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Stickstoff überlagert Ex-kritische Produktionsschritte

Weiterverarbeitung von Koppelprodukten aus der Biodieselherstellung
Kritische Produktionsschritte mit Stickstoff überlagern

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Bei der Herstellung von Diesel aus pflanzlichen Rohstoffen entstehen unerwünschte Nebenprodukte. Glaconchemie nimmt Biodieselherstellern diese sogenannten Koppelprodukte ab und entwickelt daraus hochreine Grund- und Ausgangsrohstoffe. Zur Überlagerung der Produktionsschritte bei der Weiterverarbeitung verwendet Glaconchemie selbst produzierten Stickstoff.

Biodiesel wird in Deutschland fast ausschließlich aus Raps hergestellt. Hierfür werden die Samen der ölhaltigen Pflanze zermahlen und gepresst. Das gewonnene Pflanzenöl, das für den Einsatz in Dieselmotoren noch nicht geeignet ist, wird schließlich im Rahmen der „Umesterung“ chemisch umgewandelt. Das Rapsöl wird unter Zugabe von Methanol in einem Rührkessel mit Wärmetauscher einige Stunden bei ca. 50 bis 65 °C gerührt. Schließlich kühlt das Gemisch in einem Absetztank ab und trennt sich hier in zwei Phasen. So schwimmt oben im Tank der leichtere Roh-Biodiesel, während sich unten Glycerin ansammelt, das während der Umesterung aus den im Raps enthaltenen Triacylglyceriden entstanden ist.

Hier kommt Glaconchemie ins Spiel. Als Spezialist für die Aufbereitung von Nebenprodukten der Biodieselherstellung nimmt Glaconchemie den Biodieselherstellern anfallende Nebenprodukte ab – zu marktüblichen Preisen. Eines dieser Produkte ist das sogenannte Substandardglycerin (SSG). Dieser giftige und brennbare Stoff kann Sedimente bilden, Kraftstofffilter verstopfen und Dieselmotoren schädigen. Daher muss dieses aus dem Kraftstoff entfernt und fachgerecht entsorgt werden. Dabei benötigt man für die Aufbereitung der unerwünschten Komponente SSG teure Zusatzanlagen, über die Biodieselhersteller oftmals nicht verfügen. Aus dem Biodiesel entfernt, lässt sich SSG in hochreine Grund- und Ausgangsstoffe für zahlreiche Anwendungen in den Bereichen Pharma, Chemie, Kosmetik, Lebensmittel umwandeln. Substandardglycerin wird in der Glaconchemie Anlage D1 im Werk Merseburg verarbeitet.

Neue Wertstoffe aus Biodiesel-Koppelprodukten

Nach der Abholung des SSG per Lkw wird dieses in das Gaspendelsystem eingebracht und über Leitungen in zwei große Produktionsanlagen bei Glaconchemie gepumpt. In der Anlage findet zunächst die Separierung des Substandardglycerins in seine Bestandteile statt. Die Phasentrennung in der Zentrifuge erfolgt durch die Ansäuerung mit Schwefelsäure sowie die Zugabe von Kaliumhydroxid. So werden Methanol und freie Fettsäuren abgetrennt, die für die weitere Verwendung in verschiedenen Produktionsprozessen der Biodieselherstellung zurück an die Biodieselhersteller geschickt werden. Abgetrenntes Kaliumsulfat kann später z. B. als Bestandteil von Kalidüngern im Weinanbau verwendet werden. Darüber hinaus wird Rohglycerin abgetrennt. Dieses wird durch weitere Verfahrensschritte im Rahmen der Neutralisation und Filterung sowie der Rektifikation (Destillation) zu hochreinem Glycerin weiterverarbeitet. Technisches Glycerin verfügt über eine Reinheit von 99,5 % und kann in zahlreichen industriellen Bereichen eingesetzt werden. Die farb- und geruchlose Flüssigkeit wird u. a. in der Kunststoffproduktion (Alkydharze) sowie der Herstellung von Polyurethanschäumen oder Frostschutzmitteln verwendet. Pharmazeutisches Glycerin mit einer Reinheit von 99,7 % findet insbesondere in der Pharma- und Kosmetikindustrie als Feuchtigkeitsspender Verwendung und dient hier als Grundstoff zur Produktion von Cremes, Salben und Zahnpasta. In der Lebensmittelindustrie wird Glycerin als Lebensmittelzusatzstoff E 422 zur Feuchthaltung verwendet, z. B. bei Kaugummi. Darüber hinaus wird in Anlage D2 im Merseburger Werk ein weiteres Nebenprodukt weiterverarbeitet. Angeliefertes Rohglycerin, das bereits frei von Methanol und Fettsäuren ist, wird hier unter Zugabe von Natriumhydroxid raffiniert. Kleinste Restmengen an Methanol und Wasser werden ebenfalls abgetrennt und an das Werk D1 weitergeleitet. Entstehendes Natriumchlorid wird herauszentrifugiert und kann so an die Bergbauindustrie vermarktet werden. Über die Aktivkohlebleichung des Rohglycerins entsteht darüber hinaus wertvolles Glycerin mit hochreiner (99,7 %) Qualität als Endprodukt. Das Glycerin ist koscher, halal und lebensmittelzertifiziert.

