Lifting für Zentrifugen

Sandro Schneider

Einige Unternehmen, darunter auch deutsche, haben in jüngster Zeit ihre Produktionsstätten nach Ostasien verlagert, dort neue Anlagen errichtet und damit das Rennen um die höchste Wirtschaftlichkeit im globalen Markt eröffnet. Manchem Produktionsverantwortlichen in der Grundstoffchemieproduktion stellt sich daher die Frage, wie er denn seine alte Prozessanlage wieder fit machen kann. Im Falle der Fest-Flüssig-Trennung mit Schubzentrifugen lassen sich neuere Erkenntnisse auf bestehende Anlagen übertragen und deren Produktivität deutlich erhöhen.

Die Schubzentrifuge ist eine kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge. Das zu trennende Fest-Flüssig-Gemisch gelangt kontinuierlich durch das Einlaufrohr in den rotierenden Gemischverteiler und wird auf der ersten Stufe gleichmäßig über den ganzen Siebumfang verteilt. Der größte Teil der Flüssigkeit wird hier bereits abzentrifugiert und es bildet sich ein Feststoffkuchen. Die erste Stufe führt nebst der Rotations- auch eine Oszillationsbewegung aus. Diese erfolgt hydraulisch über einen Schubkolben mit Umsteuermechanismus. Dadurch wird der Feststoffkuchen in Ringabschnitten, entsprechend der Hublänge, von der ersten zur zweiten Stufe geschoben und verlässt die Maschine schließlich durch die Auffangrinne und das Feststoffgehäuse. Der Feststoff wird in der Schubzentrifuge durch kontinuierliches Zugeben von Waschflüssigkeit auf den Feststoffkuchen gereinigt. Waschrohre oder andere Waschvorrichtungen können im frei zugänglichen Trommelinnenraum einfach angeordnet werden. Die abgeschleuderte Mutterlauge und Waschflüssigkeit werden im Laugengehäuse gesammelt und bei Bedarf getrennt abgeführt.

Obwohl diese Art von Zentrifugen mit ihrem hydraulischen Schubmechanismus auf Dauerbetrieb ausgelegt sind, lohnt es sich, die Betriebsparameter zu messen und entsprechende Zyklen zu steuern und zu optimieren. Die meisten kristallinen Feststoffe neigen zu Anbackungen. Der kontinuierliche Prozess der Fest-Flüssigtrennung muss deshalb regelmäßig unterbrochen werden, um die inneren Teile zu spülen. Dies geschieht sehr effizient mit CIP-Systemen (Clean In Place), die auch hier am besten geregelt betrieben werden – nicht zeitgesteuert, sondern nach Bedarf und überwacht durch Messungen an der laufenden Maschine. Durch eine geschickte Kombination von elektronischer Steuerung und Software lässt sich auf diesem Weg eine Reduktion der unproduktiven Zeiten und damit eine Effizienzsteigerung erreichen.

Früher wurde im Wesentlichen auf den größten erreichbaren Durchsatz geachtet. Heutzutage wählt man oft lieber zwei mittlere Schubzentrifugen vom Typ P-50 (Trommeldurchmesser 500 mm) als eine große Schubzentrifuge vom Typ P-100 (Trommeldurchmesser 1000 mm). Obwohl zwei kleinere Maschinen in der Erstinvestition etwas über den Beschaffungskosten einer größeren Maschine liegen, wiegen die Vorteile der Flexibilität, der Einsatzbereitschaft und der Investitionssicherheit diese Kosten im gesamten Gebrauchszyklus auf. Die Skalierung der Größe kann mit der Produktpalette von Ferrum bestens durchgeführt werden, da auch die kleineren Maschinen mit dem bewährten hydraulischen Schubmechanismus ausgerüstet sind.

Der weitaus größte Innovationsschritt lässt sich erreichen, wenn nach neuestem Erkenntnisstand die zentrifugal unterstütze Kuchenfiltration mit der Dünnschichtfiltration in einer Maschine kombiniert wird. Der Einsatz einer Schubzentrifuge galt vordem als effizient, wenn das Gemische mit einem möglichst hohen Feststoffgehalt eingeleitet werden konnte. Als Faustformel wird bei kristallinen Produkten etwa 50 Gew% empfohlen. Im Allgemeinen erzeugen vorgeschaltete Kristallisationsprozesse jedoch Konzentrationen, die eher im Bereich von 30 bis 40 Gew% liegen. Der produzierte Kristallbrei muss deshalb voreingedickt werden. Dazu stehen verschiedene Geräte wie der statische Voreindicker, der Hydrozyklon oder das Bogensieb zur Verfügung. Alle diese Lösungen erfordern aber zusätzliche externe Installationen, die Verrohrung, Regel- und Steuerungselemente sowie Ventile benötigen. Hier geht die Ferrum-Zentrifugentechnologie einen Schritt weiter und integriert die Funktion des Eindickens direkt in die Zentrifuge. Damit kann die Schubzentrifuge mit einem Fest/Flüssig-Gemisch von 30 bis 60 Gew% direkt beschickt werden, was ihren Einsatzbereich erweitert. Aus dem gleichen Grunde wird sie aber auch unempfindlicher gegen Schwankungen der Feststoffkonzentration im laufenden Betrieb. Die konstantere und frühere Entfeuchtung in der Trommel erlaubt aber auch ein längeres Waschen des Filterkuchens. Auch der integrierte Eindicker lässt sich nun durch verschiedene Maschinen- bzw. Konstruktionsparameter optimal auf den Prozess anpassen.

Schubzentrifugen sind für ein langes Leben konstruiert. Bei entsprechender Wartung, sind 30 bis 40 Jahre durchaus keine Seltenheit. Der Stand der Prozesstechnik aus dieser Zeit eröffnet also mit dem heutigen Stand der Zentrifugentechnologie ein breites Feld zur Effizienzsteigerung. So kann bereits von Einsatzfällen des integrierten Eindickers berichtet werden, bei denen durch nachträglichen Einbau eine wesentliche Durchsatzsteigerung erzielt wurde.

Nicht immer muss jedoch nur das neueste Konstruktionsmerkmal eingebaut werden. Oft ist eine prozesstechnische Analyse mit anschließenden Modifikationen der ideale Weg zur Durchsatzsteigerung. Bei einer Soda-Anlage mit vier Zentrifugen der Größe P-100, die nach acht Jahren Betrieb nicht mehr konkurrenzfähig war, konnte durch mechanischen und steuerungstechnischen Umbau der Durchsatz wesentlich – d. h. von 20 auf 37 t/h Soda-ash – gesteigert werden. Die Kombination von Mechanik, Steuerung und Software erlaubte die gezielte Anpassung auf die aktuellen Prozessparameter. Durchgeführte Maßnahmen waren der Einbau einer neuen Verteilscheibe, ein neuer Satz Kugellager und die Integration der CAS P.1-Steuerung.

cav 497

Maschinenliste der Ferrum-Schubzentrifugen

Handbuch der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung

GVT-Seminar „Fest-Flüssig-Trennung“