 zusammengefasst.
Die Novados-Getriebereihe H erfüllt die Maschinenrichtlinie 98/37/EG sowie die Atex-Richtlinien 94/9/EG bis zur Kategorie 2. Ein großer Ölsumpf mit integrierter Tauchschmierung dient zur Minimierung der thermischen Belastung des Schmierstoffes und zur Reduzierung der Geräuschemission. Ein robustes Getriebegehäuse gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb auch unter schwierigen Bedingungen und reduziert die Lebenszykluskosten. Außerdem sind Schnittstellen zur Aufnahme moderner Sensorik vorgesehen, z. B. des Diagnosesystems von Bran+Luebbe.
Die beiden Pulsatorköpfe haben ein Hubvolumen von jeweils 6 l. Ausgerüstet sind sie jeweils mit einer Bruchsignalisierung mittels eines Flüssigkeitssensors, der ein Signal über einen eventuellen Schaden an den Faltenbälgen an ein Auslösegerät, z. B. zur Alarmierung oder Abschaltung, weiterleitet. Um die Stabilität eines Faltenbalges zu unterstützen und um unzulässig hohe Druckdifferenzen zwischen dem Flüssigkeitsdruck und dem Atmosphärendruck im Innenraum des Faltenbalges zu vermeiden, werden Druckausgleichssysteme eingesetzt. In der Regel verwendet man hierfür einen externen Windkessel, der dafür sorgt, dass der Faltenbalginnenraum ständig mit einem Druck beaufschlagt ist, der annähernd dem des Betriebsdruckes entspricht. Durch den Druckausgleich ist gewährleistet, dass besonders bei großen Durchmessern der Faltenbalg seine stabile Form behält und durch den Flüssigkeitsdruck der Kolonne nicht in sich zusammenfällt.
In dem von Bran+Luebbe gelieferten Doppelpulsator sind die Druckausgleichsbehälter integriert, wodurch externe Rohrleitungen sowie der damit verbundene Installationsaufwand entfallen. Die geforderten Atex-Richtlinien werden erfüllt, indem Inertgas als Gaspolster gewählt wird. Über ein Manometer mit Absperrventil wird der Gasdruck überprüft. Jedem Pulsatorkopf ist eine Absperrklappe nachgeschaltet. Im Falle von Wartungsarbeiten können diese manuell geschlossen und die Pulsatorköpfe entlüftet werden. Danach ist es möglich, unabhängig voneinander, die Faltebälge auszutauschen oder Arbeiten an den Triebwerken durchzuführen, ohne die Kolonne entleeren zu müssen. Diese Ausführung ermöglicht es sogar, den Doppelpulsator eventuell mit einem Kopf weiterzubetreiben, während der andere überarbeitet wird.
Halle 9.0, Stand H30-J34
cav 405
Die Novados-H-Serie im Detail
Thema Extraktion bei der Dechema
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