Log in
en | nl

Static Mixer - Reactors

  • Public

Laatste bewerking:

22 januari 2016

Project code:

2015-016

Filenaam:

2015 016 4 wikisheet 4 versie 2.0 22-1-16.doc

Status:

CONCEPT

Revisie:

2.0
 

 Doel

Leveren input voor artikelen over PI voorbeelden ter verbetering van Energie Efficiency

Achtergrond

Wikisheets PI in het kader van SWO RVO – PIN-NL – NLGUTS – NWGD 2016
 

Partijen

Focal points

Telefoon

Email

PIN-NL / Uitvoerder

Henk Akse

T:0348-424462
M:06-41237695

Henk.Akse@traxxys.com

 RVO

Bart Manders

T:088-6022329
M:06-50748086

Bart.Manders@rvo.nl

 

Static Mixer - Reactors

Procesenvelop

Energie dissipatie: tussen 10 and 1000 W/kg
kLa’s zijn 10-100 maal groter dan in geroerde vaten
Bovenste viscositeitsgrens: ca. 106 cP

Voordelen

Uitstekend plug flow gedrag en geringe verblijftijdsspreiding
Uniforme temperatuurverdeling
Uniform concentratieprofiel
Goed gedefinieerde menging en een gering reactievolume als gevolg van grote drijvende kracht voor reactie
Geringe afschuifkrachten dus geen productdegradatie
Geen hot spots; geen dode zones
Hoge flexibiliteit qua operatie en shutdown
Snelle grade switches en aanpassing van procescondities mogelijk
Veiligheid en geringe milieu-impact zijn inherent aan het ontwerp
Geen roterende delen en geringe onderhoudskosten

Risico's

Verstopping

Commerciële status / TRL niveau

Commercieel; TRL niveau 9
 

Potentiële doelgroepen

Afvalwaterzuivering Waterschappen (MJA3)
Asfaltindustrie (MJA3)
Chemische industrie (MJA3 + MEE)
Gieterijen (MJA3)
Glasindustrie (MEE)
Grofkeramische industrie (MJA3)
Kalkzandsteen- en Cellenbetonindustrie (MJA3)
Olie- en Gasproducerende industrie (MJA3)
Overige Industrie (MJA3 + MEE)
Papier- en Kartonindustrie (MEE)
Raffinaderijen (MEE)
Rubber- en Kunststofindustrie (MJA3)
Tankopslagbedrijven (MJA3)
Textielservicebedrijven (MJA3)
Aardappelverwerkende industrie (MJA3)
Bierbrouwerijen (MEE)
Cacao-industrie (MJA3)
Frisdranken, Waters en Sappen producenten (MJA3)
Groenten- en Fruitverwerkende industrie (MJA3)
Margarine, Vetten en Oliën industrie (MJA3)
Zuivelindustrie (MJA3)

Omschrijving

Statische menger-reactors combineren intensieve menging met intensieve warmteoverdracht. De meest bekende statische menger-reactor is de SMR van Sulzer Chemtech. In deze SMR zijn de mengelementen gemaakt van warmteoverdrachts- pijpen (figuur A). Statische menger-warmtewiselaars (figuur B, Kenix) worden ook gebruikt voor het uitvoeren van exotherme reacties.

 

 figA.jpg  figB.jpg
Fig. A Fig. B

 

Snel assessment

Door beantwoording van deze vier vragen kunt u snel vaststellen, of deze technologie relevant voor u kan zijn:

  1. Is het beheersen van temperatuur bij de reactie een issue?
  2. Voert u uw reactie nu uit in een verdunde oplossing om uw temperatuur te kunnen beheersen?
  3. Werkt uw proces met hoge viscositeiten en ervaart u hot spots en/of een ongelijke temperatuurverdeling na menging?
  4. Schiet de micromenging van uw productmengsel tekort?

Wanneer u een of meer van deze vragen met ja beantwoord hebt, kan deze technologie relevant voor u zijn.


 

Op de PIN-NL website staan

  • Expert Reports over deze technologie (ref.2)
  • Presentaties over de technologie
  • Objectieve commentaren over toepassing van deze technologie

Zie: www.processinnovation.nl. Dit geeft U een beter idee over de vraag of de technologie in uw proces een toepassing kan vinden.

Commerciële informatie kunt u vinden op de websites van vele producenten die gespecialiseerd zijn in static mixing technologie.


 

Voorbeelden van toepassingen


Olie en gas

CCR Reformer
Gedurende de regeneratie van katalysator in reactoren, moet het regeneratiegas intensief in contact gebracht worden met een basische waterstroom voordat het de trimkoeler van de loop in kan.

Gas Treating
SMR’s worden dikwijls geïnstalleerd voor gasbehandeling in raffinaderijen om onzuiverheden uit de gasstroom te verwijderen. Gedurende deze stap wordt het gas in contact gebracht met een scrubvloeistof om de gewenste stofoverdracht van de gasfase naar de vloeistoffase te bewerkstelligen. Voorbeelden van onzuiverheden zijn H2S, COS, en SO2, zuren als HCl en HF, en vele zouten.

