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Countdown 11: APT stellt sich vor: vom Prozess zur Anlage – im Großen wie im Kleinen

Jeder kennt die Bilder von großen Chemieanlagen, die ganze Regionen prägen. Besonders nachts sind sie an Standorten wie Marl oder Ludwigshafen unübersehbar. Über Jahrzehnte prägten diese oft mehrere hunderttausend Tonnen pro Jahr produzierenden Betriebe das Bild der chemischen Industrie in der Öffentlichkeit.

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Die großen, bis ins letzte Detail optimierten Anlagen mit Planungszeiten von mehr als zehn Jahren stellen aber in Bezug auf die reine Anzahl an chemischen Produktionsprozessen eher die Ausnahme dar als die Regel. Mehrproduktanlagen im Batchbetrieb dominieren, da diese eine schnelle Reaktion auf immer unbeständigere internationale Absatzmärkte erlauben. Um die Ressourceneffizienz großer Anlagen mit der Flexibilität von Batchanlagen zu kombinieren, hat sich der Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik (APT) sehr intensiv in die sogenannte „50-Prozent-Idee“ eingebracht. Das Ziel ist, die Zeit von einer Verfahrensidee aus dem Labor bis zum Anfahren einer Anlage massiv zu verkürzen. Dazu gingen die Forscher sowohl bei den Planungsabläufen als auch bei der Konstruktion der Anlage neue Wege. In enger Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum invite wurde untersucht, wie durch Verwendung vorgefertigter Module bei Planung und Bau Zeit gespart werden kann, indem man auf schon einmal erbrachte Ingenieurleistungen aus alten Projekten zurückgreift. Zudem konnte die APT zeigen, dass bei geringerem Investitionsrisiko die Flexibilität durch modulbasierte, kontinuierlich betriebene Anlagen deutlich gesteigert werden kann.Kalenderblatt11_02

Ein zweiter Schwerpunkt der Forschung ging der Frage nach, wie die Vorteile kontinuierlicher Prozesse für die Produktion von kleinen Mengen nutzbar gemacht werden können. Die dafür notwendigen kleineren Anlagen bieten zahlreiche Herausforderungen. Neben der Anwendung innovativer Prozesskonzepte und Apparate wie der Nutzung von Schaum oder Extraktionszentrifugen zur Aufreinigung komplexer Gemische konzentrierte sich die Arbeit auf die Herstellung kristalliner Produkte. Denn die dazugehörenden Prozesse sind langsam, erfordern somit hohe Verweilzeiten, verarbeiten Fest-Flüssig-Gemische und sollen für eine konstante Produktqualität geringe Rückvermischung garantieren. Um all das zu gewährleisten, müssen neue Apparate entwickelt werden. Für den Prozess der Kristallisation zum Beispiel untersucht der Lehrstuhl das vom Kinderspielplatz bekannte Konzept der Archimedes-Schraube genauer. Kontinuierliche Fest-Flüssig-Trennung, Waschung und Trocknung gibt es de facto derzeit nicht. Sie bieten daher spannende Fragestellungen für zukünftige Forschung.

 

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schembecker promovierte und habilitierte an der Universität Dortmund. Als Mitbegründer der Beratungsfirma Process Design Center (PDC) mit Niederlassungen in Europa und den USA hat er in mehr als 100 industriellen Projekten zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender Projekte mitgewirkt. Er erhielt mehrere Preise für Prozessinnovationen. Seit 2005 ist Gerhard Schembecker Professor für Anlagen- und Prozesstechnik an der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen der TU Dortmund.