Der Rührprozess mit seinen vielfältigen Randbedingungen erfordert den Einsatz von Stromstörern zur Optimierung der Rühraufgabe. Der Wunsch der Betreiber ist es, die Prozesse effektiver und effizienter zu gestalten und dabei die verfahrenstechnische Flexibilität der Reaktoren, beispielsweise in Mehrstoffanlagen, ständig zu steigern. Ein Stromstörer in Form eines in den Rührbehälter eingebauten emaillierten Rohrbündelwärmetauschers hilft, diese Ansprüche zu erfüllen.
Der PowerBaffle ist ein Stromstörer aus emaillierten U-Rohren, die in einem engen Abstand zueinander angeordnet sind. Dies garantiert große Turbulenz und hohe Strömungsgeschwindigkeiten um die Rohre und damit einen guten Wärmeübergang.
Der breite Querschnitt dieses Rohrbündels bremst die durch den Rührer angetriebene Flüssigkeit und erzeugt die für den Rührprozess so wichtige Störfunktion bzw. Änderung der Strömungsrichtung. Die U-Rohre sind in einem patentierten Verfahren in den Rohrboden eingeschrumpft und dichtungsfrei sowie gas- und flüssigkeitsdicht mit diesem verbunden. Die Frage nach der chemischen Beständigkeit von Dichtelementen stellt sich so nicht: Es gibt schlicht keine zusätzlichen Dichtelemente, die eventuell Probleme bereiten könnten.
Wärmetransport innerhalb kurzer Zeit
PowerBaffles sind in unterschiedlichen Ausführungen und Größen für Rührbehälter von 630 bis zu 40 000 l bei Kunden weltweit bereits seit geraumer Zeit erfolgreich im Einsatz. Hauptanwendungsgebiet sind bisher Verfahren, bei denen es auf eine optimale Temperaturführung im Reaktor ankommt oder bei denen viel Wärme innerhalb kurzer Zeit zu- oder abgeführt werden muss.
So besteht bei Polymerisationsprozessen ein weites Anwendungsgebiet: Die optimalen Oberflächeneigenschaften des Emails verhindern das Anbacken von Polymeren wirkungsvoll. Die einfache Reinigbarkeit der emaillierten Oberflächen stellt langfristig einen hohen Wirkungsgrad des Stromstörers im Prozess sicher. Die zusätzliche Wärmeaustauschfläche im Behälter verbessert die Wärmeabfuhr bei der exothermen Polymerisation so weit, dass Anwender von einer Produktivitätssteigerung von bis zu 50 % gegenüber der ursprünglichen Vorgehensweise bei sonst unveränderter Anlagenkonfiguration sprechen.
Aus rührtechnischer Sicht verhält sich ein PowerBaffle wie ein konventioneller Stromstörer, d. h. der üblicherweise im Rührbehälter eingebaute Stromstörer kann entfallen und ohne weiteres durch ein PowerBaffle ersetzt werden. Dabei sind Störwirkung und damit der Leistungseintrag beim Rühren im Vergleich zum konventionellen Stromstörer nahezu identisch.
Der PowerBaffle ist mit der Temperatursonde Flexsens 100 ausgestattet. Dieser Sensor wird dazu in eines der Wärmetauscherrohre eingesteckt. Der Stromstörer wird im Rührbehälter so montiert, dass die Temperatursonde direkt angeströmt und eine Beeinflussung der Messung durch die beheizten oder gekühlten emaillierten U-Rohre ausgeschlossen ist. Die eingesteckten Pt100-Fühler können zur Kalibrierung einfach demontiert werden.
Der Temperatursensor ist so positioniert, dass er an der tiefstmöglichen Stelle im Rührbehälter misst. So können auch kleine Volumina sicher erfasst und die Temperatur von Restmengen im Rührbehälter ermittelt werden.
Der PowerBaffle vereint damit die Funktionen eines Stromstörers, einer Temperaturmesssonde und eines Wärmetauschers in einem Bauteil und belegt hierbei nur einen Behälterstutzen. Er ist so dimensioniert, dass er in den Stromstörerstutzen eines Rührbehälters montiert und auch bei existierenden Apparaten einfach nachgerüstet werden kann.
Hoher Wärmedurchgangskoeffizient
Mit dem emaillierten PowerBaffle lassen sich Wärmeübergangskoeffizienten von bis zu 800 W/m2K erreichen. Vergleicht man den Wärmeübergangskoeffizienten eines emaillierten Rührbehälters mit dem k-Wert des emaillierten Stromstörers, so ergibt sich für den PowerBaffle ein bis zu dreifach höherer Wert als bei einem Rührbehälter ohne ein solches System. Dies bedeutet, dass 1 m2 Austauschfläche des PowerBaffles einer vergleichbaren Austauschfläche von 3 m2 der Wand des Rührbehälters entspricht.
Bei dieser Betrachtung bleiben die Strömungszustände und die Medien im Produktraum und in den Rohren unberücksichtigt. Durch die Wahl eines geeigneten, dem Prozess angepassten Rührsystems lässt sich noch eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs erzielen.
Online-Info: www.cav.de/0111###
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