Quelle Fachzeitschrift NEUES IN DER UMLAUFBAHN

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1 Anlagenbau Chemie Pharma Ausrüster Planer Betreiber Einkäufer Instandhalter Quelle Fachzeitschrift ENTSCHEIDER-FACTS Für Betreiber Erst mit individuell an die Anwendung angepassten Zentrifugenlösungen werden wirtschaftlich optimale Anlagen erreicht. Der Trend geht zu kompletten, anschlussfertigen Zentrifugen-Modulen. Einige Hersteller reduzieren die Zahl der eingesetzten Teile um dadurch einerseits Skalen- und Kosteneffekte zu erreichen, andererseits um damit die Wartung der Maschinen zu vereinfachen. Erweiterte Betriebsbereiche hinsichtlich Druck und Temperatur tragen dem Trend zur Prozessintensivierung Rechnung. Bild: Pieralisi Komplette, anschlussfertige Zentrifugen-Module sind in Chemie, Pharma und Biotech im Trend NEUES IN DER UMLAUFBAHN CT-Trendbericht Zentrifugentechnik Lagen die Schwerpunkte bei der Zentrifugenentwicklung in den vergangenen Jahren vor allem auf der energetischen Optimierung, stehen nun verfahrenstechnische Kniffe im Vordergrund. Und von der Reduzierung der Bauteile versprechen sich nicht nur die Hersteller signifikante Verbesserungen in puncto Wartung. Zentrifugen und Dekanter sind häufig der Dreh- und Angelpunkt im wichtigsten Trennschritt einer verfahrenstechnischen Anlage. Und obwohl das Grundprinzip der zentrifugalen Trennung von festen und flüssigen Phasen bereits seit vielen Jahrzehnten in Chemie-, Pharma-, Biotech- und Lebensmittel- Autor Armin Scheuermann, Redaktion anlagen eingesetzt wird, gibt es gerade in jüngster Zeit zahlreiche technische Entwicklungen, die Prozessbetreibern dabei helfen sollen, die Wirtschaftlichkeit ihrer Produktion zu steigern. Getrieben werden diese Entwicklungen vor allem durch die Anwendungen und deren Anforderungen selbst. Bei der Entwicklung von Dekantern für die Entwässerung von Schlämmen aus der Abwasserbehandlung stand in den letzten Jahren vor allem die Senkung des Energiebedarfs im Vordergrund. Denn einerseits reduziert die zentrifugale Trennung den Energiebedarf für die anschließende thermische Trocknung, andererseits erfordert die Beschleunigung der Schlamm-Massen im Dekanter einen hohen Energieeinsatz. Bis Anfang der 90er Jahre kamen in den Maschinen häufig überdimensionierte Motoren zum Einsatz, die vor allem auf die Leistungsspitzen in der Anfahrphase ausgelegt waren. Im späteren kontinuierlichen Betrieb liefen diese nur noch im Teillastbereich der Wirkungsgrad war entsprechend schlecht. Nach einer Übergangsphase, in der Kupplungssysteme zu Ver-

2 Für Chemie, Pharma und Biotech geht der Trend eindeutig in Richtung kompletter, anschlussfertiger Module Gert Bergjohann, Geschäftsleiter Pieralisi Deutschland Die Betreiber wünschen sich längere Wartungsintervalle und hoch verfügbare Anlagen und fordern immer strengere Garantiewerte Nils Schöpflin, Alfa Laval, Business Unit Separation Fluids besserungen beim Energiebedarf führten, sind heute in modernen Maschinen Frequenzumrichter an der Tagesordnung. Diese optimieren vor allem den Anfahrvorgang und machen es möglich, Motoren mit geringeren Leistungen zu installieren. In Schneckenzentrifugen werden heute bereits Doppelfrequenzumrichter eingesetzt, bei denen zwei energetisch gekoppelte Umrichter die Differenzdrehzahl zwischen Trommel und Schnecke ab einer definierten Drehmomentschwelle in Abhängigkeit vom