Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens ist die innovative Weiterentwicklung und halbtechnische Erprobung einer neuartigen Verfahrenstechnologie zur Erzeugung von Hochleistungs-Aktivkohle. Die im Laborma\u00dfstab entwickelte Verfahrenstechnologie wird in den halbtechnischen Ma\u00dfstab \u00fcberf\u00fchrt und angepasst. Au\u00dferdem erfolgt die Weiterentwicklung der Anlagenkomponenten sowie die Prozessoptimierung f\u00fcr die Herstellung der geforderten Aktivkohletypen. Besondere Aufmerksamkeit erfordert die Werkstoffauswahl f\u00fcr den Bau der Sulfonier-, Pyrolyse- und Aktivierungsreaktoren. Eine weitere Aufgabe wird sein, das Know-how zur Apparateentwicklung f\u00fcr den Anlagenbau zur thermischen Behandlung artverwandter feink\u00f6rniger Stoffe bereitzustellen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Verfahren basiert auf einem neuartigen Reaktortyp, mit dem es m\u00f6glich ist, Polymere in einer mechanisch bewegten Schicht kontinuierlich zu verkorken und vorzuaktivieren. Der Reaktor ist so konstruiert, dass ein ausreichender Gas-Feststoff-Kontakt bei ann\u00e4hernd gleicher Verweilzeit der Feststoffpartikel im Reaktionsraum gegeben ist.
\nF\u00fcr den Nachaktivierungsprozess wird ebenfalls ein neu entwickeltes Reaktorsystem genutzt. Es vereint die Vorteile einer Wanderschicht mit den Vorz\u00fcgen der Wirbelschicht. Das innovative Element besteht darin, durch Form und Gr\u00f6\u00dfe der Einbauten eine lokal begrenzte Fluidisation zu erzeugen, ohne die Vorteile der Wanderschicht aufgeben zu m\u00fcssen.
\nAu\u00dfer den apparatetechnischen Neuentwicklungen liegt dem Vorhaben die im Laborma\u00dfstab realisierte Idee zugrunde, \u00fcber Sulfonierung Einfluss auf die Qualit\u00e4t der Aktivkohle zu nehmen. Ausgangsstoff ist ein kosteng\u00fcnstiges Polymer, das bei der Ionenaustauscherproduktion anf\u00e4llt.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Laborma\u00dfstab angewendeten verfahrenstechnischen L\u00f6sungen sind aus mehreren Gr\u00fcnden nicht auf den halbtechnischen Ma\u00dfstab und demzufolge nicht auf den technischen Ma\u00dfstab \u00fcbertragbar. Entgegen der urspr\u00fcnglichen L\u00f6sungskonzeption, die eine kontinuierliche Betriebsweise der Komponenten Pyrolyse und Aktivierung vorsah, wurde festgestellt, dass es erforderlich ist, diese Prozessschritte im Batchbetrieb durchzuf\u00fchren. Eine erste Auslegung f\u00fcr diese Komponenten ist erfolgt.
\nDer f\u00fcr die Herstellung der halbtechnischen Anlage (Pilotanlage) erforderliche Aufwand wurde bei der Projektplanung erheblich untersch\u00e4tzt. Dadurch ergaben sich bei der Projektbearbeitung erhebliche Termin- und Kostenprobleme.
\nDie Verfahrensentwicklung im Laborma\u00dfstab war zum Zeitpunkt des Projektstarts nicht vollst\u00e4ndig abgeschlossen. Das hatte negative Auswirkungen auf die Projektdurchf\u00fchrung.
\nAufgrund der \u00e4u\u00dferst korrosiven Prozessatmosph\u00e4re kristallisierte sich im Laufe der Projektarbeit die Werkstoffwahl f\u00fcr die Reaktoren als zentrales Problem heraus. Bis zum Projektende konnte das Problem nicht erfolgreich gel\u00f6st werden.
\nDie Vermutung, dass durch den Prozessschritt Sulfonierung die Porenstruktur der Aktivkohle gezielt beeinflusst werden kann, wurde best\u00e4tigt.
\nDie im Rahmen des Entwicklungsvorhabens hergestellten Musterkohlen weisen einen zu geringen Korndurchmesser auf. Der Korndurchmesser ist von entscheidender Bedeutung f\u00fcr wichtige Einsatzgebiete der Kugelkohle. Eine Vergr\u00f6\u00dferung des Korndurchmessers erfordert weitere aufwendige Versuche und hat unter Umst\u00e4nden Auswirkungen auf die Auslegung der Anlagenkomponenten. Die Beschaffung der erforderlichen Ausgangsmaterialien ist schwierig.
\nEs wurde festgestellt, dass die Qualit\u00e4t der Ausgangsprodukte trotz gleicher Spezifikation unterschiedlich in Abh\u00e4ngigkeit von der Bezugsquelle ist. Diese Tatsache erfordert eine Variation der Verfahrensparameter bei der Prozessdurchf\u00fchrung.
\nAls erste Anlagenkomponente wurde die Sulfonieranlage hergestellt und erprobt. Die hierf\u00fcr erforderlichen Aufwendungen betrugen etwa das Dreifache der Planungswerte bei Projektstart. W\u00e4hrend der Erprobungsphase wurde eine erheblich h\u00f6here Korrosion am Reaktor festgestellt als aufgrund von durchgef\u00fchrten Materialtests vorhergesagt. Dieser Sachverhalt hatte drastische Auswirkungen auf die Nutzungsdauer der Komponente und wirkte sich negativ auf die Qualit\u00e4t des Sulfonproduktes aus. Aus diesen Gr\u00fcnden ist die Sulfonieranlage in der vorliegenden Form f\u00fcr das Verfahren nicht zu verwenden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektziele konnten nicht erreicht werden. Das entwickelte Herstellungsverfahren ist eine geeignete und wirtschaftliche Alternative zu dem Verfahren, das f\u00fcr das Referenzprodukt angewendet wird. Bedingt durch die bestehenden technischen Probleme sind weitere umfangreiche Untersuchungen erforderlich bevor man eine prozesssichere technische Anlage herstellen kann.
\nAufgrund des erreichten Istzustandes der Entwicklung und der sich daraus ergebenden Sachverhalte wurde das Projekt abgebrochen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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