Simulation von Plasma Hohe Temperaturgradienten innerhalb von

Transcrição

2/2011
Simulation von Plasma
Hohe Temperaturgradienten
innerhalb von Millimetern
Neue Packung
CO2 -Abscheidung
im Rauchgas
CO2-Reduktion
Pumpen für solarthermische
Kraftwerke und CO2-Speicherung
EDITORIAL
Sulzer heute
1834 legten die Gebrüder Sulzer in
Winterthur, Schweiz, den Grundstein zum
Sulzer-Konzern, welcher heute global an über
160 Standorten im Maschinen- und Anlagenbau
sowie in der Oberflächentechnik tätig ist.
Die Divisionen nehmen weltweit Spitzenpositionen in ihren Märkten ein. Dazu gehören
die Branchen Öl und Gas, Kohlenwasserstoff
verarbeitende Industrie, Energieerzeugung,
Papier und Zellstoff, Luftfahrt und Automobilindustrie. Im Konzern erarbeiten über 13 000
engagierte Mitarbeitende innovative technische
Lösungen. Diese Produkte und Dienstleistungen
ermöglichen Sulzer-Kunden, ihre Wettbewerbsposition nachhaltig zu stärken.
www.sulzer.com
Innovationen für die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts
Sehr geehrte Technikinteressierte, Kunden und Partner
Sulzer ist bestrebt, eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung der energetischen
und ökologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu übernehmen. Wir
investieren viel in Forschung und Entwicklung, um mithilfe von technisch
hochentwickelten Lösungen diese Aufgabe zu erfüllen. Mit einem systematischen
Innovationsprozess identifizieren wir die Projekte mit dem größten Potenzial
und beschleunigen sie gezielt. Dadurch stieg im vergangenen Jahr die Zahl neu
eingeführter Produkte, und es stehen derzeit mehr Lösungen kurz vor der
Markteinführung als in den letzten zehn Jahren.
In dieser Ausgabe der Sulzer Technical Review (STR) werden einige unserer
neuen Lösungen und Technologien vorgestellt. Zum Beispiel liefert Sulzer energieeffiziente Produkte und Komponenten für solarthermische Anlagen sowie für die
Abscheidung, Speicherung und den Transport von CO2.
Wir sind auch stolz auf die Unterzeichnung der Vereinbarung zur Akquisition
des Flow-Solutions-Geschäfts von Cardo, das in der Abwasserwirtschaft aktiv ist.
Wir freuen uns darauf, diese Akquisition abzuschließen und die Mitarbeitenden bei
Sulzer zu begrüßen. Ihre Innovationskraft, kombiniert mit unserer, wird bald der
gemeinsamen Kundenbasis Vorteile bringen.
Ich wünsche Ihnen eine anregende Lektüre.
Ton Büchner
CEO Sulzer
2
| Sulzer Technical Review 2/2011
Sulzer Pumps
Das Angebot an Kreiselpumpen reicht von
komplexen Einzelanfertigungen bis hin zu
standardisierten Serien. Forschung und Entwicklung anwendungsspezifischer Materialien
sowie ein zuverlässiger Service unterstützen
die führende Stellung der Division. Die Kunden
kommen aus den Branchen Öl und Gas, Kohlenwasserstoffverarbeitung, Papier und Zellstoff,
Energieerzeugung, Wasser und Abwasser sowie
aus weiteren Spezialbereichen.
www.sulzerpumps.com
Sulzer Metco
Thermisches Spritzen sowie das Dünnschichtverfahren in der Oberflächentechnik sind hier
die Schwerpunkte. Die Division beschichtet und
veredelt Oberflächen, produziert Materialien
und Anlagen und entwickelt Fertigungsverfahren für Spezialkomponenten. Kunden sind
die Luftfahrt- und die Automobilindustrie, die
Energieerzeugung und weitere spezialisierte
Industrien.
www.sulzermetco.com
Sulzer Chemtech
Für Technologien in den Bereichen Trennkolonnen, Prozesstechnologie, statisches Mischen
und Kartuschen ist die Division Marktführer.
Mit Standorten für Verkauf, Engineering,
Produktion und Service ist Sulzer Chemtech
für ihre Kunden aus den Bereichen Öl und Gas,
Petrochemie, Chemie und Kunststoffindustrie
weltweit präsent.
www.sulzerchemtech.com
Sulzer Turbo Services
Sulzer Turbo Services ist ein führender unabhängiger Anbieter von Reparatur- und Unterhaltsservice für Turbomaschinen, Generatoren
und Motoren mit ausgezeichneten Fachkenntnissen über rotierende Maschinen. Die Division
fertigt und vertreibt zudem Ersatzteile für
Gas- und Dampfturbinen, Kompressoren,
Generatoren und Motoren. Die Kunden von
Sulzer Turbo Services kommen aus den
Industrien Öl und Gas, Kohlenwasserstoffverarbeitung, Energieerzeugung, Transport,
Bergbau und anderen Industriebranchen.
www.sulzerts.com
Sulzer Innotec
Die Forschungs- und Entwicklungseinheit von
Sulzer unterstützt die Divisionen des Konzerns
sowie Industrieunternehmen weltweit in ihren
Entwicklungsvorhaben mit Auftragsforschung
und speziellen technischen Dienstleistungen.
Sulzer Innotec verfügt über ein ausgezeichnetes
Fachwissen in der Material-, Oberflächenund Strömungstechnik sowie der Mechanik.
In diesen klassischen Disziplinen liegen auch
die Kernkompetenzen in der Auftragsforschung.
www.sulzerinnotec.com
INHALT
4
Nachrichten
Messen, Veranstaltungen
6
Gemeinsam für eine nachhaltigere Welt
Divisionsübergreifende Innovation
10
Innovativer Doppelbetrieb
Implementierung eines internen Wassernebel-Kühlsystems
13
Sulzer-Analogie
Die Fliege mit der Dreigangschaltung
14
Neue Möglichkeiten der Prozessintensivierung
MellapackCCTM – eine neue strukturierte Packung für die
CO2-Abscheidung im Post-Combustion-Prozess
18
Hohe Temperaturgradienten innerhalb von Millimetern
Numerische Simulation von Plasmaspritzprozessen
21
Sulzer weltweit
Willkommen bei Sulzer Turbo Services in Venlo
22
Leistungsfähiger durch Versuche
Pilotversuche für eine Vielzahl von Grundoperationen
26
Neue Herausforderungen und Möglichkeiten
Suspensionsspritzen
30
Pumpen für die Zukunft
Eine alte Technik spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung
der ökologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts
34
Interview
Felix Moser, Sulzer Chemtech
35
Impressum
Innovation
Titelbild:
Sulzer ist ein führender Anbieter von Oberflächenbeschichtungslösungen. Das Titelbild zeigt eine simulierte
Temperaturisofläche bei 18 000 K im Inneren der O3CP-Plasmaspritzpistole. Die Isofläche ist mit der Stromdichte
eingefärbt – ein Maß für die Lichtbogenintensität.
Sulzer Technical Review 2/2011 |
3
4.–7. Juli 2011, Miami Beach, FL, USA
AMTA/SEDA 2011
www.membranes-amta.org
Information für Sulzer Pumps: Tom Tabar
Telefon +1 267 953 4810
[email protected]
4.–7. Juli 2011, Qingdao, China
Asia-Pacific Desalination Conference
www.cda-apdwr2009.com/en/
Information für Sulzer Pumps: Zhou Peicheng
Telefon +86 21 6448 5070
[email protected]
19.–21. Juli 2011, Villahermosa, Mexiko
PECOM
www.oilonline.com/Events/Petroleum-Exhibition-Forum/
Information für Sulzer Metco: Adriana Fitting
Telefon +1 516 228 24 22
[email protected]
Starke Basis für Wachstum
im Abwassergeschäft
Sulzer und Assa Abloy haben eine Vereinbarung zur Akquisition des FlowSolutions-Geschäfts von Cardo durch
Sulzer unterzeichnet. Durch die Übernahme dieses starken Anbieters im
attraktiven Abwasserpumpengeschäft
wird Sulzer von langfristigen Wachstumstrends profitieren. Mit der globalen
Präsenz von Sulzer und der Weiterentwicklung der komplementären Produkte
will Sulzer das Geschäft weiter ausbauen
und Wert generieren.
«Das Flow-Solutions-Geschäft von
Cardo mit seinen kompletten Pumpenlösungen für den Abwassermarkt und
seinen engagierten Mitarbeitenden passt
strategisch hervorragend zu Sulzer»,
sagte Ton Büchner, CEO von Sulzer. «Die
geplante Übernahme dieses starken
Anbieters im attraktiven Abwasserpumpengeschäft wird es Sulzer ermöglichen, vom hohen langfristigen
Wachstum dieses Marktes zu profitieren.
Durch die Nutzung der starken globalen
Präsenz von Sulzer und die Weiterentwicklung der komplementären Produktportfolios von Sulzer Pumps und des
Flow-Solutions-Geschäfts von Cardo
wollen wir das Geschäft weiter ausbauen
und Mehrwert für unsere Kunden, die
Mitarbeitenden beider Unternehmen
und unsere Aktionäre schaffen.»
4.–8. September 2011, Stockholm, Schweden
Eurocorr – the European Corrosion Congress
www.eurocorr.org
Information für Sulzer Metco: Karin Gehrig
Telefon +41 56 618 81 61
[email protected]
4.–9. September 2011, Perth, Australien
International Desalination Congress (IDA)
www.idadesal.org/t-worldcongress_start.aspx
Information für Sulzer Pumps: Tiina Veini
Telefon +358 10 234 3325
[email protected]
Zwei Laservibrometer für berührungslose Schwingungsmessungen
8.–10. September 2011, Beijing, China
CIAPE Autoshow China
www.iae-china.com.cn/en/
Information für Sulzer Metco: Eileen Kong
Telefon +86 20 2428 4387
[email protected]
11.–15. September 2011, Scottsdale, AZ, USA
Fall CTOTF
www.frame6usersgroup.org
Information für Sulzer Turbo Services: Stephanie King
Telefon +1 713 567 2748
[email protected]
12.–15. September 2011, Houston, TX, USA
Turbomachinery Symposium
http://turbolab.tamu.edu
Information für Sulzer Turbo Services: Stephanie King
Telefon +1 713 567 2748
[email protected]
15. September 2011, Winterthur, Schweiz
Sulzer Turbo Machinery Technology Day
www.sulzerinnotec.com/technology-day
Information für Sulzer Innotec: Dr. Frank May
Telefon +41 52 262 21 56
[email protected]
4
Die Gruppe Maschinendynamik und
Akustik (MDA) von Sulzer Innotec hat
vor kurzem in ein digitales Laservibrometer Polytec PDV 100 investiert.
Mit einem Laservibrometer können
berührungslos die Schwingungen von
Körpern in Strahlrichtung gemessen
werden. Das kompakte Gerät ermöglicht
schnelle und einfache Messungen ohne
großen Aufwand an Vorbereitungen und
Logistik. Vorteilhaft ist die berührungslose Messung vor allem bei Strukturen,
bei denen ein daran befestigter Sensor
die Eigendynamik merklich verfälschen
würde.
Zusammen mit dem bei MDA bereits
vorhandenen Rotationsvibrometer, welches auch als Einpunktvibrometer verwendet werden kann, können komplexe
Schwingungsformen berührungslos erfasst und analysiert werden, indem ein
Vibrometer als Referenzsensor verwendet
und mit dem zweiten Vibrometer die
Eigenform abgetastet wird. So wurden
zum Beispiel reibinduzierte Schwingungen und die damit verbundenen Lärmprobleme an einer Gleitringdichtung
untersucht und wertvolle Erkenntnisse
gewonnen.