Zwavelzuur Alkylerings Unit
SMR’s zijn geschikt om zure componenten volledig te neutraliseren.

Hydrocracking Unit
Damp uit de hogedruk hydrocracker reactor wordt gemengd met water om ammonium bisulfides (NH4HS) te verwijderen voordat de dampstroom de HHP off-gas koeler in gaat. SMR’s kunnen hiervoor ingezet worden.

 

(Petro-)chemie

Gasfase Reacties
Om een hoge selectiviteit en een hoge yield te garanderen in katalytische gasfasereacties zijn een uniforme concentratie, temperatuurverdeling en een uniform snelheidsprofiel bij de ingang van de reactor noodzakelijk. SMR’s kunnen aan deze eisen voldoen.

Voordelen

  • Uniforme concentratie- en temperatuurverdeling
  • Lage drukval
  • Langere levensduur katalysator

Toepassingen

  • Productie van monomeren zoals Styreen Monomeer
  • Productie van organische zuren
  • Productie van anhydrides


Gas/vloeistof contact en absorptie
SMR’s zijn geschikt om sterk uiteenlopende functies uit te voeren:
fysische of chemische absorptie van gassen in vloeistoffen
stoftransport in homogene of heterogene (bio-)chemische reacties
strippen van gassen uit vloeistoffen met een stripping agent.

Voordelen

  • Uniforme druppelgrootte
  • Groot stoftransportoppervlak

Toepassingen

  • Productie van ethylbenzeen
  • Production van dichloretheen
  • Hydrogenering van aromaten


Warmteoverdracht bij exotherme reacties
SMR’s zijn geschikt voor het uitvoeren van continue reacties waarbij een beheersbare temperatuur essentieel is omdat in een SMR reactie en warmteoverdracht tegelijkertijd plaatsvinden. Dit betreft dus zowel endo- als exotherme reacties.

Voordelen

  • Grote warmteoverdracht
  • Uniform temperatuurprofiel
  • Lage drukval

Toepassingen

  • Alkyleringsreacties
  • Sulphoneringsreacties
  • Overschakelen van batch naar continue procesvoering voor een meer constante
  • Productkwaliteit en geringere reactorvolumes


Homogene en disperse plug-flow reacties
Door toepassing van menger-elementen in een SMR (zie wikisheet 3) is het mogelijk om een geringe verblijftijdsspreiding te realiseren bij een maximale drijvende kracht. Plug-flow gedrag kan zowel bereikt worden in een laminair flowregime als in een homogene/ disperse fase.

 

Water

Bij gas/vloeistof contact zoals in ozonering bevordert de vorming van kleine gasbelletjes in water het intensieve contact tussen beide fasen. Dit resulteert in hoge stofoverdracht, bijvoorbeeld van zuurstof of ozon naar de vloeistoffase.

Voordelen

  • Continue procesvoering
  • Korte installatielengte
  • Lage drukval
  • Hoge mengefficiency
  • Klontert niet
  • Onafhankelijk van de mengverhouding
  • Grote range van groottes: DN15 – DN2200
  • Meervoudige dosering mogelijk
  • Uitvoerbaar in diverse materialen
  • Toepassing in vierkante kanalen mogelijk

 

Voeding- en genotmiddelenindustrie

Toepassingen

  • Mengen van smaak, kleur, voedingssupplementen en andere ingrediënten met het basisproduct bij de productie van soep, granen, yoghurt, chocolade en concentraten
  • Verdunnen van suikers, siropen en vruchtensappen
  • Verwarmen en koelen van chocolade voor temperen
  • Koelen en malen
  • Ontgassen van siropen voor coatings
  • Dispergeren van gassen in vloeistoffen: carboniseren van bier, producten luchtiger maken voor lagere bulkdichtheid
  • Oplossen van vaste deeltjes na injectie in een vloeistofstroom

 

Personal care

Mengen en dispergeren in bulk continue productieprocessen van emulsifiers en oppervlakte-actieve stoffen met water en oliën.

Bijmengen van bedrijfspecifieke ingrediënten om bepaalde producteigenschappen te creëren zoals kleur, textuur, geur, etc. bij de productie van:

  • zepen, wasverzachters, schoonmaakmiddelens
  • tandpasta, deodorant, shampoo and body lotions

Homogeniseren van samenstelling en temperatuur ter bevordering van vulsnelheid en uniformiteit in high speed verpakkingslijnen.

Warmteoverdracht in het geval van koeling in procesrecycles en net voor het verpakken van een product; het verwarmen van viskeuze voedingen tussen opslag en proceslijn; het handhaven van een temperatuur om viscositeit te beheersen.


 

Referenties

  1. PI Technology Descriptions; prof.dr.ir. A.I. Stankiewicz e.a., TUD, 2009.
  2. www.sulzer.com: Heat Exchanger Type SMR™ - Sulzer Mixer Reactor
  3. “Mixing and Reaction Technology - Pace Setting Technology”; Sulzer Document 23.27.06.40 V.15
  4. “Static mixer reactors for continuous reactions”, Mark Dickson, Foster Wheeler
    Energy Limited