Duplex-Filter DFS 50-5 mit 50 m2 aktiver Filterfläche und 5” Divex-Pro-Umschaltventilen. (Bild: Maag Group)
- Die vorgestellte Filtergeneration begegnet den speziellen Herausforderungen in der hochreinen Polymerfiltration.
- Das modulare Design ermöglicht maßgeschneiderte Filterausführungen für verschiedene Anwendungen und arbeitet mit robusten und zuverlässigen Umschaltventilen.
- Die Filter erfüllen mit den zugehörigen Filterkerzenelementen alle Anforderungen hinsichtlich Polymertyp, Viskosität, Durchsatz und Filterfeinheit. Für chemische Recycling-Anwendungen mit stark verunreinigtem niedrigviskosen Polymer besitzt das Design eine automatische Rückspülungs-Reinigungsfunktion.
Pumpen- und Filterhersteller Maag setzt dazu ein Programm für anwendungspezifische Berechnungen ein, das auf jahrzehntelanger Erfahrung und Hunderten Filtereinheiten basiert, die das Unternehmen bereits realisiert hat. Damit wird anhand des Durchsatzes, der zulässigen Schmelzeverweilzeit und des geringstmöglichen Druckverlusts im Filterkerzenbündel die passende Behältergröße bestimmt. Ist die erforderliche Filterfläche berechnet, kann der richtige Filterbehälter aus vordefinierten Behältergrößen gewählt werden.
Das modulare Design der Duplex-Filter des Herstellers zeichnet sich durch hinsichtlich Durchmesser, Länge und Druckbereich fein abgestufte Behältergrößen aus. Alle Standardgrößen zwischen 5 m2 (55 ft2) und 255 m2 (2750 ft2) können mit externem Heizmantel (für vollständigen Behälteraustausch) oder einem in den Behälter integrierten Heizsystem (für Austausch lediglich des Kerzenbündels) verwendet werden. Als Behältermaterial wird abhängig von den Polymereigenschaften Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder eine Inconel-Beschichtung der medienberührenden Oberflächen verwendet.
Zuverlässig Umschalten mit robuster Kolbentechnologie
Das Herz dieser neuen Filtergeneration sind die Divex-Pro-Umschaltventile auf Grundlage der bewährten CSC-Siebwechslertechnologie der Maag Group. Das solide Ventilgehäuse wird aus einem Stück geschmiedet. Es besitzt einen integrierten, aus Bohrungen gebildeten HTM-Heizkäfig. Die kompakte Bauform kommt ohne zusätzlichen Heizmantel aus und widersteht den aufgrund des Gewichts oder der thermischen Ausdehnung der angeschlossenen Polymer-Leitungen eingeleiteten Kräften.
Beide Fließkanäle des integrierten V-förmigen Schmelzeteilers, zum rechten oder linken Filterbehälter, lassen sich unabhängig betätigen, um einen stoßfreien Wechsel des Polymerflusses von einem Behälter zum anderen zu gewährleisten. Die Durchflusskanäle sind rheologisch optimiert, da beide Kolben eine 180°-Bewegung ausführen und mit ihren angewinkelten Stirnflächen eine totzonenfreie Fließkanalumlenkung gewährleisten. Wie die Siebwechsler bestehen auch das Ventilgehäuse und beide Kolben aus gehärtetem Kohlenstoffstahl.
Die Oberflächen der Durchflusskanäle sind hochglanzpoliert. Für korrosive Polymere stehen verschiedene Beschichtungen (z. B. Nickel, Chrom, PVD, CVD) zur Verfügung. Optional sind Ventilgehäuse und Kolben aus massivem Inconel erhältlich. Das Ventildesign ist mit Nennweiten zwischen 2” und 8” lieferbar, mit denen sich sämtliche Durchsätze abdecken lassen. Die Kolben können bei allen Ventilgrößen entsprechend den Kundenanforderungen manuell, elektrisch oder hydraulisch betätigt werden.
Schnell und effizient entleeren
Beide Abzweige des Filters besitzen ein eigenes Ablassventil zwischen Umschaltventil und Behälter. Um das Polymer schnell und vollständig entleeren zu können, befindet es sich am tiefstgelegenen Punkt des durchströmten Systems. Seine Größe wird auf Grundlage der Polymerviskosität und der geforderten Entleerungsdauer des Behälters berechnet. Außerdem besitzt jeder Abzweig des Filters an der höchstgelegenen Stelle des durchströmten Systems ein eigenes Entlüftungsventil.
Die richtige Dimensionierung dieses Ventils ist außerordentlich wichtig, um beim Einleiten von Schmelze den sauberen Filterkessel vollständig zu entlüften. Je nach Filteranwendung können die Ablass- und Entlüftungsventile aus den gleichen Stahllegierungen bestehen und die gleichen Beschichtungen besitzen wie die Umschaltventile. Ähnlich wie die Umschaltventile können auch die Entlüftungs- und Ablassventile manuell, elektrisch oder hydraulisch betätigt werden.