Kontakt: [email protected]
4340
Plasmagestützte Oberflächenbeschichtung
Mit innovativen Plasmabeschichtungsverfahren und -anlagen lassen sich technische Oberflächen wirtschaftlich und
umweltschonend mit Hartstoffen beschichten. Die erzielbaren Effizienz- und
Produktivitätssteigerungen sorgen für
den Erhalt oder sogar eine Verbesserung
der Wettbewerbsfähigkeit des Anwenders.
Der Titel «Plasmagestützte Oberflächenbeschichtung» ist als Band 329
der Reihe «Die Bibliothek der Technik»
in Kooperation mit Sulzer Metaplas,
einer Tochtergesellschaft von Sulzer
Metco, erschienen. Der Schwerpunkt
liegt in der ausführlichen Darstellung
der plasmagestützten Beschichtungsverfahren und der Anlagentechnik. Darüber
hinaus werden die Prozesstechnik für
PVD- und DLC-Hochleistungsschichten
sowie konkrete Anwendungen aus unterschiedlichen Branchen beschrieben. Der
Ausblick zeigt das enorme Zukunftspotenzial der plasmagestützten Oberflächenbeschichtung auf.
Von Georg Erkens et al., München: Süddeutscher Verlag onpact GmbH, 2010.
Fachliche Unterstützung der Sulzer Metaplas GmbH. 72 Seiten, Hardcover.
8,60 Euro. ISBN 978-3-86236-007-9. Rückfragen: Annette Norin, Telefon +49 2204/
299-262, [email protected], http://thinfilm.sulzermetco.com
Sulzer Turbo Machinery Technology Day
Sulzer Innotec veranstaltet am 15.
September den Sulzer Turbo Machinery
Technology Day, welcher für Ingenieure
im Bereich Turbomaschinen – auch von
externen Unternehmen – gedacht ist.
Ziel der Veranstaltung ist es, vor allem
eine Plattform für den Austausch
zwischen Turbomaschinenexperten zu
bieten. Mit Vortragenden von der ETH
Zürich, der EMPA, Sulzer Turbo Services,
Sulzer Metco und Sulzer Innotec gelang
es, ein vielfältiges und interessantes
Programm zusammenzustellen. Für
weitere Informationen und die Anmeldung siehe:
www.sulzerinnotec.com/technology-day.
Diese Veranstaltung kann ideal kombiniert werden mit dem am Vortag stattfindenden Blade Mechanics Seminar der
ZHAW und der ASME (Swiss Section).
The 7th International Pipeline Exhibition 2011
www.pipechina.com.cn/en/
Information für Sulzer Pumps: Zhiyao Yuan
Telefon +86 411 8758 1781
[email protected]
19.–24. September 2011, Hannover, Deutschland
EMO
www.emo-hannover.de
Information für Sulzer Metco: Corinna Heinz
Telefon +49 2204 299 215
[email protected]
China Paper
www.chinapaperexpo.cn/
Information für Sulzer Pumps: Zhou Peicheng
Telefon +86 21 6448 5070
[email protected]
21.–23. September 2011, Almaty, Kasachstan
Mining World 2011
www.miningworld.kz/en/
Information für Sulzer Pumps: Juri Goldin
Telefon +7 812 324 7427
[email protected]
21.–23. September 2011, Prag, Tschechische Republik
GPA Annual Conference
www.gpaeurope.com/events/event/19/
Information für Sulzer Chemtech: Daniel Egger
Telefon +41 52 262 50 08
[email protected]
25.–29. September 2011, Berlin, Deutschland
8th European Congress on Chemical Engineering
www.ecce2011.de
Information für Sulzer Chemtech: Johannes Rauber
Telefon +41 52 262 3895
[email protected]
25.–28. September 2011, Porto Alegre, Brasilien
Fitabes 2011
www.fitabes.com.br/
Information für Sulzer Pumps: Ana Sapia
Telefon +55 11 4589 2326
[email protected]
27.–29. September 2011, Kuala Lumpur, Malaysia
POWER-GEN Asia 2011
www.powergenasia.com
Information für Sulzer Turbo Services: Peter van Neerven
Telefon +31 653 787 856
[email protected]
28.–30. September 2011, Guangzhou, China
14th China International Adhesives and Sealant
Exhibition
http://tradeshow.chemicalsources.com
Information für Sulzer Chemtech: Hans Peter Beeler
Telefon +86 21 6430 66 88
[email protected]
5
INNOVATION
Divisionsübergreifende Innovation
Gemeinsam für eine
nachhaltigere Welt
Die Schaffung eines Mehrwerts für unsere Kunden ist die treibende Kraft für Innovationen bei
Sulzer. Um den divisionsübergreifenden Innovationsprozess zu optimieren, wurde 2009 der
Cluster Innovation Management innerhalb der zentralen F&E-Einheit des Konzerns geschaffen,
aus dem bereits erfolgreiche Projekte unter anderem in den Bereichen Solarthermie und
Energieeffizienz hervorgegangen sind.
I
nnovation ist seit der Gründung
des Unternehmens im Jahr 1834
einer der Schlüsselfaktoren für den
Erfolg von Sulzer im Bestreben, Kunden
einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.
Bei Sulzer ist Innovation ein aktiv gesteuerter, integraler Bestandteil des Strategieprozesses (siehe STR 2+3/2009, S. 4,
Lösungen für die Zukunft). Häufig sind
als solche identifizierte Innovationsthemen für mehr als eine Division
relevant. In diesem Fall kümmern sich
das Innovation and Technology Council
(ITC) und der Innovation-ManagementCluster bei Sulzer Innotec um die divisionsübergreifenden Aspekte. Sulzer
Produkt/Technologie
Bestehend
Neu
1 Die Innovation auf Konzernebene konzentriert sich vorwiegend divisionsübergreifend
auf neue Märkte und neue Produkte.
Divisional
und
divisionsübergreifend
Divisional
Innovation
and
Technology
Council
Divisional
und
divisionsübergreifend
Bestehend
Neu
Märkte
6
Innotec ist die zentrale Forschungs- und
Entwicklungseinheit des Konzerns.
Das ITC ist ein Komitee unter der
Leitung des Chief Technology Officer
(CTO) des Konzerns, dem die CTOs der
einzelnen Divisionen, der Leiter der
Patentabteilung sowie andere Entscheidungsträger angehören. Aufgabe des
ITC ist es, den Innovationsprozess auf
divisionsübergreifender Ebene zu fördern
1. Innovation Management, ebenfalls vertreten im ITC, unterstützt dabei die
Steuerung der strategischen Ausrichtung
des Konzerns. Darüber hinaus fungiert
Innovation Management als eine wichtige
prozessgetriebene und global agierende
Einheit zur Intensivierung der divisionsübergreifenden Aktivitäten des ITC, von
Sulzer Innotec und des Bereichs Fusionen
und Akquisitionen. Sie verknüpft diese
auf detaillierter Ebene mit den Bedürfnissen der Divisionen, wobei das operative Geschäft klar im Vordergrund steht.
Kurz gesagt, stellt der InnovationManagement-Cluster auf der Basis eines
kontinuierlichen Prozesses ein hochwertiges, internationales Netzwerk innerhalb
des Konzerns und darüber hinaus bereit,
unterstützt die strategische Planung und
ermöglicht die erfolgreiche Initiierung
von Innovationsinitiativen basierend auf
den Werten von Sulzer.
Offene Innovation und Vernetzung –
die Verbindung zur Außenwelt
Der aktive, divisionsübergreifend agierende Innovation-Management-Cluster ist
eingebettet in ein globales Netzwerk aus
verschiedenen bedeutenden Unternehmen, Instituten und Hochschulen rund
um den Globus, mit Schwerpunkt in
Europa, Nordamerika und Asien. Dieses
Netzwerk dient als Austauschplattform
und ermöglicht die Durchführung
gemeinsamer Projekte unter Verwendung
2 Die aktive Steuerung des Innovationsportfolios ist ein integraler Bestandteil des
Strategieprozesses bei Sulzer.
Kundenbedürfnisse
Geschäftsstrategie
Innovationsstrategie
«Wissen nutzen»
Technologiestrategie
Forschungs- und Entwicklungsstrategie «Wissen erwerben»
Wissenschaftlicher Fortschritt
4341
INNOVATION
© bvland.com
Schiefergas kann helfen, die Zeit zu überbrücken, bis der weltweite Energiebedarf durch erneuerbare Energien gedeckt werden kann. Foto: Alberta, Kanada.
7
INNOVATION
neuester Technologien zur Entwicklung
wettbewerbsfähiger Produkte und
Lösungen für die Bedürfnisse der SulzerKunden 2. Ein wichtiges Instrument zur
Förderung der Zusammenarbeit an
Themen von gemeinsamem Interesse
sind in diesem Zusammenhang akademische Abschlussarbeiten. Bei Sulzer
wird offene Innovation gelebt.
Ideengenerierung und -beurteilung
– die Geburt von etwas Neuem
Für Sulzer ist Innovation die erfolgreiche
Einführung eines neuen Angebots (eines
Produkts oder einer Methode), das
durch Umsetzung, Kombination oder
Synthese von Wissen in geeignete, wertschöpfende neue Produkte, Dienstleistungen, Lösungen oder Prozesse realisiert
werden kann.
Innovation basiert auf kreativen Ideen.
Für eine erste, einfache Beurteilung einer
Idee wurde bei Sulzer eine systematische
und standardisierte Checkliste entwickelt.
Diese fragt Hintergrundinformationen
ab, aus denen dann die konkreten Möglichkeiten für Sulzer und allfällige offene
Fragen abgeleitet werden, die in einem
nachfolgenden Schritt zu beantworten
sind.
Doch was ist eine gute Idee für Sulzer?
Auf der Grundlage der erfassten Daten
aus der Checkliste lässt sich die Marktattraktivität und die Wettbewerbsstärke
von Sulzer in Bezug auf eine Idee
mithilfe klar definierter, vereinheitlichter
Kriterien quantifizieren 3. Ein wichtiges
Element für die Beurteilung einer Idee
ist die Übereinstimmung mit der Unternehmensstrategie von Sulzer, d.h. das
Streben nach Innovation angrenzend an
die bestehenden Geschäftstätigkeiten
der Divisionen in den Hauptmärkten
des Unternehmens. Ein weiterer bedeutender Faktor ist die Nachhaltigkeit,
denn Sulzer ist bestrebt, durch die Bereitstellung energieeffizienter und ressourcenschonender Lösungen und Dienst-
3 Matrix zur Beurteilung der Marktattraktivität in Verbindung mit der Wettbewerbsstärke von
Sulzer (Hinweis: Die Größe der Blasen ermöglicht die Darstellung eines bestimmten Kriteriums
in dem Diagramm; z.B. Möglichkeit zur Differenzierung).
9
Idee 1
Hoch
Idee 2
Idee 3
Idee 4
Idee 5
Idee 6
Mittel
Marktattraktivität
6
Idee 7
Idee 8
3
Niedrig
Idee 9
0
0
Niedrig
3
Mittel
6
Wettbewerbsstärke von Sulzer
8
Hoch
9
leistungen in allen ihren Branchen
zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beizutragen.
Neben ihrer eigenen unternehmerischen Tätigkeit profitiert Sulzer auch
von anderen aufstrebenden Firmen –
zum Beispiel von Startup-Unternehmen
– die in der Regel äußerst innovativ und
dynamisch sind, aber häufig zusätzliches
technisches Wissen und globale Vertriebskanäle benötigen. Dies bietet eine
gute Chance für etablierte Industrieunternehmen, Lücken zu schließen und
eine Win-Win-Situation zu schaffen, bei
der die Beteiligten voneinander profitieren.