Kritische Prozesse werden mit Stickstoff überlagert

In zahlreichen Prozessschritten im Werk von Glaconchemie entstehen gefährliche Dämpfe im Umgang mit Substandardglycerin sowie Rohglycerin und deren Bestandteilen, insbesondere Methanol. Die brennbaren Stoffe erzeugen in Verbindung mit Sauerstoff ein explosionsfähiges Gasgemisch, das in Kombination mit einer Zündquelle zu Explosionen führen kann. Um dies zu vermeiden, werden explosionsgefährdete Anlagenteile, Rührwerke, Zentrifugen, Lagerbehälter und Rohrsysteme mit Stickstoff überlagert. Das reaktionsträge Gas verdrängt den Sauerstoff im Kopfraum über der Flüssigkeit und unterbindet effizient die Gefahr von Explosionen. Insbesondere die Entladung der mit SSG oder Rohglycerin gefüllten Tank-Lkw birgt Risiken. Beim Befüllen der Lagerbehälter unter Nutzung der Gaspendelung wird das Stoffgemisch über einen Schlauch vom Tankfahrzeug in den Tank geleitet. Ein zweiter Schlauch führt gleichzeitig die im Tank entstandenen Dämpfe in den Lkw-Tank zurück. Durch etwaige Potenzialdifferenzen kann es zu elektrostatischen Entladungen und damit Entzündung von Dämpfen kommen. So wird das Gaspendelsystem zusätzlich mit Stickstoff inertisiert. Darüber hinaus wird bei Glaconchemie durch die Überlagerung mit Stickstoff und den damit verbundenen Ausschluss von Sauerstoff die biologische Aktivität von Mikroorganismen unterbunden und Korrosionen in Anlagenteilen vermieden.

Stickstoff vor Ort produzieren

Um die erforderliche Stickstoffmenge von 140 m3/h für die verschiedenen Produktionsschritte in beiden Anlagen zu produzieren, kommt ein Stickstoffgenerator IMT PN 3000 von Inmatec zum Einsatz. Die Containerlösung, die im Freien direkt neben der Anlage D2 steht, umfasst neben dem Generator auch zwei Kompressoren und einen Stickstoff-Puffertank mit 10 000 l Volumen. Der Hauptkompressor ist frequenzgesteuert und somit energiesparend. Der erzeugte Druck liegt bei 7,5 bis 8,5 bar. Die Anlage mit Druckwechsel-(PSA)-Technologie liefert Stickstoff mit einer Reinheit von 99,9 %. Dazu wird Umgebungsluft mit Druck durch einen Aktivkohle- sowie einen Staubfilter gepresst. Die gereinigte Druckluft wird anschließend über einen Druckregler in einen Ventilblock geleitet. Dieser induziert die Luft abwechselnd in zwei mit einem Kohlenstoff-Molekularsieb gefüllte Adsorptionsbehälter. Während ein Behälter im Filtermodus Sauerstoff- sowie Kohlendioxidmoleküle aus der Umgebungsluft im Sieb adsorbiert, regeneriert der andere Behälter und umgekehrt. Der mithilfe der Pressure-Swing-Adsorption-Technologie gewonnene Stickstoff wird in einen Produktbehälter weitergeleitet und steht nun für die verschiedenen Anwendungen bei Glaconchemie zur Verfügung. „Bei den von uns benötigten Mengen ist die Vor-Ort-Erzeugung von Stickstoff die günstigste Lösung. Sie schützt uns auch vor Lieferengpässen bei der Flüssigstickstofflieferung. Um die Produktionsprozesse nicht lange unterbrechen zu müssen, haben wir uns für eine fertige Komplettanlage von Inmatec entschieden. Aufbau und Installation gingen sehr schnell vonstatten. Ein großer Vorteil ist auch die Protokollierung aller Betriebsdaten, die wir über das Touchcontrolpanel oder remote über den PC überwachen und steuern können. Der Generator verfügt über eine robuste Technologie und ist erfreulich wartungsarm“, so Martin Drygala, Produktionsleiter bei der Glaconchemie GmbH.

Inmatec GaseTechnologie GmbH & Co.KG, Herrsching


Autor: Markus Berninger

Marketing,

Inmatec



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