Drehmoment regeln. Der Vorteil dieser Anordnung: Auch bei sich ändernden Zulaufparametern wird ein konstanter Trockenstoffgehalt im Feststoffaustrag erreicht. Außerdem machen es Umrichter und Regeleinrichtungen möglich, überschüssige Energie wieder zurückzugewinnen. Hersteller wie Flottweg und Andritz haben dazu in den vergangenen Jahren Entwicklungen vorgestellt. Westfalia Separator hat mit dem Varipond-System ebenfalls eine Lösung entwickelt, mit der bei schwankenden Konzentrationen im Zulauf gleich bleibende Trockensubstanzwerte im Ablauf erreicht werden. Dabei regelt neuerdings der Energy-Optimizer die Trommeldrehzahl automatisch auf die minimale für den Prozess benötigte Beschleunigungsenergie herunter. Automatisierung schreitet fort Auch Pieralisi setzt für die Anpassung an die jeweiligen Prozess- und Produktverhältnisse auf den Einsatz moderner Regelungstechnik. Bei Alfa Laval spricht man sogar vom Entwässerungs-Autopiloten, bei dem eine Softwareregelung den unbeaufsichtigten Betrieb sowie eine Reduzierung der Entwässerungskosten sicherstellen soll. Erst durch die Summe aus Verfahrens- und Automatisierungstechnik lassen sich Einsparungen erreichen, stellte Sandro Schneider vom Schweizer Zentrifugenhersteller Ferrum bereits in seinem Beitrag in CT 9/03 fest. Um das Problem schwankender Einlaufkonzentrationen in den Griff zu bekommen, integriert der Hersteller bei seinen Schubzentrifugen ein Voreindicker-Modul. Aber auch andere Module wie die Funktion Filterkuchen waschen lassen sich modular ergänzen und über die Automatisierungstechnik in den Produktionsablauf integrieren. Die flexible Anpassung der Zentrifuge an den Prozess sowie ein einfaches Upgrading bei Leistungssteigerungen sehen wir als einen wichtigen Entwicklungsschwerpunkt in den kommenden zwei bis drei Jahren, erklärt Nils Schöpf lin von der Alfa Laval Business Unit Separation Fluids. Dazu kommt die Senkung des Wartungsaufwandes als eine der wichtigsten Anforderungen, die derzeit von Prozessbetreibern an die Hersteller von Zentrifugen gestellt wird: Die Betreiber wünschen sich längere Wartungsintervalle und hoch verfügbare Anlagen und fordern immer strengere Garantiewerte. Das lässt sich nur durch individuelle Anpassungen an den Prozess erreichen, erklärt Schöpflin. Ein Jahr Dauerbetrieb ohne Unterbrechung für Schmierung oder präventive Wartung lautet aus Sicht von Gert Bergjohann, Geschäftsleiter Pieralisi Deutschland, heute bereits eine typische Forderung. Auch hier kommt der Automatisierungstechnik eine Schlüsselrolle zu. Zentrifugen müssen in vollautomatisierte Prozesse eingebunden werden und sich selbst überwachen können. Daneben spielen organisatorische Aspekte hinein. Mit dem Abbau eigener Instandhaltungskapazitäten gewinnt das Outsourcing von Wartungsdienstleistungen an Bedeutung. Besonders in Europa sehen wir diesen Trend deutlich. Um so wichtiger wird für uns das After Sales Geschäft, verdeutlicht Kai Wiesner vom Anbieter Krauss Maffei Process Technology (KMPT). Da die Maschinentechnik von Zentrifugen spezielles Knowhow voraussetzt, sind es vor allem regionale und spezialisierte Serviceunternehmen oder aber die Anbieter selbst, die solche Dienstleistungen anbieten können. Trend zur individuellen Lösung ist ungebrochen Mit Maschinen von der Stange lassen sich die Forderungen nach einer optimal auf den Betrieb zugeschnittenen Fahrweise, niedrigen Energiekosten und ei-