Das Aufspüren solcher Startup-Unternehmen und die Entwicklung einer
gemeinsamen Zukunft kann als externes
Corporate Venturing (CV) bezeichnet
werden. Dies ist nichts anderes als die
Beteiligung an solchen innovativen
Unternehmen (z.B. Startups), hauptsächlich in Form von Allianzen, strategischen
Projekten und Akquisitionen, ggf. aber
auch durch Investitionen mit Beteiligungskapital (Venture Capital, VC). Hier
übernimmt der Innovation-ManagementCluster eine Schnittstellenfunktion.
Innovationsinitiativen – Initiierung
erfolgreicher Innovationsprojekte
Die Steuerung von Innovationsinitiativen
erfolgt auf der Grundlage des systematischen, mehrstufigen Innovationsprozesses von Sulzer. Der Schritt von der
Generierung einer Idee zum Start einer
autonomen Innovationsinitiative in
einem sich entwickelnden Umfeld auf
divisionsübergreifender Ebene ist jedoch
kritisch 4. Dabei erleichtert der Innovation-Management-Cluster die Identifizierung der entsprechenden Personen und
die Initiierung von Machbarkeitsstudien
in Zusammenarbeit mit den Divisionen.
INNOVATION
FähigkeitdesmittlerenManagements,dieInitiativeamLebenzuhalten
Sichentwickelndes
Umfeld
Autonome
Innovationsinitiative
Strategischer
Kontext
(neu?)
ändern
Steuern der
Verbindung
Konzept
der
Unternehmens-
Bestehendes
Umfeld
strategie
Inkrementelle
Innovation
(Entwicklung)
Struktureller
Kontext
Prozesse und Systeme
Ein geeignetes Mittel zur Initiierung
einer Innovationsinitiative ist ein
Workshop, bei dem die detaillierten
Bedürfnisse für das neue Angebot –
häufig in Zusammenarbeit mit einem
wichtigen Kunden und den entsprechenden Experten aus den Divisionen, zum
Beispiel aus dem überregionalen Management, dem Vertrieb und Marketing
sowie der Produktentwicklung – identifiziert werden. Aufgrund der funktionsübergreifenden und internationalen
Zusammensetzung des jeweiligen Kernteams besteht eine weitere kritische
Phase darin, die neu ins Leben gerufene
autonome Innovationsinitiative mithilfe
eines geeigneten kontinuierlichen Prozesses in einem sich entwickelnden
Umfeld jenseits bestehender Strukturen
«am Leben» zu halten.
Reale Beispiele für Innovationsinitiativen – für eine nachhaltige Welt
Im Hinblick auf eine Reduzierung von
Umweltbelastungen wurden bei Sulzer
drei Bereiche identifiziert 5, die durch
folgende laufende Projekte charakterisiert
werden:
• Solarthermie (Concentrated Solar Power,
CSP), eine Form der Nutzung erneuerbarer Energien, bündelt die Sonnenstrahlen, um ein Fluid – meist ein
Wärmeträgeröl – zu erwärmen, das
5 Drei interessante Tätigkeitsbereiche –
heute und morgen.
Erneuerbare
Energien
4 Eigenschaften von autonomen Innovationsinitiativen
(Siehe Robert A. Burgelman (Stanford Business School) et al. (2004):
„Strategic Management of Technology and Innovation“,
4th Edition. ISBN 0-07-253695-0)
Energieeffizienz
Umwelt
Energieeffiziente Lösungen für eine sauberere Zukunft
Fähigkeiten des Unternehmens
dann zur Dampferzeugung und
anschließenden
Stromerzeugung
mithilfe herkömmlicher Dampfturbinen genutzt wird (siehe STR 1/2010,
S. 20, Die Kraft der Sonne). Die CSPInitiative von Sulzer wurde 2009 ins
Leben gerufen und hat erheblich zur
Ausrichtung aller funktionsübergreifenden, divisionsinternen und divisionsübergreifenden Aktivitäten beigetragen. Mittlerweile ist CSP ein Millionen-Dollar-Geschäft für Sulzer, das
– auch dank neuer Produkte und
Dienstleistungen – zur Steigerung der
Wettbewerbsfähigkeit von SulzerKunden beiträgt.
• Ein Schlüsselmerkmal intelligenterer
Produkte ist eine höhere Energieeffizienz. In Zusammenarbeit mit den
Divisionen wurden vom Innovation
Management Projekte initiiert und
abgestimmt, die gleichzeitig in den
Divisionen ausgeführt werden. Zur
Förderung des gegenseitigen Austauschs und zur Entwicklung konkreter Lösungen für intelligentere
Produkte und Dienstleistungen finden
regelmäßige divisionsübergreifende
Veranstaltungen statt, die durch
Vorträge von internationalen externen
Experten ergänzt werden.
• Erdgas trägt aufgrund seines geringeren Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnisses im Vergleich zu anderen
fossilen Brennstoffen wie Öl oder
Kohle zur Senkung des CO2-Ausstoßes
bei. Trotz der weltweiten Bemühungen zur Entwicklung erneuerbarer
Energien wird die Welt in den
nächsten Jahrzehnten – auch angesichts
der Reduktion von Treibhausgasen –
weiterhin stark von fossilen Brennstoffen abhängig sein. In diesem
Zusammenhang kann sogenanntes
unkonventionelles Gas wie Schiefergas
dabei helfen, die Zeit zu überbrücken,
bis der weltweite Energiebedarf durch
erneuerbare Energien gedeckt werden
kann. Besonders in den USA ist man
in diesem Bereich sehr aktiv. Da die
Förderung solcher Gase große Mengen
Wasser erfordert, könnte die Wasseraufbereitung ein weiterer vielversprechender Einsatzbereich für neue
Produkte und Dienstleistungen von
Sulzer sein. Insgesamt gilt es für ein
verantwortungsbewusstes, nachhaltigkeitsorientiertes Unternehmen wie
Sulzer jedoch, die Chancen und
Risiken vernünftig gegeneinander
abzuwägen.
Als Unternehmen ist Sulzer bestrebt,
eine nachhaltige Entwicklung voranzutreiben und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit in einer sich ständig
verändernden Welt sicherzustellen. Die
Innovation als kundenorientierter Prozess
spielt hierbei eine bedeutende Rolle.
Marc Heggemann
Sulzer Markets and Technology AG
Sulzer Innotec
Sulzer-Allee 25
8404 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 82 36
[email protected]
Literaturhinweise
• Lösungen für die Zukunft, STR 2+3/2009
http://www.sulzer.com/de/Portaldata/7/Resources/03_
newsmedia/str/2009/2009_2_3_Schlaepfer-d.pdf
• Die Kraft der Sonne, STR 1/2010:
http://www.sulzer.com/de/Portaldata/7/Resources/03_
newsmedia/str/2010/20_Heggemann_d.pdf
• Fokus: Energieeffiziente Lösungen:
www.sulzer.com/fokus
• Your Partner for Concentrated Solar Power Generation:
http://www.sulzerpumps.com/Portaldata/9/Resources/
brochures/power/ConcentratedSolarPowerGeneration_
en_E10052_10_2010.pdf
9
INNOVATION
Implementierung eines internen Wassernebel-Kühlsystems
Innovativer Doppelbetrieb
In einem einzigartigen Retrofit-Projekt ist es Sulzer Turbo Services gelungen,
eine Dampfturbine für eine doppelte Nutzung nachzurüsten. Damit ist der Kunde
nun in der Lage, im Sommer Strom zu erzeugen und im Winter Dampf an eine
pharmazeutische Anlage zu verkaufen. Ausgerüstet mit fundiertem technischem
Know-how, bietet Sulzer Turbo Services Lösungen für individuelle Probleme an.
S
ulzer Turbo Services erhielt den
Auftrag, eine Machbarkeitsstudie
zur Implementierung eines Kühlnebelsystems für eine Dampfturbine in
einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage
durchzuführen und ein entsprechendes
System zu entwerfen. Ziel des Kunden
war es, eine vollständige Entnahme des
Dampfes nach der zweiten Stufe zu
ermöglichen, da es für das Unternehmen
lukrativer ist, den Dampf im Winter an
eine nahegelegene pharmazeutische
Anlage zu verkaufen, als damit Strom
zu erzeugen. Vorgesehen war daher eine
Auskopplung des gesamten Dampfes
nach der zweiten Turbinenstufe – aller-
dings nur in den Wintermonaten. Da die
pharmazeutische Anlage im Sommer
keinen Dampf benötigt, sollte die
Turbine in dieser Zeit mit ihrer vollen
Kapazität zur Stromerzeugung genutzt
werden.
Dieser Doppelbetrieb (Winter und
Sommer) stellte die Konstrukteure vor
In Wärmekraftwerken kann der Dampf für die Stromerzeugung, Heizung und chemische Prozesse verwendet werden.
Die Ingenieure von Sulzer legen das Verhältnis nach den Bedürfnissen der Kunden aus.
© tamapapat | shutterstock.com
10 | Sulzer Technical Review 2/2011
4342
INNOVATION
einige Herausforderungen. So würde die
Turbine im Winterbetrieb ohne einen
ständigen Dampfstrom durch die Stufen
nach dem Entnahmepunkt mit Sicherheit überhitzen. Außerdem musste ein
normaler Betrieb in den Sommermonaten
möglich bleiben (d.h. Dampfstrom durch
alle Stufen).
Die Lösung bestand aus einem
internen Wassernebel-Kühlsystem und
der dazugehörigen Leittechnik. Das einzigartige Retrofit-Projekt wurde 2007
realisiert, und die Turbine ist seitdem
erfolgreich in Betrieb.
Diese Anwendung von Wassernebelvorhang-Technologien im großen Maßstab erforderte Weitblick und Ideenreichtum sowie klassische Ingenieurarbeit. So
wurden zum Beispiel einige renommierte
Experten zu Rate gezogen, um die
mit Ventilationsverlusten verbundenen
Probleme zu lösen.
Die Lösung erfüllte die Anforderungen
des Kunden auf revolutionäre Weise und
lieferte dem Unternehmen einen deutlichen Mehrwert verbunden mit einer
größeren Flexibilität.
Wassernebel eingesprüht, um das
Gehäuse optimal zu kühlen. Die zweite
Einspritzstelle befindet sich hinter den
Schaufeln der achten Stufe, wo das
Kühlwasser fächerförmig eingesprüht
wird. An verschiedenen Stellen wurden
Thermoelemente zur Überwachung der
Gehäusetemperatur und Sammler zur
Ableitung von Kondenswasser aus der
Turbine angeordnet. Um die gewünschte
Kühlwirkung zu gewährleisten, werden
in der dritten Stufe 0,7 und in der achten
Stufe 1 bis 1,3 Liter Kühlwasser in der
Minute benötigt.
Damit sind die Anforderungen an die
Kühlwasserzufuhr relativ gering. Der
Durchfluss des Systems ist etwa um 25
bis 50% höher als der geschätzte Wert
und wird über Nadelventile in der Nähe
der Einspritzstellen gedrosselt. In der
achten Stufe wird das Kühlwasser mit
4,13 bar eingespritzt, um der turbulenten
Strömung von den Schaufeln entgegenzuwirken. Die Wassertemperatur liegt
zwischen 39 °C und 42 °C.
