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cav MESSESPECIAL entstehende Methanol direkt aus der Reaktionsmischung abzutrennen. Tatsächlich erlaubt der 3-D-Druck definiert poröse Strukturen in der Reaktorwand, mit denen dies in Verbindung mit einer geeigneten Temperaturführung nun gelingen könnte. Das Reaktorkonzept fußt auf der Zusammenführung mehrerer Temperatur- und Prozesszonen in einem monolithischen Stück Metall, das im 3-D-Druck entsteht. Dabei spielen Strukturen von 50 μm, der Größe eines Haares, in dem bis zu 50 cm großen Metallkörper eine wichtige Rolle. Die Strukturen können mittels vorheriger Simulation genau in ihrer Formgebung bestimmt werden. Diese Fertigungsmöglichkeiten bietet ausschließlich Additive Manufacturing. Von der Idee zum Reaktor Die ersten Versuche mit einem Testreaktor verliefen vielversprechend. Wenn alle Untersuchungen in kleinem Maßstab abgeschlossen sind, wird sich das Konsortium daranmachen, Designregeln zu erarbeiten, um den Reaktor in einen Industriemaßstab zu überführen. Professor Dr. Christoph Klahn, der sich am KIT mit der additiven Fertigung in der Verfahrenstechnik beschäftigt, lobt die Beschleunigung des Entwicklungsprozesses. „Dank der gut vorbereiteten Designund Fertigungs-Workflows können wir bei jeder neuen Idee den entsprechenden Versuchsreaktor innerhalb von zwei Tagen herstellen.“ Die Softwaremodule für diese durchgängigen Workflows stammen von Siemens und umfassen Simulation, Design und die digitale Ansteuerung der 3-D-Drucker zur zuverlässigen Fertigung der feinen Strukturen. Künftig könnten alle wichtigen Prozessschritte, also Mischen, Reagieren, Trennen und so weiter, durch Simulation maßgeschneidert in einem Apparat so gebündelt werden, dass sie dann in jeweils definierten Zonen hocheffizient erfolgen. Selbstoptimierendes System Die Möglichkeiten des 3-D-Drucks will das Team nutzen, um in die Bauteile gleich Anschlüsse zu integrieren, in die Sensoren eingebaut werden sollen. Diese erfassen während des Betriebs Temperatur, Druck, Flussraten und Stoffkonzentrationen. Mit diesen Daten erkennt das System, ob es irgendwo im Reaktor zu heiß wird oder ob unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Beides wollen die Ingenieure unbedingt vermeiden, denn es schmälert Ausbeute und Produktreinheit. Muss das Produkt mühsam von anderen Molekülen getrennt werden, erhöht dies zudem den Energieaufwand. Um die Parameter zu ermitteln, bei denen Ausbeute und Reinheit möglichst hoch und der energetische Kühlaufwand möglichst gering sind, setzt das 3-D-Process- Team-Verfahren der künstlichen Intelligenz ein. Auf Basis der Sensordaten ist das System dann in der Lage, die Prozesssteuerung zu justieren und sich so schrittweise und selbstlernend den optimalen Bedingungen anzunähern. Lässt sich dieses Optimum mit dem vorhandenen Reaktor nicht erreichen, liefern die Daten Hinweise, wie das Design geändert werden müsste. STATEMENT Dr. Tim Böltken, Geschäftsführer Ineratec Ineratec bietet modulare Anlagen für Power-to-X Anwendungen, sowie zur Methanolsynthese oder zur Methanol- und Fischer- Tropsch-Synthese an. Aktuell nutzen wir zur Fertigung der mikrostrukturierten Systeme jedoch noch andere Lösungen als den 3-D-Druck. Den 3-D-Druck betrachten wir als sehr spannenden möglichenAnsatz, um die Flexibilität der Systeme oder die Komplexität der Bauteile weiterzuentwickeln. Chemieparks im Wandel Das Bild von Chemieparks könnte sich künftig wandeln, wenn statt großer Kessel zunehmend kleine Durchflussreaktoren zum Einsatz kämen. Aber liefern diese