Support für den Bau von Grossanlagen am Beispiel der Aufarbeitung einer methanolischen Extraktionslösung mittels Umkehrosmose

Umkehrosmose Extraktion

Verfahrenskombination Umkehrosmose - Extraktion

 

3-Stufige Umkehrosmoseanlage
3-D Modell der Umkehrosmose

 

Membranmodule
Membranmodule

 

Die Anwendung: Aus einem bestehenden Extraktionsprozess fielen grosse Mengen einer Lösung von extrahierten Nebenprodukten in Methanol/Wasser an, die bisher verbrannt werden mussten. Wir haben für den Kunden einen mehrstufigen Umkehrosmoseprozess entwickelt, mit dem diese Extraktionslösung in 80% Permeat mit unter 100ppm an extrahierten Substanzen und 20% Konzentrat mit 260 g/l an aufkonzentrierten Substanzen getrennt wird. Dies führt einerseits zu erheblichen Einsparungen durch Vermeidung von Verbrennungskosten und andererseits zu Ersparnissen auf der Rohstoffseite und damit zu einem Anlagen pay-back von wenigen Monaten. Die Anlage wurde gemäss FDA Anforderungen qualifiziert, und der Prozess validiert.

Verfahrensentwicklung und Pilotierung: PS Prozesstechnik GmbH hat aufgeteilt in 3 Bearbeitungsstufen Membranen im Labor getestet, das Verfahren pilotiert und mit unserer Ex-geschützten Pilotanlage Langzeittests beim Kunden im m3-Masstab durchgeführt. Für die Anlagenauslegung wurde eine Simulation mit den Pilotdaten durchgeführt

Anlagenkonzept: Vom zukünftigen Benutzer der Anlage wurden unter anderem eine sehr kompakte Anlage und eine sehr hohe Permeatreinheit gefordert. Die erste Forderung führte zur Konzipierung einer Kontianlage. Daduch kann mit sehr kleinen Pufferkesseln zwischen den Stufen gearbeitet werden. Zur Erzielung der geforderten Permeatreinheit ist die Anlage 3-fach permeatgestuft.

Wichtige Anforderungen

  • Hoher Rückhalt für gelöste Komponenten (Mw 200-280 g/mol)
  • Kein oder geringer Rückhalt für Methanol (osmotischer Druck)
  • Membranbeständigkeit gegen geringe Mengen weiterer Lösungsmittel (Hexan, THF)n
  • Modulbeständigkeit (Konstruktionsmaterialien der Wickelelemente)
  • Hohe Permeatreinheit
  • Geringer Platzbedarf
  • Vollautomatische Anlage

Engineering und Anlagenbau: Das Engineering einschliesslich CAD-3D, die Montageüberwachung und die technische Inbetriebnahme der Anlage erfolgten durch eine grosse Engineeringfirma in Basel. Sehr positiv war dabei die enge Zusammenarbeit von Kunde, Anlagenplaner und Verfahrensgeber.

Betriebserfahrung und Ausblick: Die Anlage nahm 1999 den Betreib auf. Die vollautomatische Bedienung und das Regelungskonzept haben sich bewährt. Die Anlage verarbeitet die gesamte anfallende Extraktionslösung. Die Permeatqualität übertrifft dabei die Anforderungen. Die realisierte Umkehrosmoseanlage führt neben der Schonung von Resourcen zu Einsparungen von mehreren Millionen CHF pro Jahr.

Es wurde eine zweite solche Anlage an einem anderen Standort realisiert. Ausserdem kann die bestehende Anlage auch für andere (auch nichtwässrige Nanofiltrationsanwendungen) eingesetzt werden.

Daneben erarbeiten wir weitere Verfahren durch den Einsatz von polymeren und keramischen Nanofiltrationsmembranen für die Aufkonzentrierung von Wertstoffen aus Extraktionen und Chromatografien.nnnnn