Beide Gehäuse-Standardausführungen – mit externem Heizmantel für vollständigen Behälteraustausch oder mit behälterintegriertem Heizsystem für den alleinigen Austausch des Kerzenbündels – sind für die Verwendung mit Thermalöl oder Heizdampf erhältlich. Die berechnete Verteilung und der konstante Durchfluss des Wärmeübertragungsmediums (Heat Transfer Medium, HTM) sorgt für eine gleichmäßige Beheizung der Filterbehälter und der darin enthaltenen Kerzenbündel. Wie alle anderen mit dem Polymerfluss in Verbindung stehenden Filterelemente sind auch die internen Leitungen des Filters sowie die Einlauf- und Auslaufflansche in das HTM-Durchflusssystem des Filters eingebunden.
Filterisolation für geringeren Energieverbrauch
Der Filterhersteller bietet ein vollständiges Isolationssystem für die Duplex-Generation an. Darin enthalten ist eine schnell abnehmbare Isolation für den Behälterdeckel in doppelwandiger Ausführung mit Mineralwollefüllung. Die weitere Isolation für alle übrigen beheizten Filterelemente wie Behälter, Ventile und Rohrleitungen besteht aus Vermiculit-beschichteten Isoliermatten mit Mineralwollefüllung, die maßgeschneidert angepasst und mit Spannhaken befestigt sind. Soll die Filterisolation als Teil der allgemeinen Isolationsarbeiten in der Anlage des Kunden ausgeführt werden, liefert Maag Zeichnungen aller zu isolierenden Oberflächen sowie aller Bereiche, die für die Bedienung und Handhabung des Filters von Isolation frei bleiben müssen.
Die grundlegende Betriebsart ist ein halbautomatischer Polymertransfer, bei der der tatsächliche Behälterfüllstand vom Bediener geregelt wird. Alle für den Betrieb der Umschaltventile erforderlichen Taster und Schalter befinden sich an der Vorderseite des Schaltschranks. Kontrollleuchten zeigen die Stellung und den Status der Ventile an. Bei automatischer Ansteuerung werden die Bewegungen der Umschaltventile sowie aller Entlüftungs- und Ablassventile am Bedienfeld der SPS angezeigt. Die Polymer-Umschaltventile werden durch ein hydraulisches oder elektrisches Antriebssystem betätigt. Je nach Ausführung kommen vier Hydraulikzylinder oder elektrische Getriebemotoren mit linearen Positionsgebern, Wegendschaltern und Drehmomentschaltern zum Einsatz. Abhängig von den Umgebungsbedingungen kann die Steuerung für einen sicheren Industriebereich oder für eine Ex-Schutz Zone ausgeführt werden.
In-Situ Rückspülung der Kerzenbündel
Die Filter werden üblicherweise für eine aktive Filterfläche entworfen und dimensioniert, die einen mehrere Wochen oder Monate langen Betrieb ermöglicht, bevor die Verschmutzungsschicht auf den Filterkerzenelementen zu einem kritischen Druckverlust führt, der den Austausch des Kerzenbündels oder des vollständigen Behälters erforderlich macht. Diese Vorgehensweise ist bei den immer häufiger werdenden Anwendungen im chemischen Recycling mit ihren extremen Verschmutzungsgraden und der geforderten ultrafeinen Filtration bis zu 5 µm Filterfeinheit unwirtschaftlich. Diese besonderen Polymereigenschaften führen hier zu extrem kurzen Standzeiten der Kerzenbündel, bis hinunter zu wenigen Stunden oder Tagen.
Der wichtigste Aspekt der Neuentwicklung von Maag ist daher die Möglichkeit, verunreinigte Kerzenbündel innerhalb des Filterbehälters und ohne Unterbrechung des kontinuierlichen Polymerdurchflusses zu reinigen. Das Rückspülverfahren basiert auf der bewährten Rückspül-Siebwechsler-Technologie, die erfolgreich in die neue Filtergeneration integriert wurde. Im normalen Betrieb des Systems dient nur ein Behälter zur Filtration, der andere Behälter befindet sich im Stand-by.
Die Steuerungs- und Ventilkonfiguration des Filtersystems ermöglicht eine weitere Betriebsart: Beide Behälter werden simultan im Filtrationsprozess eingesetzt. Sobald die Druckfühler eine kritische Druckdifferenz aufgrund der Kerzenverschmutzung feststellen, werden die Umschaltventile so eingestellt, dass die Filtration über nur einen der beiden Behälter unterbrechungsfrei fortgesetzt wird. Gleichzeitig wird eine kleine Menge gereinigtes Polymer rückwärts durch das Kerzenbündel des anderen Behälters geleitet. Menge, Dauer und Druck dieses Rückspülungsdurchflusses sind einstellbar. Die Verunreinigungen werden durch das Ablassventil abgeleitet.
Nach der Reinigung des Kerzenbündels werden alle Ventile in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Anschließend wird das Kerzenbündel des anderen Behälters gereinigt. Danach werden beide Behälter mit ihren gereinigten Kerzenbündeln wieder in den Filtrationsprozess eingebunden, bis der Druckfühler den nächsten Rückspülvorgang auslöst. Diese Möglichkeit der In Situ Kerzenreinigung während des laufenden Filtrationsprozesses reduziert die Kosten erheblich. Der Rückspülvorgang kann viele Male durchgeführt werden, bevor das Kerzenbündel für eine externe Grundreinigung entnommen werden muss. Speziell für diese Rückspülanwendung bietet der Hersteller seine Micronex-Filterkerzenelemente die optimierte Ausführung Micronex-BF an. Diese verfügt über zusätzliche Schutzelemente, die die Plissierung für beide Durchströmungsrichtungen wirksam stabilisieren.
