Anwendungen nach Rühraufgaben
Sollten Sie Ihr spezifisches Anwendungsgebiet nicht unter Industrien finden können, sprechen Sie uns gern an. Sicher finden wir auch für Ihre Fragestellung eine Antwort und für Ihr Rührproblem eine Lösung.
Die Suche nach der optimalen rührtechnischen Lösung beginnt immer mit der Analyse der erforderlichen Rühraufgaben. Zusammen mit dem Kunden können wir auf Grundlage dieser Hauptaufgaben oder einer Kombination der wichtigsten Aufgaben die optimale Lösung bestimmen:
- Vermischung von Flüssigkeiten
- Suspension von Partikeln
- Gasdispersion
- Partikel- oder Tropfendispersion
- Stoffaustausch von Reaktanten
- Wärmeübertragung
Homogenisieren von Flüssigkeiten
Die Vermischung zweier oder mehrerer löslicher Flüssigkeiten in makroskopischem Maßstab wird als Homogenisieren bezeichnet. Die Mischzeit hängt zum Großteil von der Förderkapazität des Rührers ab. Üblicherweise werden Hydrofoil-Rührer für niederviskose Medien, wie HDL- oder THETA-Rührer, zur Vermischung eingesetzt, da sie eine gute Pumpeffizienz aufweisen. Nimmt die Zähigkeit der Flüssigkeit zu, sind leistungsstärkere Rührer wie ZETA-, SIGMA- oder ALPHA erforderlich.
Typische Prozessschritte mit Vermischung als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- Vermischung von Klebstoff
- Vermischung von Slurries und Suspensionen
- Polykondensation (z. B. Veresterung)
- Fermentation (Homogenisieren von Flüssigkeiten – und Nährstoffverteilung)
- Veresterung, Umesterung
- Oleochemikalien
- Reaktionsunterstützung
- Neutralisation
- Anpassung des pH-Werts
- Vermischung von Biomasse
- Speichertanks für Nahrungsmittel, z. B. Wein, Milch, Speiseöl
- Speichertanks für Biodiesel
- Joghurtfermentation
- Käseherstellung
Suspension von Partikeln
Beim Suspendieren sollen Feststoffe in der Flüssigkeit entweder nur in Bewegung gehalten oder sehr gleichmäßig verteilt werden. Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten sind Flüssigkeit-Feststoff-Reaktoren, Kristaller, Lagertanks, Speisetanks und Puffertanks für Slurrys. In manchen Fällen sind die Partikel leichter als die Flüssigkeit. Die Suspensionsaufgabe ist es dann, zu verhindern, dass sich eine Schwimmschicht auf der Oberfläche bildet.
Ein großer Teil der Suspensionsaufgabe ist die Optimierung des Energieeintrags, der für den erforderlichen Suspensionsgrad benötigt wird. Für diese Aufgabe sind Rührer mit geringer Scherkraft und hoher axialer Strömungskomponente wie HD-, HDL- und THETA am besten geeignet.
Bei der Entleerung von Behältern mit Suspensionen kann mit einer speziell im Bodenbereich arbeitenden Turbine Typ RA gearbeitet werden.
Typische Prozessschritte mit Suspension als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- Reaktionen mit Katalysatoren
- Vermischung von Klebstoff
- Kristallisatoren (Kühlungskristallisation, Verdampfungskristallisation, Umkristallisation)
- Polymerisationsreaktoren mit Feststoffzugabe (z. B. PTA in EG zur PET-Bildung)
- Fällungspolymerisation
- Lösungspolymerisation
- Substanzpolymerisation
- Feststoffauflösung
- Fällungen
- Absorptionen
- Slurry-Lagerung
- Speisetanks
- Puffertanks
- Umgekehrte Suspensionen (Einzug der Schwimmschicht)
- Biogasfermenter (Hydrolysen, primäre und sekundäre Fermenter)
- Bioethanolfermenter, Liquefaktion, Verzuckerung, Beer well (Slurry-Lagertank), Hefeherstellung, Hydrolysen
Gasdispersion
Wenn der Stoffaustausch eines gasförmigen Reaktanten durch die Gas-Flüssigkeits-Phase der limitierende Faktor eines chemischen Reaktanten ist, ist die Hauptaufgabe eines Rührwerkes typischerweise die Dispersion des zugeführten Gases. Die Aufgabe der Rührwerke ist es in diesem Fall, das zugeführte Gas in kleine Bläschen zu dispergieren und es gleichmäßig mit der Flüssigkeit/dem Slurry zu vermischen.
Die Erzeugung von Gas-/Flüssigkeitsoberflächen hängt primär von den Scherkräften des Rührers und seiner Tendenz zum Überfluten ab. Unsere firmeneigenen Turbinenrührer RP6, GasGen4, GasSol4 und HySol3 sind für die Gasdispersion konzipiert.