Technische Analyse
Bei der technischen Analyse wurden
die Ventilationsverluste mithilfe von
empirischen Formeln berechnet. Die
Dampfzustände (Druck und Temperatur)
in den einzelnen Turbinenstufen
wurden auf der Grundlage von Erfahrungen mit diesem Konstruktionstyp
näherungsweise ermittelt. Der Kühlwasserfluss wurde auf der Basis einer zulässigen Höchsttemperatur für das
Turbinengehäuse von 300 °C für die
Stufen 3 bis 6, von 188 °C für die
Stufe 7 und von 85 °C für die Stufe 8
errechnet.
Die errechnete Leckage aus der
Wellendichtung der dritten Stufe liegt
für den einfachen bzw. doppelten
Nennwert des Dichtspalts zwischen
6,3 und 16,8 l/min. Die doppelte Dichtspaltgröße diente hierbei als «WorstCase-Szenario», zum Beispiel hervorgerufen durch übermäßigen Verschleiß
oder Reibung. Die Berechnungen
ergaben, dass die Kühlwasserzufuhr
1 Kühlnebel- und Sprühwasser-Einspritzstellen in der dritten und achten Stufe.
Realisierung einer vollständigen
Dampfentnahme
Um die vollständige Auskopplung des
Dampfes zu ermöglichen, wurde ein
relativ einfaches System entwickelt,
das gleichzeitig dafür sorgt, dass die
Gehäusetemperaturen innerhalb sicherer
Grenzen bleiben. Außer dem Leckagedampf, der durch die Labyrinthdichtung
zwischen der zweiten und dritten Stufe
dringt, wird kein zusätzlicher Dampf
zur Kühlung benötigt. Kühlwasser wird
ausschließlich in den Stufen 3 und 8
zugeführt.
Bild 1 zeigt einen Querschnitt durch
die Turbine, bei dem die Wassereinspritzstellen grün hervorgehoben sind. Die
erste Einspritzstelle befindet sich vor
den Laufschaufeln der dritten Stufe.
Hier wird das Kühlwasser in Form von
Leitapparat Stufe 3
Kühlwasser Stufe 8
Kühlnebel Stufe 3
Sulzer Technical Review 2/2011 | 11
INNOVATION
Passende Regelungsstrategie
Kühlwasserdüse (6 Stück)
2 Verteilerrohr für die Wasserdüsen nach der achten Stufe.
zur dritten Stufe für alle betrachteten
Leckagewerte auf einen Wert festgelegt
werden konnte, ohne dass die Temperaturgrenzen der einzelnen Stufen überschritten werden.
Lösung mit minimalem Eingriff
Bild 2 zeigt den Turbinenabschnitt mit
dem Verteilerrohr und den Sprühdüsen
aus einem anderen Blickwinkel. Um den
Umfang des Verteilerrohrs sind in regelmäßigen Abständen sechs fächerförmige
Sprühdüsen angeordnet. Die Düsen
ragen etwa um eine halbe bis dreiviertel
Schaufellänge hinter den Schaufelaus3 Kühlnebelsystem der dritten Stufe.
Leitapparat Stufe 3 (halbe Beaufschlagung)
trittskanten in die Turbine hinein und
sind auf die Schaufelplattform gerichtet.
Eine Rohrleitung zur Versorgung des
Verteilerrohrs wurde auf einer Seite
des gefertigten Austrittsgehäuses angeschweißt.
Die Wasserzufuhr zur dritten Stufe ist
schematisch in Bild 3 dargestellt. Über
eine Stichleitung gelangt das Wasser in
die Nähe der Zwischenwände. Dank
dieser Lösung kann das Wasser trotz der
beengten Platzverhältnisse in der oberen
Gehäusehälfte effektiv zu den Nebelköpfen gleitet und die Bearbeitung des
Gehäuses minimiert werden.
Für die Stufen 3 und 8 wurde eine
getrennte Regellogik implementiert. Die
Tatsache, dass der Kühlwasserfluss für
die Stufe 3 konstant bleiben konnte,
vereinfachte die Regelungsstrategie.
Lediglich der Kühlwasserfluss für die
achte Stufe musste mit geringer Variation
geregelt werden, was mithilfe eines
Ein/Aus-Thermostats mit einer recht
breiten Totzone – ca. 85 °C ein, 65 °C
aus – erreicht wurde.
Als geeignet erwies sich eine Regelungsstrategie, bei der der feste Kühlwasserzufluss eingeschaltet wird, wenn
die Rückführventile der dritten Stufe die
geschlossene Stellung fast erreicht
haben. Die genaue Anstiegsrate und der
Einschaltpunkt wurden im Rahmen von
einfachen Inbetriebnahmeprüfungen
bestimmt.
Innovatives Engineering
Aufgrund der Kühlanforderungen in
der dritten Stufe bestand die potenzielle
Gefahr von Erosionsschäden in den
nachfolgenden Stufen. Auch wenn die
Erosionsrate nicht vorhersehbar war,
wurden die Stirnflächen der Rotorscheiben und Schaufeln mit einer Erosionsschutzschicht versehen. Außerdem
wurde dem Kunden eine regelmäßige
Überprüfung der Rotorscheiben und
Schaufeln auf Erosion empfohlen.
Mit innovativem Engineering ist es
Sulzer Turbo Services gelungen, eine
Lösung zu entwickeln, die es dem
Kunden ermöglicht, seine Turbine in
zwei Betriebsarten zu nutzen und somit
einen bedeutenden Mehrwert und eine
höhere Flexibilität zu erzielen. Nun wird
die Turbine genutzt, um im Winter
Dampf zu erzeugen, der verkauft wird,
und im Sommer Strom zu produzieren.
Luis E. Rodriguez
Sulzer Turbo Services Houston Inc.
11518 Old La Porte Rd.
La Porte, TX 77571
USA
Telefon +1 713 567-2776
[email protected]
Kühlnebeldüse (4 Stück)
John O’Connor
Sulzer Turbo Services Houston Inc.
11518 Old La Porte Rd.
La Porte, TX 77571
USA
Telefon +1 713 567-2773
[email protected]
SULZER-ANALOGIE
Die Fliege mit der Dreigangschaltung
Technische Innovationen gelten gemeinhin als Ausdruck menschlicher
Intelligenz und Experimentierlust. Die Natur bringt jedoch seit Urzeiten
die erstaunlichsten Erfindungen hervor. Etwa eine Dreigangschaltung
für den Flügelschlag der Schmeißfliege.
Die mechanischen oder chemischen
Kreationen im Tierreich entspringen
zwar nicht einer momentanen Inspiration
des Tiergehirns sondern sind das
Ergebnis einer sehr langen Kette von
zufälligen genetischen Mutationen. In
eher seltenen Fällen wird daraus eine
physische Variante, die dem Tier einen
Überlebensvorteil bringt und im Wettbewerb um Nahrung und Fortpflanzungschancen zum entscheidenden Pluspunkt
wird. Obschon eine solche evolutionäre
Innovation also ein Kind der launischen
und zufälligen Natur ist, vermag sie
unser Erstaunen und unsere Bewunderung zu erwecken.
Von der Schuppenhaut bis zur
Echoortung
Der neugierige Mensch hat schon früh
der Natur den einen und andern Trick
abgeschaut. So schnitt vor 200 Jahren Sir
George Cayley gefrorene Forellen in
Scheiben und konstruierte gemäß diesen
Querschnitten ideale Schiffsrümpfe. In
neuerer Zeit kopierte man die Schuppenhaut der Schlange für Langlaufski; die
Waben der Honigbiene führten zu
besseren Lautsprechermembranen. Und
findet der Mensch selber die technische
Die Calliphora
erythrocephala
fliegt mit 150 bis
200 Flügelschlägen
pro Sekunde. Dies
ermöglicht dem
kleinen Insekt eine
Fluggeschwindigkeit
von 10 km/h.
Gangschaltung für die Schlagamplitude
© Noam Armonn | Shutterstock.com
4343
Lösung, muss er oftmals später erkennen,
dass ihm die Natur um Jahrmillionen
zuvorgekommen war. 1904 erhielt
Christian Hülsmeyer ein Patent auf sein
«Telemobiloskop», eine Verkehrskontrolle
mithilfe von Funkwellenechos. 1938
zeigten dann Untersuchungen an Fledermäusen, dass diese Tiere Ultraschallsignale für just eine solche Echoortung
beim Aufspüren von Beute und Erkennen
von Hindernissen einsetzen.
Eine unlängst entdeckte Einrichtung
hat die Fachwelt besonders beeindruckt.
Für ihr blitzschnelles Umhersurren
braucht die Schmeißfliege Calliphora
erythrocephala eine entsprechend rasante
Flügelarbeit. Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera haben Frequenzen zwischen 150 und 200 Flügelschlägen
pro Sekunde enthüllt, was das kleine
Insekt mit über 10 Stundenkilometer
durch die Luft sausen lässt.
Solcher rascher Flügelschlag kann
nicht durch normale, direkte Muskelarbeit geleistet werden. In der Insektenbrust
versetzen eingespannte Längs- und
Quermuskeln die steife Brustkapsel wie
eine elastische Feder in schnelle Schwingungen. Diese überträgt ein spezieller
Mechanismus auf die Flügelgelenke und
setzt sie dort in Flügelbewegungen um.
Mit zusätzlichen Muskeln, die jetzt
direkt an den Flügeln angreifen, können
Anstellwinkel und Profil des Flügels
justiert werden, was sowohl den Auftrieb
verändert als auch Flugmanöver erlaubt.
Eine wichtige Feinsteuerung ist zudem
© A. Wisser | Universität des Saarlandes
Die Schmeißfliege hat eine Dreigangschaltung
für den Flügelschlag. Die REM-Aufnahme zeigt
die erste Schaltposition.
die Schlagamplitude, also die Länge des
Bogens, den der Flügel während des
Schlages nach unten und oben beschreibt.
In den siebziger Jahren tauchte die Vermutung auf, die Schlagamplitude werde
bei der Schmeißfliege durch eine Art
Gangschaltung reguliert.
Alfred Wisser und Werner Nachtigall
von der Universität des Saarlandes in
Saarbrücken gingen in den 1980er Jahren
der Sache auf den Grund – und fanden
eine veritable Dreigangschaltung: Mit
dem Flügelgelenk kombiniert ist ein
«Getriebegehäuse», ein dreihöckriger
Knorpel, dem ein gefurchter Zahn
aufsitzt. Steuermuskeln können diesen
Zahn seitwärts zu den verschiedenen
Knorpelhöckern ziehen und dort einrasten. Die unterschiedliche Zahnstellung
verändert nun die Position der Drehachse
beim Flügelgelenk, was zu einer unterschiedlich großen Schlagamplitude führt.
So kann die Fliege ähnlich einem Pferd
verschiedene Gangarten wählen. Sie
kann mit den Gängen aber auch die
Flugbahn ändern, indem sie die beiden
Flügel unterschiedlich schaltet.
Herbert Cerutti
INNOVATION
MellapakCC™ – eine neue strukturierte Packung für die CO2-Abscheidung
im Post-Combustion-Prozess
Neue Möglichkeiten der
Prozessintensivierung
Sulzer hat eine neue strukturierte Kolonnenpackung zur effizienteren Abscheidung
von Kohlendioxid (CO2) aus Rauchgasen fossil befeuerter Kraftwerke entwickelt.
Die neue MellapakCC™ ermöglicht die Abscheidung von CO2 aus großvolumigen
Gasströmen bei gleichzeitiger Reduktion der Kolonnengröße und des Druckabfalls.
Für den Kunden bedeutet dies eine deutliche Senkung der Investitions- und
Betriebskosten.
