Projekt

Bei der Herstellung von Spezialprodukten wie beispielsweise Feinchemikalien und pharmazeutischen Produkten kann die Umstellung auf kontinuierliche Verfahren eine effizientere Nutzung von Energie und Ressourcen bewirken. Im Projekt wurden scale-up fähige, kontinuierliche Apparate entwickelt, mit denen kontinuierliche Prozesse im Labormaßstab entwickelt werden können. Für die Prozessschritte Kristallisation, Dünnschichtverdampfung und Feststoffabscheidung wurde eine Miniplant-Anwendung mit einem Durchsatz von 0,5-20 kg/h realisiert. Ziel ist eine Verkürzung der Prozessentwicklungszeit für kleinskalige, kontinuierliche Prozesse. Im Projekt wurde eine modulare Anlage mit den Schritten Eindampfung, Kristallisation durch Abkühlung und Fest-flüssig-Trennung entworfen, entwickelt, charakterisiert und in Labor- und Pilotumgebung erfolgreich getestet. Die integrierte Sensorik zur Prozessverfolgung und -steuerung und eine integrierte numerische Simulation dienen der Prozessentwicklung. Beim Prozessentwurf unterstützt eine integrierte Bewertungsmethodik zum frühen Zeitpunkt die Entscheidung für energie- und ressourceneffiziente Trennprozesse.

In Rücksprache mit den Industriepartnern im Projekt wurde gemeinsam die Kristallisation von Aminosäuren und die zugehörige Fest-flüssig-Trennung als wesentlicher Prozessschritt festgelegt, der im Projekt untersucht wurde.

Ergebnisse:

- Der modulare Ansatz hilft bei den Sicherheitsbetrachtungen und dem schnellen Aufbau und Betrieb im industriellen Umfeld.

- Für die modulare Automatisierung ist die finale Entwicklung einer herstellerunabhängigen Schnittstelle notwendig, an der zum Projektende noch gearbeitet wurde.

- Der neuartige Rohrkristallisator wurde für die untersuchten Aminosäure-Stoffsysteme charakterisiert und vom Labor- in den Technikumsmaßstab skaliert. Die Übertragbarkeit auf weitere Systeme muss noch gezeigt werden.

- Ein Vergleich von konventioneller Batchfahrweise mit einer kontinuierlichen Fahrweise der Kristallisation zeigt Energieeinsparungen, die im Bereich von 3-5 % des Gesamtenergiebedarfs liegen.