3 Eine Effizienzsteigerung erfordert die exakte Abstimmung der Zentrifuge Horst Dietschreit, technischer Leiter Zentrifugen bei Siebtechnik Immer mehr Produzenten stellen die Filtration im Down stream nach Fermentationen in Frage Ulrich Meier, Leiter Business Unit Chemie, Pharmazie, Biotechnologie bei Westfalia Separator nem minimalen Wartungsbedarf nicht erfüllen. Hier sind maßgeschneiderte Lösungen gefragt. Wir haben uns der individuellen Zentrifuge verschrieben, bringt Günther Liefke, Marketingleiter beim Mülheimer Hersteller Siebtechnik das Firmencredo auf den Punkt. Die Zentrifuge entsteht im Gespräch mit dem Kunden. Auch die Produktivität eines Trennprozesses hängt wesentlich von der Anpassung an die Betriebsparameter ab. Eine Effizienzsteigerung erfordert die exakte Abstimmung der Zentrifuge, weiß Horst Dietschreit, technischer Leiter Zentrifugen bei Siebtechnik. Dietschreit: Es geht darum, das kostengünstigste Trennverfahren so effizient wie möglich zu gestalten. Das sieht auch Christian Pecher vom Anbieter Flottweg so: Langfristig kann ein Zentrifugenhersteller nur bestehen, wenn er anwendungsspezifische Lösungen entwickelt und diese für den Kunden optimiert. Um trotzdem den Forderungen nach einer einfachen Wartung nachkommen zu können und gleichzeitig die Investitionskosten nicht ins Unermessliche zu treiben, setzen einige Anbieter konsequent auf die Reduzierung der Teilevielfalt. Wir haben die Maschinenkonzepte für unsere Dekanter komplett überarbeitet und konnten dabei bis zu CHEMIE TECHNIK Mai 2006

4 Prozent der Teile einsparen und dies bei einer höheren Klärfläche, konkretisiert Ulrich Meier, Leiter Business Unit Chemie, Pharmazie, Biotechnologie bei Westfalia Separator. Auch Horst Dietschreit bestätigt diese Strategie: Weniger Teile bedeutet einfachere Instandhaltung wir wollen dadurch die Zeit für die Revision einer Zentrifuge halbieren. Siebtechnik hat sich für die diesjährige Achema vorgenommen, das Thema Teilereduzierung in den Vordergrund zu stellen. Der Hersteller hat inzwischen Zentrifugen im Programm, die auf lediglich 20 Bauteilen basieren. Lösungen für den Boom-Markt Biokraftstoff Doch noch ein weiterer Aspekt zeichnet sich bei mehreren Herstellern als Achema-Schwerpunkt ab: Die Präsentation von speziellen Maschinen für die Produktion von Biodiesel und Bioethanol. Sowohl Pieralisi als auch Alfa Laval, Flottweg und Westfalia Separator wollen dazu in Frankfurt neue Maschinen zeigen. Allein in Deutschland wurden im vergangenen Jahr rund 2 Mio. Tonnen Biokraftstoffe abgesetzt. Die Größe der Anlagen, in denen diese produziert werden, verdoppelt sich seit Anfang des Jahrzehnts jährlich. Heute sind bereits Anlagen in der Größenordnung von 600 t/tag und mehr im Gespräch. Mit eigenen Verfahren sowie speziellen Maschinen wie den RSE Selbstentschlammern und den RTC-Maschinen zur Abtrennung des Glycerins dominiert Westfalia Separator den Markt. Aber auch die anderen Hersteller profitieren von dem Boom. Pieralisi wird in Frankfurt einen neuen 3-Phasen-Dekanter für die Biodieselund Bioethanol-Produktion zeigen, bei dem die Teichtiefen in Abhängigkeit von den aktuellen Dichteverhältnissen und online Analysenergebnissen angepasst werden. Die Maschinen werden auf die jeweilige Aufgabenstellung zugeschnitten. Entwicklungsschwerpunkte sind dabei die Kostenoptimierung sowie eine größtmögliche