Vor dem Hintergrund des scharfen internationalen Wettbewerbs und der sich stetig verschärfenden Umweltauflagen sind chemische Anlagen und Apparate, die sich durch hohe Ausbeuten, Sicherheit und Verfügbarkeit sowie eine optimale Energieeffizienz auszeichnen, das Gebot der Stunde. Diese Anforderungen erfüllen die Alfa-Laval-ART-Plattenreaktoren. Sie stellen eine Kombination aus Plattenwärmeübertrager und kontinuierlich arbeitenden Reaktor dar.
Die ART-Plattenreaktoren ermöglichen eine kontinuierliche Herstellung von Fein- und Spezialchemikalien. Interessant sind diese Anlagen außerdem für die Biotech- und der Pharmaindustrie. Im Vergleich zu klassischen Rührtankreaktoren erlauben die ART-Plattenreaktoren eine schnellere Erweiterung, höhere Ausbeuten und eine bessere Kontrolle der Reaktion.
Modulare Reaktoreinheit
Die Alfa-Laval-Plattenreaktoren kombinieren die Eigenschaften von kontinuierlichen chemischen Reaktoren mit denen von Plattenwärmeübertragern. Zwischen den Wärmeübertragungsplatten befinden sich Reaktorplatten, die die Strömungsrichtung beeinflussen. Druckplatten sorgen für den Zusammenhalt. So entsteht eine modulare Reaktoreinheit. Anschlüsse entlang des Reaktionskanals bieten Zugriff auf die Reaktionsmischung; so können Messungen durchgeführt, Proben entnommen und Reaktionspartner hinzugefügt werden. Die mechanische Konstruktion der ART-Reaktoren erlaubt Reaktionen bei Temperaturen von -40 bis +200° C und Drücken bis 20 bar. Die Produktreihe umfasst Reaktoreinheiten mit Kapazitäten von 0,25 l/h bis zu 1 m3/h. Das heißt: Anwendungen im F&E-Labor sind ebenso abgedeckt wie der Einsatz in der Produktion.
Die Vorteile, die die neuen ART-Plattenreaktoren den Anwendern in der chemischen und pharmazeutischen Industrie bieten sind vielfältig: Der für den Plattenwärmeübertrager typische, sehr gute Wärmeübergang wird mit einem effizienten Mischprozess kombiniert. Deshalb kann der Ablauf der Reaktionen in der Einheit zuverlässig gesteuert werden. Bestehende Prozesse können verbessert oder neue Produkte entwickelt werden. Im Unterschied zu einem Reaktor, der im Chargenbetrieb arbeitet, werden beim ART-Plattenreaktor die Reaktionspartner kontinuierlich eingespeist. Dieses Verfahren ist sicherer, weil das Reaktionsvolumen um bis zu 99 % geringer als bei der Chargenverarbeitung ist. Außerdem müssen bei Reaktoren im Chargenbetrieb die Reaktionspartner mit Lösemitteln verdünnt werden. Im Unterschied dazu arbeiten die ART-Plattenreaktoren mit Ausgangsstoffen in der optimalen Konzentration. Auf diese Weise wird das Entstehen von Nebenprodukten verringert. Es verdampfen keine Lösemittel und die Energiekosten werden reduziert. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass sich die ART-Plattenreaktoren sehr gut automatisieren lassen.
Die zurzeit in zwei Baugrößen erhältlichen Reaktoren können sehr gut an unterschiedliche Prozess- bzw. Leistungsanforderungen angepasst werden. Hierfür kann der Anwender auf verschiedene Plattengrößen zurückgreifen. Außerdem kann er den Reaktor mit einer unterschiedlichen Anzahl von Platten betreiben. Letztere stehen in den Werkstoffen 316 L, Hastelloy oder PEEK zur Verfügung. Auch in punkto Reinigungsfreundlichkeit erfüllen die ART-Reaktoren höchste Ansprüche, denn sie sind binnen weniger Minuten zerlegt und wieder zusammengebaut.
Ein Blick in die Geschichte
Die neue Reaktortechnologie basiert auf Alfa Lavals umfassendem Know-how auf dem Gebiet der Wärmeübertragung und Fluiddynamik. In den 30er-Jahren des letzten Jahrhunderts leistete Alfa Laval Pionierarbeit bei der Entwicklung von Plattenwärmeübertragern. Damals nutzte man diese Anlagen hauptsächlich zur Pasteurisierung von Milch, Bier etc. Später eroberten sich die Anlagen auch andere Industriezweige wie die chemische und pharmazeutische Industrie. Möglich wurde dies durch neue Plattenwerkstoffe und Ferigungsverfahren.
Die fortlaufende Weiterentwicklung der Plattenwärmeübertrager führte nun zu den ART-Plattenreaktoren. Bei der Entwicklung und Erprobung dieser Reaktoren arbeitete Alfa Laval mit verschiedenen europäischen Universitäten zusammen. Prototypen des ART-Plattenreaktors wurden bereits erfolgreich bei Astra Zeneca (Schweden), Perstorp AB (Schweden), Arkema (Frankreich) und DSM Pharma (Holland) getestet.
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