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Praxisberichte

30 Monate Standzeit und kein Ende in Sicht

GKD: Sondertressen überzeugen bei ESIM Chemicals in der Fumarsäureproduktion

Instandhaltungskosten senken, Prozessstabilität steigern: Mit diesem Ziel unterzog die ESIM Chemicals den in der großtechnischen Fumarsäureproduktion seit vielen Jahren eingesetzten Funda-Filter einer eingehenden Analyse. Neben verfahrenstechnisch veränderten Einstellungen des Apparats wurde auch die Filterplattenbespannung in Webart, Werkstoff und Verarbeitung neu ausgelegt. Hierbei vertraute ESIM Chemicals auf die Expertise der GKD – GEBR. KUFFERATH AG, einem weltweit gefragten Filtrationsspezialisten und Hersteller von hochleistungsfähigen Filtergeweben auch für die chemische Industrie. Seit Abschluss der Maßnahmen gehören die zuvor üblichen Laufzeiten des Filters von vier bis sechs Monaten der Vergangenheit an. Die neuen Filterplatten sind seit 30 Monaten im Dauereinsatz, ein Ende der Standzeit ist nicht abzusehen. Damit einhergehen eine signifikante Verbesserung der Prozessstabilität und die Senkung der Instandhaltungsaufwendungen.

Im Chemiepark Linz, einem großen Industrieareal an der Donau, ist der Sitz der ESIM Chemicals. Mit zwei Geschäftsbereichen steht das österreichische Unternehmen für die Herstellung von Chemikalien für den Agrar-Bereich (Exklusive Synthesis-Produkte) sowie für die Erzeugung von Zwischenprodukten, sogenannten Intermediates. Unter diesen nehmen die Basic Intermediates eine Schlüsselrolle ein. Sie umfassen Produkte, die aus Maleinsäureanhydrid (MSA) hergestellt werden. Die dafür erforderliche Maleinsäure wird aus n-Butan produziert. Integraler Bestandteil der MSA-Produktion wiederum ist die Herstellung von Fumarsäure. Sowohl MSA als auch Fumarsäure sind Ausgangsstoffe für hochwertige chemische Zwischenprodukte mit vielfältiger Anwendung. So findet Fumarsäure als Baustein in zahlreichen chemischen Prozessen Einsatz. Als Zwischenprodukt für Farben und Lacke wird sie ebenso verwendet wie als Säuerungsmittel in der Lebensmittelindustrie. Auch als Rohstoff für Futtermittelformulierungen – und hier vor allem als Zuschlagstoff in Aufzucht und Mast – zählt sie zu den Standards.

Prozessverfügbarkeit als Herausforderung
Die Malein- und Fumarsäureproduktion ist bei ESIM Chemicals ein kontinuierlicher Prozess. Fällt der Filter aus, hat das Auswirkungen auf die gesamte Anlage. Nicht ohne Grund gelten Filter als klassischer Bottleneck für den kompletten Prozess. Seit jeher setzt ESIM Chemicals in diesem Prozess auf einen Funda-Filter. Ein Filterpaket aus 28 Filterscheiben, jede ein Meter im Durchmesser groß, hat darin eine zentrale Aufgabe. Schon länger hatte jedoch das auf Kostenkontrolle fokussierte Managementsystem von ESIM Chemicals den Funda-Filter als wesentlichen Kostentreiber identifiziert. Eine unbefriedigende Prozessstabilität und nicht zuletzt hohe Instandhaltungskosten führten im Laufe der Jahre zu diversen Optimierungen. So wurde der Außenapparat komplett gewechselt, die untere Wellenabdichtung gerichtet und der Behälter optimiert. Damit einher ging bei ESIM Chemicals jedoch auch eine steigende Auslastung in der Fumarsäureproduktion. Betrug die übliche Standzeit des Filters über Jahre hinweg drei bis vier Monate, verkürzte sich diese zuletzt immer weiter und fand ihren Negativrekord mit drei Wochen Standzeit. Teilweise wurde bei der Qualitätskontrolle Aktivkohle im nächsten Verfahrensschritt festgestellt. Anhand einer  Trüblaufprobe am Filter kontrollierten die zuständigen Mitarbeiter den ordnungsgemäßen Betrieb. Bei schlechten Filtrationsergebnissen musste der Filter auseinandergenommen und das Filterpaket ersetzt werden. Dadurch entstanden neben einem Produktionsausfall von mehreren Stunden auch zusätzliche Kosten für Arbeitszeit und Material. Ein Ersatz des Funda-Filters durch einen anderen Apparat kam wegen der sehr beengten Platzverhältnisse in der Produktionshalle ebenso wenig in Betracht wie die Anschaffung eines Zweitfilters.