Minianlagen überhaupt ausreichende Mengen? Im Umfeld pharmazeutischer Wirkstoffe auf jeden Fall. Mit einem Durchsatz von einem Liter pro Minute kommen die kleinen Reaktoren auf zwei- bis dreistellige Tonnenzahlen pro Jahr. Zudem ist das Konzept gut skalierbar. Je nach gewünschter Produktmenge kann man die nötige Anzahl an Reaktoren parallelschalten. Selbst in der großtechnischen chemischen Produktion taugt das Konzept als Alternative. Hier gibt es Potenzial für radikal geschrumpfte Anlagen und Prozesse, die dank präziser Daten, besserer Simulation und exakter Steuerung mit weniger Stahl, weniger Lösemittel und letztlich mit weniger Energie und CO 2 -Emissionen auskommen. Das würde eine nachhaltigere Chemie ermöglichen. www.prozesstechnik-online.de Suchwort: Evonik Halle 9.1, Stand D66 Rührkesselreaktor und Mikroreaktor im Vergleich: Viele dünne Reaktorröhrchen sorgen beim Mikroreaktor dafür, dass die punktuelle Temperaturentwicklung geringer ist AUTOR: KARL HÜBNER Fachjournalist 36 cav 6-7-2022
Kompakte Relaismodule für Zone 1 Membranpumpe für den Ex-Bereich Bild: R.Stahl Zwei neue Relaismodule komplettieren das R. Stahl-Produktspektrum für explosionsgefährdete Bereiche der Zone 1. Die Relaismodule der Reihen 9174 und 9177 ermöglichen das Schalten von AC- sowie DC-Lasten in den Zündschutzarten Ex e und Ex i. Mit einem Platzbedarf von nur 12 mm sind diese Geräte sehr kompakt. Für den Einsatz reicht ein geeignetes Feldgehäuse aus Kunststoff bzw. dünnwandigem Edelstahl. Das klassische Relaismodul Typ 9177 ermöglicht das galvanisch getrennte Schalten von eigensicheren (Ex i) und nicht eigensicheren (Ex e) Stromkreisen, sowohl AC als auch DC (z. B. Magnetventile oder Signalgeräte) auf Basis eines elektromechanischen Relais. Das elektronische Relaismodul Typ 9174/12-15-01 erlaubt das Schalten von AC-Lasten bis zu 5 A durch eine eigensichere (Ex i) oder wahlweise nicht eigensichere (Ex e) Ansteuerung. Der Typ 9177/12-11-01 eignet sich auch für den Einsatz in Anwendungen der funktionalen Sicherheit (SIL). www.prozesstechnik-online.de Suchwort: R. Stahl Halle 11.1, Stand G4 KNF trägt den geltenden Richtlinien für die Verarbeitung und Verteilung explosionsfähiger Gase Rechnung mit der Ex-Pumpe N 680.1.2. Sie gehört zu einer Gruppe ölfrei arbeitender Pumpen, die Atex-konform für die Aufgabenstellungen Emissionsschutz und Produktrückgewinnung einsetzbar sind. Chemisch resistent, fördert die N 680.1.2 Ex explosionsfähige Gase und Dämpfe. Mit einer Förderleistung von 220 l/min und einem Endvakuum von 150 mbar abs. steht eine leistungsstarke Pumpe bereit. Damit eignet sich die Ex-Pumpe insbesondere für alle Anwendungen, bei denen entzündliche Gase der Rückgewinnung zugeführt werden bzw. deren Austreten verhindert werden muss. www.prozesstechnik-online.de Suchwort: KNF Neuberger Halle 11.1, Stand E85 Bild: KNF SIL JUMO SAFETY SIL PERFORMANCE PL 4-20 mA ON OFF Sichere Grenz- und Füllstandsmessung mit der JUMO NESOS-Serie Besuchen Sie uns vom 22. bis 26. August in Halle 11.1, Stand E41 Schwimmerschalter und Füllstandsmessumformer mittels Schwimmkörper der JUMO NESOS-Serie sind nun in SIL 2 nach IEC 61508 verfügbar. JUMO unterstützt die Projektierer und Anwender bei der sicheren Realisierung ihrer Messaufgabe mit Flüssigkeiten. Selbst Leitungsfehler wie Kurzschluss oder Leitungsbruch werden verlässlich identifiziert. Auch in den explosionsgeschützten Bereichen [Ex i und Ex d] sowie im Schiffbau können Messstellenlösungen sicher und robust ausgeführt werden. Willkommen bei JUMO. cav 6-7-2022 www.jumo.net 37
