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Aug 2022
Kristallisation eines Monomers aus einem Abfallstrom eines Depolymerisations-prozesses
Das Recycling von Polymerprodukten („Kunststoffen“) bietet einen wichtigen Beitrag sowohl zur Verringerung von Kunststoffabfällen, welche die Umwelt langfristig in Form von Mikroplastik belasten als auch zur Verbesserung der Kohlendioxidbilanz bei der Herstellung neuer Polymere. Letzteres kann durch Depolymerisation von Polymeren erreicht werden, sei es durch thermische Pyrolyse oder im Falle von Polyestern durch Umesterung in einem geeigneten Medium. Das zurückgewonnene Monomer muss jedoch in der Regel strengen Qualitätsanforderungen genügen. Daher ist neben der Ausbeute auch die erzielte Reinheit ein wesentliches Kriterium für die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses. Je nach Eigenschaften des Monomers stehen hierfür unterschiedliche Trennverfahren zur Verfügung. Neben der Destillation ist die Kristallisation eine Möglichkeit, um qualitativ hochwertige Produkte zu erhalten. Mit Hilfe der Kristallisation ist es möglich, nicht nur die Reinheit, sondern auch die Kristallmorphologie und Größenverteilung zu kontrollieren. Darüber hinaus wünschen sich die Kunden kontinuierliche Prozesse anstelle eines chargenweisen Betriebs. An dieser Stelle kommt der Technoforce Plug Flow Crystallizer (TPFC) ins Spiel.
Der Technoforce Plug Flow Crystallizer besteht aus einem horizontalen Zylinder, der mit einem oder mehreren separaten Doppelmänteln ausgestattet ist. Dadurch kann der Kristallisator in verschiedenen Abschnitten individuell geheizt werden, um ein abgestuftes Temperaturprofil zu erzeugen. Bei der Kühlungskristallisation kann zum Beispiel eine 80 °C warme Lösung auf 60 °C, dann auf 40 °C und weiter auf 20 °C gekühlt werden, um die Kristallisation zu steuern. Ein speziell konstruierter Rotor sorgt für eine gute Durchmischung innerhalb einer Sektion,. So kann von Sektion zu Sektion (d. h. von Temperaturstufe zu nächster Temperaturstufe) erzeugt das System eine Pfropfenströmung ohne nennenswerte Rückvermischung . Die Rotorkonstruktion minimiert auch die mechanische Energieübertragung in die Kristallaufschlämmung, um das Zerbrechen reifer Kristalle in Feinanteile zu vermeiden. Auf diese Weise können unerwünschte Sekundärkeimbildung und unkontrolliertes Kristallwachstum erheblich reduziert werden.
Technoforce Plug Flow Crystallizer mit Querschnitt
Durch die Optimierung des Kristallisationsprozesses mit unserem Technoforce Plug Flow Crystallizer in Pilotgröße konnten wir die Ausbeute mit einer engen Korngrößenverteilung für das Monomer maximieren. Die Lösung kam direkt aus der vorgeschalteten Depolymerisation bei erhöhter Temperatur und wurde in einem einzigen TPFC schrittweise bei zwei verschiedenen Kühlmitteltemperaturen abgekühlt. Auf diese Weise erreichten wir in einem Schritt die gewünschte Trennung. Für noch höhere Reinheitsanforderungen ist es jederzeit möglich, die Kristallisation unter Verwendung desselben oder eines anderen Lösungsmittels zu wiederholen, ein Prozess, der als Rekristallisation bezeichnet wird.
In unseren Labors in Nashik/Indien oder Geleen/Niederlande können wir unseren Kunden Kristallisationsversuche im Labor- und Pilotmaßstab in unseren kontinuierlichen Plug Flow Crystallizern anbieten. Die Wahl des geeigneten Lösungsmittels sowie einige Voruntersuchungen bezüglich Löslichkeitskurven sollten vom Kunden im Vorfeld durchgeführt werden, um das Projekt zu beschleunigen.
Technoforce hat bereits mehrere hundert Skids für Anwendungen in den Bereichen Öle und Fette, Feinchemie, Polymere, Lebensmittel- und Pharmaprodukte sowie für andere Industriezweige entwickelt und gebaut. Wir bieten auch andere Verdampfungstechnologien wie Dünnschichtverdampfung und -trocknung, Fallfilm-, Kletterfilm- und Zwangsumlaufverdampfung sowie Flüssig-Flüssig-Extraktion in Kolonnen oder Zentrifugalsystemen.