Typische Prozessschritte mit Gasdispersion als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- Belüftung von Fermentationsprozessen (Membranbegasung, Ringbegasung, Lanzenbegasung)
- Aminosäuren, Antibiotika, Xanthan, Vitamine, Polysaccharide
- Alkoxylierung (z. B. Ethoxylierung, Propoxylierung)
- Karbonisierung, Hydration, Chlorierung, Sulfurierung
- Strippen
- Verdampfung
- Ausgasung
- Begasung mit Hohlwellensystemen
- Drucklaugung und atmosphärische Laugung
- Bioleaching von Gold
- Ammonisierungs- und Laugungsreaktoren
- DAP-(Diammoniumphosphat-)Reaktoren
- Reaktions- und Reifetanks zur Phosphorsäuregewinnung
- Abwasseraufbereitung
Partikel- oder Tropfendispersion
Partikel in einer Flüssigkeit zu dispergieren ist typischerweise eine Hauptrühraufgabe, wenn vermischte Partikel besonders klein oder wasserabweisend sind, Agglomerate aufgebrochen werden müssen oder nichtlösliche Flüssigkeiten emulgiert werden müssen. Aufgrund der hohen Dispersionskapazität sind besonders hohe Scherkräfte spezieller Rührwerke, wie Zahnscheibenturbinen-, gewölbte RP6– oder Jet-Cage-Einheiten, vonnöten. In besonderen Fällen muss die Verteilung der Dispersionstropfengröße mit einer speziellen Rührkonfiguration präzise überprüft werden, zum Beispiel mit einem SOLVEX SXL Pumper.
Typische Prozessschritte mit Tropfen-/Blasendispersion als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- Emulsionspolymerisation (z. B. PVC)
- Suspensionspolymerisation (z. B. PVC)
- Desagglomeration
- Agglomeration (z. B. NBR, HNBR, EPR)
- Pulverauflösung mit hoher Scherkraft
- Extraktionsvorgänge
- Dispersion und Emulsion mit Jet-Cage-(Rotor-Stator-)Systemen
- Salben und Cremes
- Farben und Anstrichfarben
- Maischung
- Maischetanks
- Dispersionspumpen für die Lösungsmittellaugung
- Mixer – /Settler-Einheiten für das Lösen von Salz in Öl
- Auflösen von Eindickmittel in niedrigviskosen Flüssigkeiten
Stoffaustausch
Bei Prozesseinheiten mit schnellen chemischen Reaktionen ist das Vermischen von Reaktanten im Mikromaßstab wichtiger als das Vermischen von Rohmaterialien, sodass der Stoffaustausch die hauptsächliche Rühraufgabe ist. Für einen effektiven Stoffaustausch wird eine relativ hohe Turbulenzenergie benötigt; der Rührer sollte also über eine radiale und axiale Mischkomponente und hohe Scherkräfte verfügen.
Klassischerweise wurden typische Schrägblattturbinen für die Stoffaustauschaufgabe angewendet. Heutzutage werden jedoch zunehmend spezielle Hydrofoil-Rührer wie GasSoL4, HySol3 oder eine Kombination mit Axialströmungsturbinen (HDL, THETA) und Radialrührern (RP6) für diese Aufgabe verwendet.
Typische Prozessschritte mit Stoffaustausch als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- chemische Reaktionen
- Synthese-Reaktionen
- Polymerisation
- Verzuckerung
- Fermentation
- Veresterung, Umesterung
- Raffination
- Synthese
- Oleochemikalien
Wärmeübertragung
Die Flüssigkeit mittels Heiz- oder Kühlregistern oder Doppelmantel zu kühlen oder erhitzen bestimmt die Rühraufgabe der Wärmeübertragung. Die Hauptaufgabe besteht für das Rührwerk darin, Grenzschichten zu den Wänden des Wärmetauschers kontinuierlich zu erneuern.
Obwohl die Wärmeübertragung selten die hauptsächliche Rühraufgabe ist, ist sie oft eng mit einer chemischen oder physischen Reaktion wie Verdampfung oder Kristallisation verbunden. Gute Rührer für die Wärmeübertragung niedrigviskoser Flüssigkeiten sind HDL, THETA, GasSol4 und HySol3. Für hochviskose Flüssigkeiten eignen sich ZETA-, SIGMA- und ALPHA-Rührer.
Typische Prozessschritte mit Wärmeübertragung als Hauptaufgabe des Rührwerks:
- Kristallisatoren
- Polymerisation (z. B. Veresterung, Suspensionspolymerisation)
- Fermentation newtonscher und nicht-Newtonscher Fluide
- Vermischung von Kakaomasse
- Fruchtkochen
- Fette und Wachse
- Oleochemikalien