Automatisierung, beschreibt Gert Bergjohann. Auch Flottweg hat mit dem neuen Z5E-Dekanter eine Lösung zur 3-Phasen-Trennung entwickelt. Um die Maschine an variierende Zulaufbedingungen anpassen zu können, kann die Schälscheibe über einen Exzenter verstellt werden. Bei der Bioethanolgewinnung setzt Westfalia Separator zukünftig verstärkt auch auf den neu entwickelten DiscDecanter. Hier sorgt ein zusätzliches Tellerpaket vor dem Flüssigkeitsaustrag für eine Feinstklärung der flüssigen Phase. In der Stärkeindustrie eingesetzt, ersetzt der Dekanter Vakuumdrehfilter und Gluteneindicker. Weiteres Potenzial für die Maschine sieht der Hersteller in der pharmazeutischen Industrie. Überhaupt scheinen sich Anlagenbetreiber immer öfter mit dem Wunsch nach einer Kombination verschiedener Unit Operations an die Maschinenhersteller zu wenden. Bergjohann: Für Chemie, Pharma und Biotech geht der Trend eindeutig in Richtung kompletter, anschlussfertiger Module inklusive allem erforderlichen Neben-Equipment wie CHEMIE TECHNIK Mai

5 Bild: Westfalia Separator Bild: Flottweg Um einen 3-Phasen-Dekanter an variierende Zulaufbedingungen anpassen zu können, kann bei Flottweg die Schälscheibe über einen Exzenter verstellt werden Auch heute lassen sich bei Zentrifugen noch höhere Leistungen erzielen: Dieser neue Düsen-Separator kann bis zu einem Überdruck von 10 bar und Temperaturen bis 160 C betrieben werden Inertgas-Anlage, Zu- und Ablaufpumpen, Verrohrrung, Elektrik und Steuerung. Dadurch sinkt der Zeit- und Kostenaufwand in der Inbetriebnahme. Mehrere Verfahrensschritte kombiniert Horst Dietschreit, Siebtechnik, sieht noch weitere Anwendungstrends: Die Chemie hat noch enormes Entwicklungspotenzial. Um die Reaktionen zu beschleunigen, sehen wir einen Trend zu höheren Temperaturen und Drücken. Das erfordert völlig neue Konstruktionsprinzipien für Zentrifugen, erklärt Dietschreit. Lösungen für Betriebstemperaturen bis 400 C sind bereits verfügbar, zum Jahresende will der Hersteller neue Maschinen für hohe Drücke und Temperaturen vorstellen. Und auch Pharma- und Biotech-Unternehmen möchten mehr und mehr Prozessschritte aus einer Hand beziehen, beschreibt Ulrich Meier die Situation: Daher bieten wir komplett anschlussfertige Systeme mit Separator, Package Unit und Steuerung an. Gerade in der Pharmazie und Biotechnologie entdecken die Zentrifugenhersteller immer neue Anwendungsfelder. Dort will man verstärkt hin zur Zentrifugation, konkretisiert Meier: Immer mehr Produzenten stellen die Filtration im Downstream nach Fermentationen in Frage. Denn gegenüber der Filtration im Batch-Betrieb hat die kontinuierliche Abtrennung in Zentrifugen wirtschaftliche Vorteile. Dass die Memb ranfiltration bislang dennoch dominiert, liegt laut Meier vor allem am Scale up: Die Klinikmusterfertigung erfolgt häufig im Labormaßstab da ist es naheliegend, auf Laborfilter zurückzugreifen. Um hier punkten zu können, hat das Unternehmen aus Oelde kleinere Maschinen entwickelt, die auf der Achema gezeigt werden sollen. Fazit: Individuelle Lösungen dominieren den Markt für Zentrifugen. Der Trend geht zu Komplettsystemen und Maschinen mit reduziertem Wartungsbedarf. Um dies zu erreichen, wird die Zahl der eingesetzten Teile reduziert. Mit neuen Serviceangeboten tragen die Maschinenhersteller dem Wunsch der Anwender nach Outsourcing von Instandhaltungsaufgaben Rechnung. 122 CHEMIE TECHNIK Mai 2006