Perfekte Kombination aus Verfahrenstechnik und Filtergeweben
Die verantwortlichen Ingenieure wählten deshalb für die Problemlösung  einen kombinierten Ansatz. Neben der verfahrenstechnischen Unterstützung durch einen vom Filterhersteller MAVAG empfohlenen Funda-Filter-Experten  setzten sie auf die Optimierung des Filterpakets durch GKD. So kam das gesamte Filterverfahren auf den Prüfstand. Fragen wie Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der Ventile, Tempo der Heiz- und Kühlläufe, Rotationsgeschwindigkeit der Filterscheiben, Art der Wellenspülung oder Abdichtung der Hohlwelle wurden mit den Fachleuten von MAVAG und GKD diskutiert. Nach der sorgfältigen Prüfung durch die verschiedenen Spezialisten wurden alle Ideen bewertet und ein Maßnahmenplan aufgestellt. Zahlreiche Änderungen der verfahrenstechnischen Einstellungen waren die Folge. So wurden beispielsweise die Spülzeiten verändert und Druckwechsler beim Schalten von Ventilen entfernt. Der Ursache für die zuletzt immer häufigeren Brüche der bisher eingesetzten Edelstahlgewebe gingen die Experten von GKD anhand einer detaillierten Beschreibung des Filterprozesses durch ESIM Chemicals auf den Grund. Die mit Aktivkohle versetzte Fumarsäurelösung wird bei Siedetemperatur gefiltert – rund 6.000 Liter pro Stunde. Da der Filter im Batchverfahren betrieben wird, verweilt die Säure mit dem pH-Wert 3 regelmäßig prozessbedingt eine gewisse Zeit im Filter. Vor dem Abschleudern erfolgt die Trocknung des Filterkuchens mit rund 150 °C heißem Prozessdampf, der mit sieben bar durch den Mantel des Filters geleitet wird. Diese aggressiven chemischen und physikalischen Rahmenbedingungen belasteten das bis dahin für die Bespannung der Filterplatten eingesetzte Köpertressengewebe aus Standardedelstahl massiv. GKD empfahl deshalb die Umstellung auf ein stärkeres KPZ-Gewebe, das mit einer geometrischen Pore von 60 µm aus einem Sonderwerkstoff in veränderter Webart und Konfektionierung gefertigt wird. Das Bespannen der Filterplatten mit dieser Gewebekonstruktion erfordert spezifisches Know-how, das GKD dem zuständigen Meister bei ESIM Chemicals im Rahmen einer intensiven Schulung vor Ort im Dürener Stammwerk des Gewebeherstellers vermittelte. Dort erlernte er die Techniken des Warmbespannens und des Bespannens mit Filtergeweberundscheiben – Handwerksfähigkeiten, die ihm im Alltag im Linzer Werk wertvolle Dienste leisten. Mit Blick auf die bei ESIM Chemicals vorhandenen Werkzeuge entschied sich das österreichische Unternehmen schließlich für das Verfahren der Kaltbespannung mit gebördelter Außenkante. Statt flacher Zuschnitte erhält ESIM Chemicals nun fertig gebördelte KPZ-Microdur-Geweberundscheiben, die man dort nur noch auf die Filterplatte legt und um die Kante spannt. Parallel zur verfahrenstechnischen Optimierung des Funda-Filters durch den von MAVAG benannten Experten erfolgte der Austausch aller 28 Filterplatten. Dabei wurde auch das Stützgewebe durch GKD erneuert. Die Bespannung der ersten Platten mit der neuen Bindung führte der Mechanikmeister bei GKD unter Anleitung der Experten für prozessoptimierte Filtermedien durch. Bei den restlichen konnte er das in Düren erworbene Know-how in Linz aktiv anwenden. Binnen fünf Monaten war der gesamte Optimierungsprozess von der Kontaktaufnahme bis zum Hochfahren des Filters abgeschlossen. Das Ergebnis bestätigt eindrucksvoll die Effizienz der umgesetzten Maßnahmen. Seit über 30 Monaten ist das Filterpaket im Einsatz. Die neue Gewebekonstruktion aus dem höherwertigen Edelstahl überzeugt durch stabile Filterleistung, effiziente Reinigungsprozesse und eine – angesichts der herausfordernden Einsatzbedingungen – rekordverdächtige Standzeit. Entsprechend zufrieden ist ESIM Chemicals mit der Partnerschaft mit GKD. Die Fachexpertise des Dürener Technologielieferanten bei der Auslegung der Filtermedien für die chemisch, physikalisch und thermisch anspruchsvolle Säureproduktion hat maßgeblich zu dem Projekterfolg beigetragen. Gepaart mit der kompetenten Betreuung und Unterstützung ist dies eine eindrucksvolle Bestätigung der langjährigen positiven Zusammenarbeit.

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