B
ei der Kohlendioxidabscheidung
und -speicherung (Carbon Capture
& Storage, CSS) geht es darum,
die CO2-Emissionen, welche bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen,
zu reduzieren, indem CO2 aus dem
Rauchgas abgeschieden, verdichtet und
Kraftwerk mit
Kohlendioxidabscheidung und
-speicherung in
Niederaußem,
Deutschland.
dann gelagert wird. Die CO2-Emissionen,
insbesondere aus Kohle- und Gaskraftwerken, gelten gemeinhin als eine der
Hauptursachen für die globale Klimaerwärmung. Das große Interesse an der
Minderung dieser Problematik hat zu
einer sprunghaften Zunahme von Pilot-
und Demonstrationsprojekten geführt,
die nachweisen, dass Technologien zur
Abscheidung von CO2 aus den Rauchgasströmen von Kraftwerken technisch
und wirtschaftlich tragbar sind 1. Da
die CO2-Abscheidung sehr viel Energie
benötigt (hauptsächlich zur Regeneration
© RWE
4344
INNOVATION
des Absorptionsmittels), befassen sich
die einzelnen Technologieanbieter vornehmlich mit der Senkung dieser Energiekosten.
Eine weitere Herausforderung ergibt
sich aus der Tatsache, dass Rauchgasströme aus Kraftwerken, welche typischerweise zwischen 3,5 und 14% Vol.
CO2 enthalten, äußerst groß sind. Dies
macht sehr große Kolonnen erforderlich.
Um das Rauchgas durch den Absorber
zu drücken, benötigt es – wegen des
zu überwindenden Druckabfalls – ein
Rauchgasgebläse. Die aufzuwendende
elektrische Energie stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar, wobei durch entsprechende Maßnahmen große Einsparungen erzielt werden können. In
diesem Zusammenhang spielt die Wahl
der Kolonneneinbauten für den Stoffaustausch eine wichtige Rolle. Strukturierte
Packungen sind hier eine hervorragende
Lösung, da sie zur Reduktion der Kolonnengröße (und damit der Investitionskosten) beitragen und einen geringen
Druckabfall über dem CO2-Absorber
bieten, was sich wiederum positiv auf
die Betriebskosten auswirkt.
Sulzer Chemtech hat eine neue strukturierte Packung vom Typ Mellapak™
speziell für die CO2-Abscheidung aus
Rauchgasen nach dem Verbrennungsprozess (Post-Combustion Capture) entwickelt. Das Ziel ist eine Prozessintensivierung durch eine deutliche Reduktion
des Druckabfalls und somit der Betriebskosten sowie eine Maximierung der
Trennleistung zur Senkung der Investitionskosten. Es konnte eine bedeutende
Kostenreduktion für die CO2-Abscheidung in Post-Combustion-Anlagen erzielt
werden.
Design eines modernen
CO2-Absorbers
Bild 2 zeigt eine schematische Darstellung von auf Amin basierendem CO2Wäschern für einen Rauchgasstrom, wie
er zum Beispiel in einem Kohlekraftwerk
realisiert werden könnte. Zwar bieten
alle drei der dargestellten Kolonnen
Möglichkeiten zur Prozessintensivierung,
doch dieser Artikel befasst sich ausschließlich mit der CO2-Absorberkolonne,
welche die größte Kolonne des Prozesses
darstellt. Der Rauchgasausstoß eines
typischen 800-MW-Kohlekraftwerks
beträgt ca. 3 000 000 m³/h, und es werden
mehr als 6 000 000 Tonnen CO2 im Jahr
in die Atmosphäre emittiert. Bei einer
Gasgeschwindigkeit von 2,1 m/s ist die
erforderliche Querschnittsfläche des
Absorbers etwa 400 m², was einem
Kolonnendurchmesser von etwa 23 m
entsprechen würde.
Eine von Sulzer Chemtech durchgeführte Studie (Menon et al. 2009) hat
gezeigt, dass strukturierte Packungen im
CO2-Absorber einen effektiveren Stoffaustausch bieten als Schüttfüllkörperpackungen. Hier können (durch die
Reduktion der Höhe der Packungsbetten)
bis zu 15% der Investitionskosten eingespart werden. Darüber hinaus zeichnen
sich strukturierte Packungen im Vergleich
zu Schüttfüllkörpern durch einen deutlich (bis zu einem Faktor 2) geringeren
Druckabfall aus.
Diese Verbesserung ermöglicht entweder eine Verringerung des Kolonnendurchmessers (mit Einsparungen bei
den Investitionskosten von bis zu 10%)
oder eine erhebliche Senkung der
Betriebskosten aufgrund des reduzierten
Druckabfalls über den Absorber und den
dadurch geringeren Strombedarf des
Rauchgasgebläses. Ein weiterer Vorteil
der strukturierten Packung ist die geringere benötigte Materialmenge, die im
Vergleich zu Schüttfüllkörperpackungen
erforderlich ist, was sich ebenfalls
positiv auf die Investitionskosten
auswirkt.
Im Folgenden werden die Auswirkungen des Druckabfalls auf die Wirtschaftlichkeit des Prozesses analysiert. Die
neue Sulzer-MellapakCC-Packung ist in
der Lage, den Druckabfall im CO2Absorber gegenüber der bereits effizienten herkömmlichen Sulzer-Mellapak um
20 bis 35% zu reduzieren. Hierbei ist zu
beachten, dass die typische Lebensdauer
von Kraftwerken – anders als bei
Anlagen der chemischen und Kohlenwasserstoff verarbeitenden Industrie,
die für eine Betriebszeit von 10 bis 15
Jahren ausgelegt sind – 30 bis 40 Jahre
beträgt.
Eine einfache Analyse der Lebenszykluskosten für ein typisches 800-MWKraftwerk über einen Zeitraum von
30 bis 40 Jahren zeigt, welche Einsparungen bei den Stromkosten (durch Reduktion des Druckabfalls) erzielt werden
können. Jedes Millibar, um welches der
Druckabfall reduziert wird, führt zu
erheblichen Einsparungen bei den
Betriebskosten. Abbildung 3 zeigt eine
Berechnung der jährlichen Einsparungen
bei den Stromkosten, ausgehend von
1 Typisches Beispiel einer dem Verbrennungsprozess in einem Kraftwerk nachgeschalteten CO2-Abscheideanlage.
Details siehe Bild 2.
Mechanische Energie
Niedertemperaturwärme
Rauchgasgebläse
(Atmosphäre)
Kessel
Kohlendioxid (CO2)
CO2-Verdichter
Niedertemperaturwärme
Dampfturbine
Kühler
Entschwefelung
Generator
CO2Absorber
Brennstoff
Luft
CO2-Stripper
Partikelabscheidung
Dampf
Schlacke
Schwefel
Kühlwasser
Flugasche
Rauchgasgebläse
CO2-beladenes
Absorptionsmittel
CO2-armes Absorptionsmittel
INNOVATION
Rauchgas
(in die Atmosphäre)
Absorber
Frischwasser
CO2
(zum Verdichter)
Regenerator
Regeneriertes
Lösungsmittel
Direktkontaktkühler
Rauchgas
(von REA)
Rauchgasgebläse
Beladenes
Lösungsmittel
Kondensat
2 Schematische Darstellung einer CO2-Abscheideanlage nach dem Prinzip der Aminwäsche.
einer Reduktion des Druckabfalls von
5 mbar über die Länge der CO2-Absorberkolonne.
Die Berechnung ergibt eine Einsparung
bei den Stromkosten für das Rauchgasgebläse von EUR 225 000 pro Jahr. Über
eine Betriebsdauer des Kraftwerks von
30 Jahren ließen sich durch eine Reduktion des Druckabfalls von 5 mbar also
bis zu EUR 6 750 000 an Stromkosten
einsparen. Diese Kosten müssen bei der
Konstruktion des Absorbers und bei der
Wahl der Packung sowie der dazugehörigen Kolonneneinbauten berücksichtigt werden.
Prozessintensivierung: Entwicklung
der MellapakCC™-Packung
Der entscheidende Einfluss des Druckabfalls auf die Betriebskosten der Anlage
hat Sulzer Chemtech dazu bewogen, ein
3 Stromkosteneinsparungen für das Rauchgasgebläse für ein mittelgroßes europäisches
800-MW-Kraftwerk.
Prozessparameter
Wert
Rauchgasdurchflussmenge, G
3 000 000 m3/h
Druckabfallreduktion, Δp
5 mbar
Gebläsewirkungsgrad, η
0,75
Betriebsdauer, t
8100 h/a
Stromkosten1, c
0,05 EUR /kWh
Jährl. Energie, E = G • Δp • t/η
4,5 • 106 kWh /Jahr
Stromkosten, C = E • c
EUR 225 000 /Jahr
1
Durchschnittl. Stromkosten in EU25-Ländern
(Eurostat 2007)
F&E-Programm ins Leben zu rufen, um
das Verhältnis von Stoffaustausch und
hydraulischer Leistungsfähigkeit der
strukturierten Packung zu optimieren.
Ziel des Programms war es, die effektive Stoffaustauschfläche (bzw. die Benetzung) zu maximieren bzw. zu erhalten
und gleichzeitig den Druckabfall zu
minimieren. Um eine solche Optimierung
der Packungsgeometrie zu ermöglichen,
musste das Testsystem (Lösungsmittel)
festgelegt sowie ein herkömmlicher
Mellapak-Typ als Vergleichsmaßstab gewählt werden.
Die Absorption von CO2 beim PostCombustion-Prozess ist vorwiegend flüssigseitig kontrolliert und zeichnet sich
durch eine schnelle chemische Reaktion
aus. Als Vergleichsmaßstab zur Optimierung wurden herkömmliche MellapakTypen mit einer relativ geringen geometrischen Fläche (zwischen 200 und
250 m2/m3) gewählt, weil diese bessere
Benetzungseigenschaften aufweisen als
Packungen mit größeren spezifischen
Flächen.
Dies führt zu einer besseren Nutzung
der installierten Oberfläche und einer
Optimierung der damit verbundenen
Packungskosten. So wurden die
Mellapak-Ausführungen Mellapak 2X
(200 m²/m³)
und
Mellapak 250.X
(250 m²/m³) zur weiteren Optimierung
ausgewählt. Im Rahmen einer systematischen parametrischen Studie wurde
der Einfluss der Mikrostruktur, der Lochgröße, der Lochanzahl und des Winkels
des Wellenprofils genau untersucht.
Die Studie führte zur Entwicklung
von zwei neuen Packungsausführungen
mit speziellen geometrischen Merkmalen, MellapakCC-2 und MellapakCC3, die sich in ihren spezifischen Oberflächen unterscheiden. Die beiden
Packungstypen sind das Ergebnis einer
Optimierung der Packungsgeometrie im
Hinblick auf die Materialanforderungen
(niedrigere Investitionskosten), den
Druckabfall (niedrigere Betriebskosten)
und eine maximal mögliche Grenzfläche
(niedrigere Investitions- und Betriebskosten).
Leistungsfähigkeit der MellapakCC™-2 und MellapakCC™-3
Die Bilder 4 a und 4 b geben einen
Eindruck von der hydraulischen Leistungsfähigkeit der beiden Typen MellapakCC-2 und MellapakCC-3. Die hydraulische Leistungsfähigkeit wurde mithilfe
eines Luft-Wasser-Systems in einer
Kolonne mit einem Durchmesser von
1000 mm bei verschiedenen Flüssigkeitslasten gemessen, wie sie typischerweise
in Post-Combustion-Anwendungen auftreten. Die Messungen bestätigten die
deutliche Reduktion des Druckabfalls
der neuen MellapakCC-Struktur im Vergleich zur herkömmlichen Mellapak. Tatsächlich ist der Druckabfall beim Typ
MellapakCC-2 um bis zu 20% geringer
als bei der herkömmlichen Mellapak 2X
4 a. Vergleicht man die MellapakCC-3
mit der Mellapak 250.X, ist der Druckabfall sogar um bis zu 35% geringer 4 b.
