Eine Fallstudie in Zusammenarbeit mit Equilibar LLC und ILS – Integrated Lab Solutions

In den letzten Jahren hat sich die Wissenschaft mehr und mehr auf die Entwicklung verbesserter Polymere konzentriert, die umweltfreundlicher sind als bestehende Kunststoffe. Die Forschung hat sich insbesondere auf die Entwicklung vollständig recycelbarer Kunststoffe konzentriert, die multifunktional sind und dazu beitragen, den Stoffkreislauf für die Herstellung von Polyolefin-Polymeren zu schließen.

In dieser Anwendungsbeschreibung wird erläutert, wie die Präzisionskontrolltechnik – das Kerngeschäft sowohl von Equilibar LLC als auch von Equilibar-Vertreiber Pressure Control Solutions – es diesen Wissenschaftlern ermöglicht, die Kontrolle der Fluide innerhalb ihrer Forschunganwendung zu verbessern.

Fallstudie: ILS

Ein interessantes Beispiel in diesem Zusammenhang ist das Projekt Integrated Lab Solutions in Deutschland: ILS hat eine lange Geschichte in der Entwicklung von Testanlagen für Polyolefin-Katalysatoren, die von Forschern und Innovatoren auf der ganzen Welt im globalen Bestreben, Kunststoffe zu verbessern, eingesetzt werden. In einem Projekt in 2019 hat ILS eine vollautomatische parallele 6-Batch-Polymerisationsanlage entwickelt, mit der Aufschlämmungs-, Gas- und Massenpolyethylen- und Polypropylensynthesen durchgeführt werden können. ILS setzte Equilibars Dom-Regelventil mit mehreren Öffnungen ein, um die Probleme im Zusammenhang mit der Fluidregelung zu lösen.

Probleme bei der Durchflussregelung in der Polyolefin-Katalyse und -Tests

Um die Funktion der ILS-Testanlage zu gewährleisten, ist eine quantitative und stabile Monomerflusskontrolle über extrem weite Durchfluss- und Druckbereiche erforderlich.

Ein Massendurchflussregler (MFC) allein ist mit seinem integrierten elektronischen Durchflussregelventil gerade in der Lage, über einen begrenzten Druckbereich einen stabilen Massendurchfluss ermöglichen. Wenn ein breiterer Durchfluss- und Druckbereich benötigt wird – wie es bei der Polyolefinforschung unverkennbar der Fall ist – bietet ein konventioneller MFC nicht die Stabilität und Genauigkeit, die erforderlich ist, um die Systemspezifikationen der Wissenschaftler zu erfüllen. Der MFC zeigt eine Instabilität, hauptsächlich aufgrund von Ausdampfungsproblemen, die sich aus der Dosierung von Flüssiggasmonomeren wie Propylen und 1-Buten ergeben.

Basierend auf den einzigartigen Eigenschaften der Equilibar-Regelventile für die Durchflussregelung wurden diese Herausforderungen durch den Einsatz der patentierten Equilibar-Technologie überwunden. Eine schematische Darstellung dieser Lösung können Sie in der Produktgalerie sehen.

Vorteile eines Dom-Regelventils mit mehreren Öffnungen

Die Platzierung eines Dom-Vordruckreglers mit mehreren Öffnungen direkt nach dem Thermo- oder Coriolis-MFC ermöglicht die konstante Kontrolle des Monomerflusses über extrem breite Durchfluss- und Druckbereiche.

Durch die Anordnung dieser Art von BPR dem MFC und dem Reaktor vorgeschaltet erfährt der MFC unabhängig von den Druckschwankungen im Reaktor denselben Druck vorher wie nachher. Dieser Aufbau führt zu einer überlegenen Kontrolle des Monomerflusses über den gesamten Durchflussbereich der Hochdurchsatz-Polyolefin-Testanlage.

Darüber hinaus ermöglicht das kompakte Design dieses Spezial-BPR, dass es in kleine Räume passt.

Auch lässt es sich leicht aufheizen, wodurch das System Joule-Thomson-Kühleffekten entgegenwirken kann, die häufig bei der Flüssiggasdosierung auftreten.

Nicht zuletzt kann es aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, was eine optimale Anpassung an das System, in das es eingebaut ist, ermöglicht und die Beständigkeit gegen aggresivste Chemikalien erleichtert. So steht beispielsweise eine Lösung komplett aus Hastelloy zur Verfügung; eine vollständige Anpassung an die Prozessanforderungen an das Systemdesign und die Optimierung der Prozessergebnisse ist somit möglich.

Um zu verdeutlichen, wie gut Equilibar-Ventile zum Zweck der Durchflusskontrolle mit MFCs zusammenpassen, verweisen wir auf dieses Video von Dr. Anton J. Nagy, CEO von ILS, der die „Syntheseanlage für Feinchemikalien für Batch- und Continuous Flow“ demonstriert.

Weitere Integration des Dom-Regelventils mit mehreren Öffnungen

Darüber hinaus hat Pressure Control Solutions auch eine weitere integrierte Lösung entwickelt. Armand Bergsma (Gründer von PCS) erklärt:

„Wenn wir MFCs für Flüssiggase liefern, integrieren wir das hochpräzise Proportionalventil direkt in die Kappe eines Equilibar-Vordruckreglers. Das Proportionalventil sieht nur ein Inertgas wie Stickstoff unter Druck. Über dieses Proportionalventil wird der Dom des BPR mit Druck beaufschlagt. Ein speziell für diesen Zweck entwickelter Durchflussbegrenzer wird hinzugefügt, um eine konstante Menge an N2 zu entlasten. Das einzelne Proportionalventil wird direkt vom eingebauten PID-Regler im Coriolis-Sensor angesteuert. Der PID-Regler stellt somit einen perfekt ausgeglichenen Druck im Dom ein und erzeugt einen stabilen Durchfluss. Die Verdampfung der Medien erfolgt hinter dem Equilibar Regelventil. In einigen Fällen ist der Equilibar-Regler mit einem Heizstab ausgestattet, um den Wärmeverlust auszugleichen.“  

Ein R&I-Schema, wie diese Lösung in der Praxis aussieht, ist unten dargestellt. Erfahren Sie mehr über Flow Control auf unserer Kompetenzen-Seite.

Über Equilibar

Equilibar ist ein in den USA ansässiger Hersteller einzigartiger und innovativer Flüssigkeitskontrolllösungen. Die patentierte Fluid-Control-Technologie wird in einer Vielzahl von Prozessen eingesetzt, darunter Katalysatoren, Petrochemie, überkritische und andere industrielle Anwendungen. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an einen Equilibar-Anwendungstechniker unter anfrage@equilibar.com oder (+1) 828 650 6590.

Über Pressure Control Solutions

Pressure Control Solutions mit Hauptsitz in den Niederlanden bietet innovative Präzisionsregelprodukte für eine Vielzahl von Prozessen, darunter Katalysator-, Petrochemie-, überkritische und pharmazeutische Anwendungen. Basierend auf jahrelanger Erfahrung und Spezialisierung entwickelt PCS Systeme mit erstklassigen Produkten wie kuppelbeladenen Reglern mit mehreren Öffnungen von Equilibar und Massendurchflussreglern von Bronkhorst. Für weitere Informationen kontaktieren Sie einen Anwendungsspezialist für eine direkte Beratung unter info@pressurecontrolsolutions.nl.

ILS-Integrated Lab Solutions GmbHist ein Anbieter von chemischen F&E-Dienstleistungen und Produkten in Berlin, Deutschland. Kontaktieren Sie Ihr Team unter sales@integratedlabsolutions.com.