Der Einsatz eines Hochleistungs-Wirbelschicht-Reaktors für prozesstechnische Anwendungen erfordert eine enge Kooperation zwischen dem Anlagenbauer und dem Auftraggeber. Das geschieht unter Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen des jeweiligen chemischen Prozesses, der Materialeigenschaften, der geforderten Produktparameter und -qualität. Zur Produkt- und Verfahrensentwicklung stehen im Prozesstechnikum bei SCHWING mehrere Labor- und Pilotanlagen unterschiedlicher Größe zur Verfügung.

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Fluidisationstests

Zur Beurteilung der Eignung des Einsatzmaterials werden für den Kunden "kalte" Fluidisationstests durchgeführt und die Proben im Hinblick auf ihre Fluidisierbarkeit untersucht. Diese Tests geben Aufschluss über die typischen Fluidisationsparameter des umzuwandelnden Pulvers und der Zwischen- bzw. Endprodukte. Die Tests werden in einem mit einer skalierbaren Gasverteilerplatte ausgestatteten transparenten Laborzylinder unter Umgebungskonditionen durchgeführt.

Die Versuche liefern Informationen über das Verhalten der Materialien in einer Wirbelschicht und ermöglichen eine objektive Beurteilung ihrer Fließeigenschaften. Die ermittelten Fluidisationsparameter zuzüglich der vom Auftraggeber festgelegten Prozessparameter dienen zur Erstellung eines Testprogramms für Technikumsversuche.

Scale-up- und Pilot-Tests

Anhand der Ergebnisse der Fluidisationstests entscheiden die Experten von SCHWING gemeinsam mit dem Kunden, mit welcher Reaktorgröße weitere Versuche sinnvoll sind. Hierzu stehen mehrere Pilotanlagen in den Größen zwei bis 120 Liter für Testzwecke im Temperaturbereich bis 1100 °C und für Reaktionsdrücke bis 15 bar zur Verfügung. Üblicherweise werden die im Laborreaktor gewonnenen Daten auf Technikumsversuche im sogenannten Dip-Reaktor (2 bis 8 Liter) als Chargenbetrieb durchgeführt, um Machbarkeit, Produktqualität und Optimierungspotential zu prüfen.

Die Versuche erfolgen unter Prozessbedingungen. Während der Tests können Proben genommen werden, unterschiedliche Gase zugeführt und deren Mengen bestimmt werden. Alle Daten zum Prozessverlauf wie zum Beispiel der Fluidgasstrom und dessen Zusammensetzung, die Prozesstemperaturen (bis 1100°C) sowie die Aufheiz-, Halte- und Abkühlzeiten der einzelnen Prozessschritte werden aufgezeichnet und in einem Bericht genau dokumentiert.

Der Dip-Reaktor zeichnet sich dadurch aus, dass der Wirbelschichtreaktor in einen weiteren Wirbelschichtbehälter eingetaucht wird. Dies ermöglicht ein sehr rasches Aufheizen des Reaktors, der aber in einem zweiten Wirbelschichtbehälter auch schnell abgekühlt werden kann, was die Wartezeiten zwischen den Versuchen erheblich minimiert.

Für Scale-Up-Versuche oder Lohnproduktion bis zu einer Materialmenge von einer Tonne stehen Batch-Wirbelschichtreaktoren von 6 bis 120 Liter Fassungsvermögen zur Verfügung.

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