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Vorhandene Energie- quellen effizient nutzen

Exakte Temperierung großvolumiger Reaktoren
Vorhandene Energie- quellen effizient nutzen

Eine genaue Temperaturführung hat in der chemischen Reaktionstechnik maßgeblich Einfluss auf die Produktionsleistung und -qualität. Gerade bei großvolumigen Produktionsreaktoren gestaltet sich eine exakte und effiziente Temperierung oft problematisch. Mit der Unistat-Hybrid-Technologie bietet Huber Kältemaschinenbau eine Lösung zur präzisen Temperierung von Produktionsreaktoren mit mehr als 10 000 l Volumen.

Die Autorin: Elena Rombach Marketing Communications, Peter Huber Kältemaschinenbau

Bei Produktionsprozessen mit chemischen Reaktionsvorgängen spielt die richtige Temperatur eine entscheidende Rolle. Dementsprechend wichtig ist die Auswahl einer geeigneten Heiz- und Kühllösung.
Chemische und pharmazeutische Produktionsanlagen nutzen häufig zentral vorhandene Heiz- und Kühlsysteme zur Temperierung von Produktionsprozessen, insbesondere um großvolumige Reaktoren zu temperieren. Diese Methode hat jedoch einige Nachteile: In der Regel führt sie zu ungenauen Ergebnissen, vor allem aber ist der Temperaturbereich eingeschränkt. Darüber hinaus wird, beispielsweise bei der Nutzung einer elektrischen Heizung, eine große Energiemenge benötigt, was zu hohen Betriebskosten führt.
Die Unistat-Hybrid-Technologie optimiert bereits vorhandene Anlagen durch die Anbindung eines hydraulisch dichten Temperiersystems. Das ermöglicht die exakte Temperierung von Reaktoren mit einem großen Füllvolumen. Das Unistat-Hybrid-System nutzt im Produktionsgebäude vorhandene Energiemedien wie Dampf, Kühlwasser oder flüssigen Stickstoff, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.
Der Unistat übernimmt die Temperaturregelung und kontrolliert das Zusammenspiel der einzelnen Energiequellen. Dabei garantiert das System eine zuverlässige und sichere Prozesskontrolle. Die Kopplung mit vorhandenen Ressourcen ist eine einfache Lösung zur Steigerung der Effizienz von Anlagen, da die Verwertung der Energieressourcen durch den Unistat rationell gesteuert wird.
Potenzial optimal verwerten
In der Praxis bedeutet das zum Beispiel ein schnelles Aufheizen von großvolumigen Reaktoren mit Dampf, beziehungsweise ein rasches Abkühlen mit flüssigem Stickstoff. Beispielsweise ist Dampf, aufgrund seiner hohen Energiedichte und einer ausgezeichneten Wärmeübertragung, ein exzellenter Wärmeträger. Mit dem Unistat-Hybrid-System wird dieses Potenzial optimal verwertet. Die Wärmeenergie des heißen Dampfes wird mit einem externen Wärmetauscher ins Thermofluid übertragen, dadurch können im Bedarfsfall Temperaturen bis zu +400 °C erreicht werden.
Tiefere Temperaturen werden durch die Nutzung von flüssigem Stickstoff erzielt. In Kombination mit dem Unistat können Temperaturen von bis zu -120 °C erreicht und darüber hinaus sicher beherrscht werden. Die Funktionsweise des Systems ist ähnlich wie bei der Nutzung von Dampf. Der Unistat-Umwälzthermostat sorgt für eine kontrollierte Energiezufuhr und übernimmt die präzise Feinregelung auf die im Reaktor benötigte Temperatur. Die Temperatur im Reaktor wird mit einem externen Pt100-Sensor überwacht. Die Vorteile dieser Technik sind eine hohe Regelgenauigkeit, erweiterte Temperaturbereiche, gesteigerte Heiz- und Kühlleistungen sowie eine zuverlässige Kompensation von thermischen Reaktionen. Das „Energierecycling“ wird mit der Integration eines Unistat-Systems verbessert und die Produktionsleistung großvolumiger Anlagen gesteigert.
