Kontinuierliche Flüssig/Flüssig-Separation mit Zentrifugen

Flüssig/Flüssig-Zentrifugen gewährleisten im Gegensatz zu Absetzverfahren auf Basis der Schwerkraft (Batchverfahren) eine kontinuierliche Phasentrennung. Diese ist überall dort anzustreben wo große Produktströme unter gleichmäßigen Bedingungen aufgearbeitet werden sollen.

Außerdem wird durch eine Zentrifugation die Qualität der Trennung meist verbessert, die Gefahr einer ungenügenden Stofftrennung bei schwankenden Zulaufbedingungen minimiert und die Wirtschaftlichkeit der Trennung optimiert. Ein besonderer Vorteil der im folgenden beschriebenen Zentrifugenbauart liegt in der Möglichkeit zwei oder mehrere Flüssigkeiten in der Zentrifuge außerhalb des Rotors zu mischen und sie im Rotor direkt wieder zu trennen. Dadurch werden Wasch-, Extraktions- und Separationsprozesse auf engstem Raum bei minimalem Produktvolumen in kürzester Zeit möglich. Durch diese besonderen Eigenschaften ersetzen die Zentrifugen Mixer–Settler- Systeme, Extraktionskolonnen und Absetzbehälter.

Flüssig/Flüssig-Zentrifugen
Zentrifugen beschleunigen die Flüssig/Flüssig-Trennung durch die Wirkung der Zentrifugalkraft infolge Rotation der Zentrifugentrommel. Zwei unmischbare Flüssigkeiten mit leicht unterschiedlicher Dichte werden daher durch die Zentrifugen sehr ökonomisch, kontinuierlich getrennt. Flüssig/Flüssig- Gemische welche im Gravitationsfeld (bei 1 g) Stunden zur Trennung brauchen, trennen sich bei 200 bis 1000 g entsprechend schneller. Daher werden exzellente Separationsergebnisse bei Zentrifugalbeschleunigungen von 100 bis 1000 g und bei Durchflussmengen von 2 bis 2500 l/min bei Rotordurchmessern von 50 bis 900 mm erreicht. Die Leistungsfähigkeit einer Zentrifuge wird zweckmäßigerweise für jedes zu trennende Flüssigkeitspaar experimentell bestimmt. Dabei wird insbesondere die Verweilzeit der Emulsion in der Zentrifuge, bei welcher eine optimale Trennung erreicht wird, ermittelt. Hierzu wird die Verweilzeit wird über die Durchflussmenge geregelt.

Die Zentrifugalbeschleunigung ist stufenlos über einen Frequenzumrichter regelbar. Nach einer Grobkalkulation werden die Versuchsparameter eingestellt und die zuvor definierten Betriebspunkte mit einer Laborzentrifuge (Durchsatz bis 2 l/min) oder Technikumzentrifuge (Durchsatz bis 20 l/min) angefahren. Aufgrund der gleichen Bauart können die Versuchsergebnisse der Labor-/ Technikumanlage auf die Prozessanlagen extrapoliert werden. Diese Vorgehensweise erlaubt während der Projektierung eine kostengünstige und aussagekräftige Pilotierung mit allen Rahmenparametern und Bedingungen.

Zentrifugal-Mischer
Viele verfahrenstechnische Prozesse erfordern mehr als nur die einfache Trennung von zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte. Extraktions-, Wasch- und Neutralisationsprozesse werden durch das Mischen von mindestens zwei Flüssigkeiten vor der eigentlichen Separation durchgeführt. Die CINC-Zentrifugen erlauben es, diese Prozesse innerhalb der Zentrifuge vor der eigentlichen Trennung der beiden Phasen durchzuführen. Daher können die Maschinen auch als Zentrifugal-Mischer, Zentrifugal-Kontaktoren oder Zentrifugal-Extraktoren bezeichnet werden.

CINC-Zentrifugen
Die CINC (Costner Industries Nevada Cooperation) Zentrifugen können als Kontaktoren, Separatoren oder gleichzeitig für beide Aufgaben verwendet werden, es stehen unterschiedliche Materialien von Edelstahl, Hastelloy bis PVDF zur Verfügung, um auch aggressive Flüssigkeiten bearbeiten zu können. Der Zulauf kann entweder durch einen höher gelegenen Tank oder über Pumpen gewährleistet werden. Die Abläufe erfolgen frei. Durch O – Ringe aus Teflon gekapseltem PVDF oder Kalres sind die Zentrifugen abgedichtet, für Ex Bedingungen können die gasdichten Einheiten auch mit inert Gas (N2) geflutet betrieben werden. Mehrstufige Prozesse arbeiten innerhalb weniger Minuten. Keine besonderen Vorkehrungen müssen für Konzentrationsschwankungen oder Durchflussunterbrechungen getroffen werden. Für die selbständige Reinigung steht eine CIP (clean in place) Option zur Verfügung.