Wärmeaustausch in Polymerschmelzen und -lösungen

Reibungslose und effiziente Wärmeübertragungslösungen

Wärmeaustausch bei hochviskosen Medien ist eine echte Herausforderung. Sulzer verfügt über breites Wissen im Bereich von thermischem Energieaustausch für Ihr Polymersystem. Wenn Sie einen unserer statischen Mischer verwenden, garantieren wir Ihnen reibungslose und effiziente Temperaturübertragung aus dem Polymer heraus und auch hinein.

Hauptmerkmale
  • Reibungsloser und effizienter Wärmeaustausch bei niedrigen Scherkräften für empfindliche Produkte 
  • Niedrige Investitionskosten verglichen mit dynamischen Wärmetauschern 
  • Geringerer Stromverbrauch verglichen mit dynamischen Wärmetauschern
  • Deutlich geringere Gerätabmessungen durch Verwendung von statischen Mischereinbauten
  • Enge Verweilzeitverteilung
  • Geräte können an die Druckabfallerfordernisse von bestehenden Anlagen angepasst werden
Hauptanwendungen
  • Erhitzen und Abkühlen von Polymeren und Polymerlösungen 
  • Mischen und Entziehen von exothermer Wärme während der Reaktion 
  • Anpassen der Schmelzviskosität durch Temperaturvariation, um optimale Prozessbedingungen zu erhalten 
  • Abkühlen von Polymerschmelzen vor der Granulation zur Erhöhung der Viskosität 
  • Abkühlen von Polymerschmelzen vor dem Erreichen der Befüllungsanlage zur Vermeidung von Hitzeschäden an der Verpackung 
  • Abkühlen von Polyesterschmelzen zwischen Reaktor und der Faserspinneinheit 
  • Erhitzen der Polymerlösung vor der Entgasung
Arten von Wärmetauschern

Arten von Wärmetauschern

Sulzer verfügt über umfangreiche Erfahrung mit dem Entwurf und der Herstellung von Wärmetauschern für verschiedenste Einsatzbereiche. Der SMXL Mischer/Wärmetauscher spaltet den Hauptproduktfluss in mehrere Teilflüsse auf, die dann durch parallele Rohre geführt werden (Mehrrohr-Wärmetauschprinzip). In Wärmetauschern vom Typ SMR wiederum wird der Produktstrom nicht aufgespalten, sondern fliesst auf der Mantelseite des Gerätes. Dies ist ideal für Reaktionen, bei denen die Verweilzeit der Schlüsselfaktor ist.

SMLX-Typ

SMXL statischer Mischer/Wärmetauscher

Die Innenrohre, durch das das Produkt fliesst, sind mit statischen Mischelementen gefüllt, die einen radialen Mischeffekt erzeugen. Das Ergebnis ist ein deutlich gesteigerter Wärmeaustausch und eine enge Verweilzeitverteilung, womit eine kurze Verweilzeit im Wärmetauscher erreicht wird. Eine ständige Erneuerung der thermischen Grenzschicht an der Rohrwand verhindert thermische Schäden an hitzeempfindlichen Produkten.

SMR- und SMR plus-Typ
Schematische Zeichnung des Sulzer SMR™ Wärmetauschers; der Polymerstrom fliesst auf der Gehäusemantelseite, das Wärmeträgermedium fliesst durch die Rohrbündel

SMR und SMR plus Mischer/Wärmetauscher

Die Ausstattung des SMR-Typs eignet sich nicht nur für Wärmetauscheranwendungen, sondern auch für Reaktionen, bei denen gleichzeitiges Mischen und Wärmeentzug von Bedeutung sind. Die statischen Mischelemente bestehen aus Rohrbündeln, deren Bauweise das radiale Mischen des Produkts, das auf der Gehäusemantelseite fliesst, ermöglicht. Innerhalb der Rohre jedes Bündels zirkuliert das Wärmetransfermedium mit hohem Durchsatz. Das SMR kann als Kreuz-, Parallel- oder Gegenstromwärmetauscher geliefert werden. Das radiale Mischen über den gesamten Querschnitt des Gehäusemantels macht den SMR ideal für Reaktionen, bei denen gute Vermischung, effizienter Wärmetausch und enge Verweilzeitverteilung wichtig sind. Ausserdem verhindert der SMR-Kühler eine ungleichmässige Medienverteilung, was bei Verwendung von Mehrrohr-Wärmetauschern häufig vorkommt.

Kühlen von Schmelzen und Lösungen

Abkühlen von Polymerschmelzen und -lösungen

Das Abkühlen von Polymerschmelzen und -lösungen ist keine einfache Aufgabe, da die Viskosität des Produkts auf dem Weg vom Einlass zum Auslass zunimmt. Dieser Effekt kann sehr deutlich auftreten und zur Fehlverteilung des Polymerstroms zwischen den Rohren eines einfachen Mehrrohr-Wärmetauschers führen. Sulzer besitzt reiche Erfahrung bei der Vorhersage dieses Effekts durch Berechnung. Wir bieten Lösungen auch für die schwierigsten Kühlaufgaben, indem wir die passendste Ausrüstung wählen.
 
Einige typische Kühlaufgaben:

  • Abkühlen von Silikonöl und -gummi vor der Befüllung
  • Abkühlen von heissen Schmelzen, Kleberlösungen und thermoplastischen Schmelzen
  • Abkühlen von Polyesterschmelzen vor dem Faserspinnen
  • Einstellen der Viskosität vor dem nächsten Produktionsschritt
Erwärmen von Lösungen

Erwärmung von Polymerlösungen

In den meisten Fällen sind Polymerlösungen sehr empfindlich gegenüber übermässiger Erhitzung. Daher sollte die Erwärmung eines solchen Produkts innerhalb kurzer Zeit und bei enger Verweilzeitverteilung vorgenommen werden, um eine gute Produktqualität zu erhalten. Weiterhin müssen Hot Spots und überhitzte Oberflächen infolge von Filmauftstau innerhalb des Geräts vermieden werden, um eine Beschädigung des Produkts zu verhindern.
 
Die SMXL Wärmetauscher von Sulzer erfüllen diese Voraussetzungen optimal. Wir fertigen diese Art von Wärmetauschern für Mischungen von zwei oder mehr Phasen. Diese können beim Vorwärmen in Kombination mit starken Druckabfällen innerhalb des Gerätes auftreten, wie zum Beispiel vor dem Eintritt des Produkts in ein Entgasungsbehältnis.

Wie können wir Ihnen helfen?

Wenden Sie sich an unser Fachpersonal, um Ihre optimale Lösung zu finden.