Erfolgreiches Scale-up
Die Herstellung größerer Quantitäten ist zumeist kostenintensiv und schwierig: Die im Labor entwickelten Verfahren müssen dafür auf eine Produktionsanlage übertragen werden.
Die Unistat-Produktreihe bietet sowohl kompakte Geräte für den Einsatz im Labor als auch Geräte für die Produktion. Dadurch wird die systematische Prozessentwicklung, die für ein erfolgreiches Scale-up essenziell ist, erleichtert. Der Transfer vom Labor beziehungsweise vom Technikumsmaßstab in den technischen Maßstab einer Produktionsanlage – unter gleichbleibenden Bedingungen und mit durchgängiger Bedienung – wird mit der Unistat-Reihe realisierbar. Unter wirtschaftlichen Aspekten betrachtet, tragen Unistate durch ein effizientes Energiemanagement zur Senkung der Betriebskosten bei. Die hydraulisch dichte Bauweise verhindert die Entstehung von Öldämpfen sowie Oxidation und verlängert dadurch die Lebensdauer der Temperierflüssigkeit.
Umfangreiche Sicherheitseinrichtungen ermöglichen einen unbeaufsichtigten Dauerbetrieb. Die relevanten Betriebszustände werden permanent überwacht. Bei Bedarf werden Warnungen ausgegeben, das System abgeschaltet oder Notkreisläufe aktiviert. Ergänzt wird die Ausstattung mit Programmgebern, adaptiver Kaskadenregelung, Rampenfunktion, Kalenderstart, anpassbarem Usermenü, Sensorkalibrierung sowie durch analoge und digitale Schnittstellen zur Anbindung an Prozessleitsysteme. Mit den Optionen Wetterschutz und Winterbetrieb können die Geräte auch im Außenbereich aufgestellt werden. Über den abnehmbaren Regler ist eine Fernsteuerung mittels Datenleitung möglich, zum Beispiel bei einer Verwendung in explosionsgeschützten Bereichen. Für eine Aufstellung innerhalb eines Ex-Schutz-Bereiches stehen überdruckgekapselte Ex-p-Schränke zur Verfügung.
Hochdynamische Temperiersysteme
Die Unistat-Reihe bietet mit dem leistungsstarken Hybrid-System sowie kompakten Geräten für jede Applikation die passende Lösung. In enger Zusammenarbeit mit Verfahrensingenieuren aus der Chemie- und Pharmabranche wurden die Systeme stetig weiterentwickelt. Die Produktauswahl umfasst kompakte Geräte für Laboratorien bis hin zu Serienmodellen für die Temperierung von Produktionsreaktoren. Unistate sind prädestiniert für die Temperierung von Chemie- und Bioreaktoren, Autoklaven, Reaktionsblöcken, Kalorimetern sowie Miniplant- und Pilotanlagen.
Die Modelle decken einen Temperaturbereich von -120 bis +425 °C ab und bieten Kälteleistungen von 0,7 bis 150 kW. Bei einem höheren Leistungsbedarf oder bei besonderen Anforderungen entwickelt Huber individuelle und kundenspezifische Temperierlösungen.
prozesstechnik-online.de/cav0913439

Vorteile im Überblick

Hybrid-Technologie

Chemische und pharmazeutische Produktionsanlagen nutzen häufig zentral vorhandene Kühl-/Heizsysteme zur Temperierung von Produktionsprozessen. Unistat-Hybrid optimiert diese Anlagen durch die Anbindung eines hydraulisch dichten Temperiersystems. Die zur Verfügung stehende Kälte- und Heizleistung wird dadurch erhöht und der Temperaturbereich erweitert.
Vorteile:
  • Höhere Heiz- und Kälteleistungen
  • Nutzung von vorhandenen Energie- ressourcen wie Dampf, Kühlwasser, flüssigem Stickstoff LN2 etc.
  • Temperaturbereichserweiterung bei existierenden Anlagen
  • Hochgenaue Regelung der Prozesstemperatur
  • Zuverlässige Kompensation thermischer Reaktionen
  • Günstige Modernisierung vorhandener Anlagen
  • Vermeidet teuren und zeitaufwendigen Anlagentausch
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