Darüber hinaus wurde festgestellt,
dass die Druckabfallkurven der MellapakCC-2- und MellapakCC-3-Packungen
bei einer konstanten Flüssigkeitslast
von 25 m³/(m2 • h) und bei variierender
Gasdurchflussmenge nahezu identisch
sind 4 c.
Die Trennleistung der neuen Packungen wurde durch Experimente bestimmt,
bei denen CO2 (aus der Luft) in einer
INNOVATION
NaOH-Lösung absorbiert wurde. Hierbei
handelt es sich um ein flüssigseitig kontrolliertes System mit schneller chemischer Reaktion. Da für das CO2/NaOHSystem alle relevanten physikalischen
Eigenschaften bekannt sind, lässt sich
die für den Stoffaustausch effektiv verfügbare Fläche errechnen, die die Trennleistung der Packung bestimmt.
Die Trennleistung der neuen Packungen 4 d wird dargestellt mittels der
erzielten effektiven Stoffaustauschfläche
bei einer konstanten Gasdurchflussmenge
gegenüber einer variierenden Flüssigkeitslast. MellapakCC-2 und Mellapak 2X
weisen nahezu die gleiche Stoffaustauschleistung auf. Das Gleiche gilt für
die Typen MellapakCC-3 und Mellapak
250.X. MellapakCC-3 hat eine bessere
Trennleistung als MellapakCC-2. Dies ist
auf die größere geometrische Fläche der
MellapakCC-3 gegenüber der MellapakCC-2 zurückzuführen. Dies bedeutet
auch, dass für die neue MellapakCC-3
im Vergleich zur herkömmlichen Mellapak 2X eine um etwa 20% geringere
Packungshöhe erforderlich ist und sich
dadurch sogar ein bis zu 35% geringerer
Druckabfall realisieren lässt (aufgrund
im CO2-Absorber bei gleicher Trennleistung verglichen mit herkömmlichen
Mellapak-Typen. Damit bieten die
MellapakCC-Packungen ein erhebliches
Potenzial zur Senkung der Investitionsund Betriebskosten im Bereich der
Post-Combustion-Abscheidung. Beide
Packungstypen, MellapakCC-2 als auch
MellapakCC-3, sind bereit, in naher
Zukunft in Pilot- und Demonstrationsanlagen eingesetzt zu werden.
Auch wenn der Typ MellapakCC-3
der ideale Kandidat für die Optimierung
des Absorberdesigns zu sein scheint,
gibt es gute Gründe für den Einsatz der
MellapakCC-2, zum Beispiel wenn ein
bestehendes Mellapak2X-Design mit der
MellapakCC-2 nachgerüstet werden soll.
In diesem Fall bleibt die Packungshöhe
die gleiche, aber der Druckabfall über
den Absorber wird um 20% reduziert.
Bei der Wahl des richtigen Packungstyps
geht es letztlich um die Optimierung von
Investitionskosten zu Betriebskosten
bzw. darum den richtigen Mittelweg
zwischen Kolonnengröße, Trennleistung
und Druckabfall zu finden.
der reduzierten Packungshöhe und des
geringeren Druckabfalls pro Meter
Packungshöhe).
Damit ist die MellapakCC-3 die bevorzugte Packung für diese Anwendung,
denn sie bietet zusätzlich zum geringeren
Druckabfall eine höhere Trennleistung
(aufgrund der größeren geometrischen
Fläche). Zu beachten ist dabei, dass
die erhaltenen Ergebnisse mit dem
CO2/NaOH-Testsystem übertragbar sind
auf andere Systeme mit schneller chemischer Reaktion (z.B. die CO2 -Absorber
für den Post-Combustion-Prozess). Mit
anderen Worten: Ist die benötigte
Packungshöhe mit einer herkömmlichen
Mellapak 250.X für ein solches System
bekannt, ist mit MellapakCC-3 für das
gleiche Lösungsmittel bei gleicher
Packungshöhe der Druckabfall um 35%
geringer.
Einsatz der MellapakCC™ in
Pilot- und Demonstrationsanlagen
Wie aufgezeigt, ermöglicht die neue
Familie der speziell für die CO2-Abscheidung nach der Verbrennung entwickelten
Sulzer-Packungstypen MellapakCC eine
deutliche Reduktion des Druckabfalls
4 Hydraulische Leistungsfähigkeit und Stoffaustauschleistung der MellapakCC-2 und MellapakCC-3.
Vergleich des Druckabfalls: MellapakCC-2 und Mellapak 2.X
a)
1,5
System:
Wasser-Luft
Kolonnen-ID:
1000 mm
Packungshöhe: 3 m
20% niedriger
MellapakCC-2: 0 m3/m2h
Mellapak 2X:
25 m3/m2h
1,0
0,5
MellapakCC-3: 0
MellapakCC-3: 25
MellapakCC-3: 50
Mellapak 250.X: 25
1,0
∆p/∆z (mbar/m)
∆p/∆z (mbar/m)
System:
Wasser-Luft
Kolonnen-ID:
1000 mm
Packungshöhe: 3 m
35% niedriger
m3/m2h
m3/m2h
m3/m2h
m3/m2h
0,5
0
0
0
0,5
1
1,5
F-Faktor
2
2,5
3
1,5
System:
Kolonnen-ID:
Packungshöhe:
Flüssigkeitslast:
1,0
0
0,5
1
1,5
(Pa0.5 )
2
2,5
3
F-Faktor (Pa0.5 )
Druckabfall der Mellapak-Packungen
c)
300
Wasser-Luft
1000 mm
3m
25 m3/m2h
0,5
System: NaOH/CO2 /Luft
F-Faktor: 2 Pa0,5
Literaturhinweise
200
150
0
MellapakCC-3
MellapakCC-2
Mellapak 250.X
Mellapak 2X
100
1,5
Markus Duss
Sulzer Chemtech AG
Sulzer-Allee 48, Postfach 65
8404 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 6714
[email protected]
250
MellapakCC-3
MellapakCC-2
Mellapak 250.X
Mellapak 2X
0
Abhilash Menon
Sulzer Chemtech AG
Sulzer-Allee 48, Postfach 65
8404 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 6184
[email protected]
Effektive Grenzfläche der Mellapak-Packungen
d)
∆p/∆z (mbar/m)
∆p/∆z (mbar/m)
Vergleich des Druckabfalls: MellapakCC-3 und Mellapak M250.X
b)
1,5
2
F-Faktor
2,5
(Pa0.5 )
3
0
10
20
30
Flüssigkeitslast (m3/m2h)
40
50
• Menon, A., Duss, M., Bachmann, C.:
«Post-combustion Capture of CO2
(Case study of a generic amine-based
absorption process)». Petroleum Technology
Quarterly (Quarter 2, 2009): Seiten 115–121
• Duss, M., Menon, A.: «Optimized Absorber
Design for Post-combustion CCS».
Proceedings of the 9th Distillation and
Absorption Conference. 12–15 September,
Eindhoven, Niederlande
• Eurostat (2007),
http://epp.eurostat.ec.europa.eu/
INNOVATION
Numerische Simulation von Plasmaspritzprozessen
Hohe Temperaturgradienten
innerhalb von Millimetern
Die Entwicklung numerischer Modelle zur Simulation von Plasmaspritzprozessen bei Sulzer Innotec
hat in den letzten Jahren viel zum Verständnis der physikalischen Vorgänge in Plasmaspritzpistolen
beigetragen. In Zusammenarbeit mit Sulzer Metco wurden die Modelle kontinuierlich erweitert, auf
verschiedene Spritzprozesse angewendet und nach Möglichkeit validiert.
B
ei Plasmaspritzprozessen wird
ein Gasgemisch in einer Düse
beschleunigt. Direkt nach dem
Düsenaustritt wird das Pulver radial
zugegeben, welches dann die Schicht auf
dem Substrat bildet 1. Die thermische
Energie, welche zum Aufschmelzen des
Pulvers notwendig ist, wird durch einen
elektrischen Lichtbogen innerhalb der
Düse erzeugt. Um diese komplexen phy-
sikalischen Phänomene innerhalb und
außerhalb der Düse auf numerischer
Ebene abzubilden, ist eine Kopplung der
Strömungstechnik (Navier-Stokes) mit
der Elektromagnetik (Maxwell) erforderlich. Diese Kopplung wird über die
Widerstandserwärmung im Gas sowie
die Lorentzkraft aus Magnetfeld und
Stromstärke ausgeführt und nennt sich
Magneto-Hydrodynamik (MHD).
Gastemperaturen von 30 000 K
Die elektrische Leistung, welche durch
den Lichtbogen in Wärme umgewandelt
wird, liegt typischerweise im Bereich
von 25–130 kW. Daraus folgen maximale
Gastemperaturen von bis zu 30 000 K
innerhalb der Pistole. Für die Simulation
des Prozesses ist es deshalb unerlässlich,
dass die Stoffdaten des Gasgemisches
bis zu diesen hohen Temperaturen hin
1 F4-Plasmaspritzpistole, montiert auf einem ABB-Roboter, beim Spritzen von Turbinenteilen.
4345
INNOVATION
richtig hinterlegt sind, da die Dissoziation
und die Ionisation der Teilchen die
Eigenschaften der Gase stark beeinflussen.
Solch hohe Leistungsdichten führen
natürlich auch zu hoher Beanspruchung
des Düsenmaterials, weshalb eine
Kühlung der einzelnen Komponenten
unabdingbar ist. Dies geschieht bei den
meisten Prozessen über einen integrierten
Wasserkreislauf. Bis zu 50% der elektrischen Leistung wird bei Plasmaspritzprozessen hauptsächlich über Strahlung
an das Düsenmaterial und somit an das
Kühlwasser abgegeben, um ein Überhitzen der Komponenten zu vermeiden.
Folglich ist es sehr wichtig, dass auch
der Energieverlust durch Strahlung des
Lichtbogens numerisch möglichst genau
abgebildet wird.
Modellvalidierung anhand der
TriplexPro™-200
Die Validierung solcher komplexer
physikalischer Phänomene ist enorm
wichtig. Für die Anwendung der
ersten MHD-Simulationen wurde die
Modellierung der TriplexPro™-200 von
Sulzer Metco ausgewählt, da sich
diese mit ihren drei Kathoden durch
eine hohe Prozessstabilität auszeichnet.
Quantitativ konnten nur globale
Größen wie die elektrische Leistung,
die Wärmeverluste an das Kühlwasser
und der Druck am Eintritt gemessen
und mit den Resultaten verglichen
werden. Da die Messung von einzelnen
Zustandsgrößen wie Gasgeschwindigkeit,
Gastemperatur usw. in der Pistole
nicht möglich ist, wurde zur weiteren
Validierung der Simulationsresultate
auch auf qualitative Vergleiche zurückgegriffen.
Solche qualitative Vergleiche sind
Form und Position der LichtbogenAnsatzpunkte auf der Kathode 2 und
der Anode. Weiters weist die TriplexPro-200 einen sogenannten «consolidation
point» auf. Dies ist jene Position in der
Kammer, wo die Strömung der einzelnen
Gaseinlässe in eine axiale Drallströmung
wechselt. Die exakte Position lässt sich
durch Spuren an der Kammerwand
erkennen und mit den Resultaten aus
der Strömungssimulation vergleichen.
Es wurden trotz numerischen Verein-
2 Der qualitative Vergleich der Lichtbogen-Ansatzpunkte aus der Simulation mit abgenutzten
Kathoden der TriplexPro™-200 dokumentiert die Genauigkeit der Simulation.
fachungen und einigen Modellannahmen
sehr gute Übereinstimmungen zwischen
Realität und Simulation erzielt. In einer
zweiten Runde wurden die Modellparameter noch leicht angepasst und
anschließend für verschiedene Prozessparameter erfolgreich getestet.
Anwendung des Modells auf
die F4-Spritzpistole
Das bestehende und anhand der
TriplexPro-200 validierte Simulationsmodell wurde anschließend auf eine
andere Spritzpistole des Typs F4 von
Sulzer Metco angewendet. Dabei stand
die Optimierung des Kühlkreislaufes im
Vordergrund, was eine Erweiterung des
Modells nötig machte. Es galt die Wasserführung geometrisch so zu verändern,
dass die Belastung im Material nicht zu
groß wird und trotzdem möglichst
wenig Energie an das Kühlwasser abgegeben wird. Auch müssen die Temperaturen im Kühlwasser unterhalb des
Siedepunktes gehalten werden, da dies
lokal zu einer drastischen Verringerung
des Wärmeübergangs führen würde.
Die Simulation wurde aufgrund der
physikalischen und geometrischen
Komplexität in zwei Simulationsschritte
unterteilt. Als erstes wurde die Plasmaströmung und die daraus resultierende
Wärmebelastung durch Strahlung und
Konvektion auf die Düsenwand berechnet. Da es sich bei der F4 um eine einkathodige Pistole handelt, konnte die
Strömung in der Düse nicht mehr als
quasi-stationär betrachtet werden. Der
Ansatzpunkt des Lichtbogens auf der
Anode ändert sich zeitlich stark in
axialer wie auch in Umfangsrichtung,
was am Sägezahnverlauf der elektrischen
Spannung zu erkennen ist. Diese Schwankungen liegen jedoch im kHz-Bereich
und dürfen in einer guten Näherung in
Umfangs- und in axialer Richtung
zeitlich gemittelt werden.
Die gemittelte thermische Belastung
wurde anschließend einer weiteren
Simulation übergeben, welche die
Wärmeleitung im Material und die
Strömung im Kühlkreislauf berücksichtigt. Mit geeigneten Variationen des
Designs konnte die Führung des Kühlwassers optimiert und die thermische
Belastung des Düsenmaterials entscheidend verringert werden 3.
Entmischung des Plasmagases –
ein Phänomen hoher Gradienten
In den meisten Fällen werden Gasgemische (z.B. Argon-Helium) als Plasmagas
verwendet. Bis anhin wurden die Gase
als homogenes Gemisch berücksichtigt
und deren Eigenschaften entsprechend
gewichtet. In der Realität kommt es
jedoch, getrieben durch lokale Gradienten
im molaren Anteil, in der Temperatur,
im Druck und im elektrischen Feld, zu
3 Die hohen Temperaturen führen zu einer hohen Beanspruchung des
Materials, weshalb eine Wasserkühlung notwendig ist. Das Bild zeigt
die Stromlinien und Temperaturverteilung im Kühlwasserkreislauf der
F4-Spritzpistole.
Kalt
Heiß
INNOVATION
Anode
Kathode
Molarer Anteil von Argon
Gering
Hoch
4 Die hohen Temperaturgradienten führen zu einer Entmischung der Prozessgase. Das Bild zeigt
den molaren Anteil von Argon im Gasgemisch innerhalb einer vereinfachten F4-Spritzpistole.
Entmischung der einzelnen Gaskomponenten 4. Dies wiederum resultiert in
einer ortsabhängigen variablen Zusammensetzung des Gases und führt somit
zu unterschiedlichen Stoffeigenschaften.
Mit der Implementierung der temperatur- und druckabhängigen Diffusionskoeffizienten konnten wichtige Entmischungseffekte im Bereich der Kathode
gezeigt werden.
Thermische Belastung der Elektroden
Die Elektroden einer Plasmaspritzpistole
sind einer starken thermischen Belastung
ausgesetzt. Gerade am Ansatzpunkt des
Lichtbogens auf der Kathode treten
enorme Temperaturgradienten auf, da
die Temperatur auf einer sehr kurzen
Distanz von der Oberflächentemperatur
der Kathode auf Plasmatemperatur
ansteigt. In diesem Bereich kommt es im
Betrieb zu einem Ungleichgewicht von
Ionen und Elektronen 5.
Die leichten Elektronen diffundieren
schneller in dieses Gebiet geringeren
Ionisationsgrades. Aufgrund dieser ambipolaren Diffusion entsteht direkt an der
Kathode ein zusätzliches elektrisches
Feld, welches die Ionen in Richtung
Kathode beschleunigt. Dort kommt es in
Kathodenähe zu der Rekombination und
somit zu einer Freisetzung der Ionisationsenergie. Gleichzeitig emittiert auch
die heiße Kathode Elektronen und kühlt
diese durch die sogenannte Thermoemission.
Diese thermische Wechselwirkung
zwischen Kathode und Plasmagas wurde
in einem weiteren Projekt numerisch
untersucht. Dazu wurde die vereinfachte,
rotationssymmetrische Umströmung
einer F4-Kathode im Betrieb gewählt, da
im Elektrodengebiet ein sehr feines
Rechengitter benötigt wird. Es hat sich
gezeigt, dass die Belastung am Rand des
Ansatzpunktes am höchsten ist, da in
dieser Randzone die Kühlung durch
Thermoemission fast komplett wegfällt.
Der direkte qualitative Vergleich mit
abgenutzten Kathoden zeigte eine gute
Übereinstimmung mit den erzielten
Resultaten aus den Simulationen.
Neuartiger Prozess zur Erzeugung
thermischer Schutzschichten
Ein neuartiger Prozess zur Erzeugung
von thermischen Schutzschichten (TBC)
ist das PS-PVD (Plasma Spray Physical
Vapor Deposition). Dabei wird eine Hochleistungspistole des Typs O3CP in einer
Vakuumkammer bei Absolutdrücken
von 1,5 mbar betrieben. Das Pulver wird
dabei innerhalb der Düse zugegeben
und im Flug aufgeschmolzen und sogar
verdampft. Dieser Dampf kondensiert
wiederum auf dem relativ kalten Substrat
und bildet so eine kolumnare Schicht.
Die Strömung in der Vakuumkammer
kann mit standardmäßigen CFDMethoden, welche auf der Kontinuumsmechanik basieren, nicht mehr abgebildet
werden. Aus diesem Grund wurde die
Düsenaustrittsregion auf ein Minimum
reduziert. Der Fokus dieser Arbeit lag
auf der Untersuchung des Partikelverhaltens vom Eintritt in die Düse bis
zur Verdampfung. Dabei wurden auch
verschiedene Geometrievariationen der
Pulverzuführung in die Düse und deren
Einfluss auf die Partikelbewegung untersucht.
Vertiefte Prozesskenntnisse dank
modernster Simulationsmethoden
Die Anpassung und Erweiterung der
MHD-Methodik auf Anwendungen in
der Plasmaspritztechnik haben in den
letzten Jahren zu einem vertieften Verständnis der physikalischen Vorgänge in
Spritzprozessen beigetragen. Die stetige
Steigerung der Rechnerleistung hilft
dabei, die hohen Anforderungen an
die numerische Simulation komplexer
Prozesse zu befriedigen. Das so generierte
Prozessverständnis hilft den Entwicklern
von Sulzer Metco, bestehende Produkte
zu optimieren. Ebenfalls fließen die
gewonnenen Erkenntnisse in die Entwicklung neuer Produkte ein.
Reto Wäger
Sulzer Innotec
Sulzer-Allee 25
8404 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 42 50
[email protected]
5 Schematische Darstellung der physikalischen Vorgänge im Elektroden-Fallgebiet.
Fallgebiet
Anode
Kathode
Kathode
Plasmalichtbogen
Plasmalichtbogen
Kathode
Gasströmung
10-5 m
Plasmalichtbogen
SULZER WELTWEIT
Willkommen bei Sulzer Turbo Services in Venlo
Das Werk von Sulzer Turbo Services im niederländischen Venlo bietet
Vor-Ort-Services, spezialisierte Dienstleistungen in der eigenen Werkstatt,
Engineering, Beschichtungen, Wartungsverträge, dynamisches Wuchten,
Bearbeitungsdienstleistungen sowie die Fertigung von Teilen und Neuteilen für rotierende Maschinen an.
Wir sind sieben Tage die Woche rund
um die Uhr bereit für umfassende Reparatur-, Wiederherstellungs- und Instandhaltungsdienste für Turbomaschinen
und elektrische rotierende Maschinen.
Ein komplettes Engineering-Team steht
dabei bei allen Reparatur-, Aufrüstungsund Neubemessungsarbeiten zur Verfügung. Finite-Elemente-Analyse, Rotordynamikanalyse, Analyse von Schadenfällen und Konstruktionsverbesserungen
sind einige der vielen Dienstleistungen
in Venlo.
Kompetenzen des Standorts Venlo
Sulzer Turbo Services ist mit thermischen
Turbomaschinen aller Hersteller vertraut – unabhängig von Ausführung
und Modell. In unserem Werk in Venlo
werden regelmäßig vollständige Rotoren
und andere Bauteile gefertigt. Für viele
Bauteile bieten wir zudem Upgrades,
Modifizierungen und Nachrüstungen an.
Sulzer Turbo Services betreibt in Venlo
ein voll ausgestattetes metallurgisches
Labor inklusive Rasterelektronenmikroskopen zur Bewertung der Lebensdauer
von Bauteilen, digitalen Röntgengeräten
zur Untersuchung der internen Mikrostruktur von Turbinenschaufeln und
Vakuum-Wärmebehandlungsöfen. Wir
setzen ultrapräzise Koordinatenmessgeräte, computergestützte Konstruktion
Mitarbeitende von
Sulzer Turbo Services
reparieren eine
Gasturbine vor Ort
bei einem Kunden.
4350
und Entwicklung, 3D-Scanner, Kameras
zur thermographischen Analyse und die
Finite-Elemente-Methode ein.
Zur Verlängerung der Lebensdauer
betriebskritischer Turbomaschinen bietet
Sulzer Turbo Services eine Vielzahl von
Beschichtungen an, die dazu dienen,
dass Ihre Maschinen länger und effizienter laufen. Ein weiterer Vorteil ist unsere
enge Kooperation mit Sulzer Metco,
einer anderen Division des SulzerKonzerns. Sulzer Metco gehört zu den
globalen Marktführern für Lösungen
und Dienstleistungen in punkto Oberflächentechnik.
Kundendienstleistungen vor Ort
Bei Sulzer Turbo Services in Venlo haben
wir ein engagiertes Team aus technischen
Leitern, Diagnoseingenieuren, Inspektoren und erfahrenen Labortechnikern.
Wir können für Reparaturarbeiten und
Notdienste das komplette Personal aus
den eigenen Reihen stellen. Zudem
haben wir in unseren mobilen Außendienstfahrzeugen die modernste Technologie dabei. Wenn die Mannschaft an
Ihrem Standort anrückt, ist sie voll ausgerüstet und sofort einsatzbereit.
Unser Außendienst setzt qualifizierte
und erfahrene Mechanikerteams ein –
unabhängig davon, ob Sie Instandsetzungsarbeiten nach einem Komplettausfall des Werks oder die Neuinstallation von Anlagen vor Ort benötigen.
Außerdem sind unsere Ingenieure und
Techniker mit den modernsten technologischen Ausrüstungen vertraut.
Unsere Technikerteams sind weltweit
einsetzbar und können rund um die
Uhr mobilisiert werden.
Serviceverträge und Engineering
Die Instandhaltung der Turbomaschinen
im Rahmen Ihrer Prozesse ist eine
wesentliche Voraussetzung für den
erfolgreichen Betrieb Ihres Werks. Wir
erhöhen die Verfügbarkeit Ihrer Turbomaschinen – damit Sie sich auf das konzentrieren können, was für Ihr Unternehmen am wichtigsten ist.
Im Zentrum unserer Serviceleistungen
stehen Instandhaltung, Reparatur und
Modernisierung, um die optimale Lebensdauer und Rentabilität Ihrer bestehenden
Anlagen sicherzustellen. Sulzer Turbo
Services hat Konstruktions- und Fertigungskompetenzen für Teile im Hochund Niedertemperaturbereich, einschließlich Laufrädern, Schaufeln, Auskleidungen oder Heißgasgehäusen. Auf alle
gelieferten Teile geben wir eine umfassende Garantie, die zur Vereinfachung
Ihres Kostenmanagements auf den
gesamten Lebenszyklus der Teile verlängert werden kann.
Sicherheit, Qualität und Umwelt
Nachhaltigkeit bildet ein Kernelement
der Strategie und Vision unseres Unternehmens. Sulzer entwickelt energiesparende Lösungen für seine Kunden,
handelt als Hersteller umweltbewusst
und investiert in seine Mitarbeiter.
Sulzer Turbo Services Venlo ist zertifiziert
gemäß ISO 9001.
Sue Hudson
INNOVATION
Pilotversuche für eine Vielzahl von Grundoperationen
Leistungsfähiger durch Versuche
Die modernen Versuchszentren des Geschäftsbereichs Prozesstechnologie von Sulzer Chemtech bieten
Serviceleistungen zur Durchführung von Pilotversuchen für einzelne und kombinierte Grundoperationen.
Dazu stehen eine umfangreiche Anzahl von trenn- und polymertechnischen Anlagen, hoch qualifizierte
Versuchsingenieure und Analysetechnik für die Prüfung von Systemen im Miniplant- und Pilotmaßstab
zur Verfügung. Die Versuche dienen unter anderem dazu, die im Prozessdesign getroffenen Annahmen
zu validieren und Kunden bei ihren Entwicklungsprojekten zu unterstützen.
D
er Bereich der Prozesssimulation
hat sich gewaltig weiterentwickelt. So stehen heute umfangreiche elektronische Datenbanken mit
den physikalischen Eigenschaften von
Reinstoffen und Gemischen zur Verfügung, auf die problemlos mit dem PC
zugegriffen werden kann. Dank dieser
1 Dünnschicht-
verdampfer.
Werkzeuge sowie benutzerfreundlicher
grafischer Oberflächen, effizienter Programme und umfangreicher Korrelationsbibliotheken ist es Chemie- und Prozessingenieuren gelungen, ihre Effizienz
und Produktivität erheblich zu steigern.
So können heute binnen kurzer Zeit
alternative Designs und hybride Prozess-
lösungen entwickelt werden, bei denen
Prozessschritte mit parametrischen
Sensitivitätsanalysen kombiniert werden.
Dies wiederum ermöglicht es den
Ingenieuren, immer komplexere Optimierungslösungen anzubieten.
Schon 1966 stellte Sherwood fest, dass
jeder technische Designprozess mit
Annahmen verbunden ist 1 und schlug
folgende Möglichkeiten vor, die fehlenden Daten zu ermitteln: Nutzung des
unternehmenseigenen Labors, Bau einer
Pilotanlage oder Einkauf des Wissens.
Mehrere Jahrzehnte später haben sich
zwar die Werkzeuge weiterentwickelt,
doch die Beschreibung bleibt noch
immer sehr zutreffend.
Vielfältiger Bedarf für Pilotversuche
Aus wirtschaftlicher Sicht werden Pilotversuche notwendig, sobald es teurer ist,
die Unsicherheit der Annahmen durch
entsprechende Reserven abzudecken, als
einen Pilotversuch durchzuführen. Natürlich gibt es auch Fälle, bei denen sich
der Umfang der Unsicherheit nicht quantifizieren lässt.
Die Rektifikation ist ein Trennverfahren, das intensiv untersucht wurde.
Heute können viele chemische Trennprozesse zuverlässig simuliert werden, ohne
dass dafür Versuche erforderlich sind.
Wenn der «Unsicherheitsrahmen» identifiziert ist, können die Ingenieure entsprechende konstruktive Reserven ein-
4346
INNOVATION
bauen. Dies geschieht typischerweise
durch Erhöhung des Rücklaufverhältnisses, Hinzufügen weiterer Trennböden
oder Verlängerung der Packungsbetten.
Ein gutes Beispiel für ein System, das
sich sehr gut vorhersagen lässt, ist die
Konzentration von wässrigem Wasserstoffperoxid durch Verdampfung und
Rektifikation. Die Simulation von Reinigungsprozessen hingegen kann sich
schwierig gestalten, wenn der Zulauf
viele verschiedene Chemikalien enthält.
Bei der Dimensionierung von Rektifikationskolonnen zur Herstellung von
Produkten aus Steinkohlenteer weist das
Chromatogramm des Einsatzstoffes nicht
selten über 100 Peaks auf. Einige der
exotischen Chemikalien sind nicht einmal
in gängigen Datenbanken zu finden. In
solchen Fällen könnte die Durchführung
eines Validierungsversuchs zur Simulation der Rektifikation helfen. Dies gilt
insbesondere dann, wenn durch die Rektifikation die Konzentration bestimmter
Komponenten aufgrund ihrer Toxizität
unter einen bestimmten Grenzwert gesenkt werden soll und das Vertrauen in
die Simulationsergebnisse begrenzt ist.
Der Prozess der Verdampfung als
verfahrenstechnische Grundoperation ist
recht gut bekannt. Die Herausforderungen bei der Modellierung der Dampf-
Flüssigkeits-Gleichgewichte
ähneln
denen bei der Rektifikation. Für Vakuumprozesse und Einsatzstoffe mit
höherer Viskosität wird häufig das Verfahren der Filmverdampfung eingesetzt.
Hier können Pilotversuche dabei helfen,
die Anzahl von niedrigsiedenden Restverunreinigungen in einem hochsiedenden Produkt bzw. die Verluste an einem
niedrigsiedenden Produkt bei der Verdampfung aus einem höhersiedenden
Ausgangsgemisch zu optimieren bzw.
zu verifizieren 1 . Darüber hinaus
können Pilotversuche zur Überprüfung
des errechneten Wärmeübergangskoeffizienten eingesetzt werden.
Ein weiterer Prozess, bei dem Pilotversuche erforderlich sind, ist die
Trennung durch fraktionierte Kristallisation. Dieses mehrstufige Trennverfahren basiert auf dem Übergang von der
flüssigen in die feste Phase und einer
Selektivität im Fest-Flüssig-Gleichgewicht. Mithilfe dieses Verfahrens können
Stoffmischungen mit mehreren Komponenten in kleine Fraktionen mit hoher
Reinheit der ausgewählten Komponenten
aufgespalten werden. Auch wenn die
Fest-Flüssig-Gleichgewichte für viele
binäre und ternäre Systeme bekannt
sind, lässt sich die Trennung ohne Durchführung von Pilotversuchen nicht genau
2 a und 2 b Anlage zur Kristallisation von Acrylsäure und Kristallisations-Pilotanlage.
a)
b)
3 Gerührte Kolonne
für die FlüssigFlüssig-Extraktion im
Pilotmaßstab.
vorhersagen. Eine der Schwierigkeiten
liegt in der Auswirkung des Kristallhabitus (Form) auf die Fähigkeit der kristallisierten Masse, Teile der Mutterlauge
mit den Verunreinigungen zurückzuhalten 2. Mithilfe der Ergebnisse aus den
Pilotversuchen lässt sich ein zuverlässiges
Design für eine industrielle Anlage realisieren. Ein typisches Beispiel ist die
Reinigung von Acrylsäure durch Kristallisation 2 .
Ähnlich verhält es sich beim Scale-up
von Kolonnen zur Flüssig-FlüssigExtraktion. Diese Technologie zeichnet
sich durch einen niedrigen Energieverbrauch aus und ermöglicht die Konzentration und Reinigung von in großen
Flüssigkeitsmengen gelösten Chemikalien. Für viele Anwendungen werden
bevorzugt Kolonnen mit bewegten Einbauten eingesetzt, da diese eine kontrollierte Energiezufuhr in den bewegten
Abschnitten ermöglichen. In den meisten
Fällen sollten jedoch Pilotversuche durchgeführt werden, um sicherzustellen,
dass sich das System so verhält, wie es
die Daten zu den Flüssig-Flüssig-Gleichgewichten vermuten lassen.
Manche Stoffmischungen enthalten
Salze oder Verunreinigungen, die sich
auf die Grenzflächenspannung und
somit auf die Tropfenbildung und die
INNOVATION
Phasentrennung auswirken können.
Mithilfe von Pilotversuchen konnten
Kolonnen mit bewegten Einbauten 3
erfolgreich auf Durchmesser von bis zu
3,1 m skaliert werden. Für größere Volumenströme werden aufgrund ihres
höheren spezifischen Durchsatzes häufig
Packungskolonnen bevorzugt. Der Durchmesser einer Kolonne zur FlüssigFlüssig-Extraktion lässt sich mit hoher
Zuverlässigkeit skalieren, solange die
axiale Rückvermischung entsprechend
berücksichtigt wird. Zur Überprüfung
dieses Phänomens sind häufig Versuche
in einer Pilotkolonne erforderlich3.
Membrantrennverfahren wie die Pervaporation und Membranfiltrationsprozesse (Umkehrosmose, Nanofiltration in
wässrigen und Lösungsmittelgemischen)
stoßen in der Industrie aufgrund ihrer
Fähigkeit, Azeotrope zu trennen, und
ihrer Energieeffizienz auf zunehmendes
Interesse 4.
Der komplexe Aufbau von Membranen
und ihre vielseitige Einsatzfähigkeit
erfordern in diesem vielversprechenden
Gebiet rasche Innovationszyklen.
Die Grundlagen des Membrandesigns
sind zwar bekannt 4, doch der spezifische
Durchsatz und die Selektivität einer
Membran für ein bestimmtes Gemisch
lassen sich selten genau vorhersagen. Da
auch die Größe der benötigten Membranfläche einen Einfluss auf die Investitionskosten einer Anlage hat, ist die
Durchführung entsprechender Pilotversuche generell empfehlenswert. Hierbei
können neben Selektivität auch die Auswirkungen von Verunreinigungen auf
die Leistungsfähigkeit der Membran
durch Langzeit-Stabilitätstests überprüft
werden.
Die Herausforderungen im Bereich
der Verarbeitungsverfahren gehen häufig
über die Konzentrations- und Reinigungsprozesse hinaus, zum Beispiel bei
der Verarbeitung von färbungsanfälligen
Produkten wie Triethanolamin oder
ungesättigten Fettsäuren. Bei diesen
Produkten sind je nach verantwortlichem
Mechanismus Maßnahmen erforderlich,
die die Farbbildung minimieren oder
verhindern.
Beispiele für solche Mechanismen
sind Oxidation durch Luft (Undichtigkeit)
oder andere im Einsatzstoff vorhandene
Oxidationsmittel, thermisches Cracken
an den heißen Wänden eines Wärmetauschers oder thermisches Cracken innerhalb der Produktmasse bei längerer Verweildauer. Zur Überprüfung der Farbe
der Endprodukte kann ein entsprechender Pilotversuch in einem Fallfilmverdampfer, einem Dünnschichtverdampfer
oder einer Rektifikationskolonne durchgeführt werden. Einige Anwendungen
dienen der Entfernung von Geruchsstoffen wie zum Beispiel für Oleochemikalien
in der Kosmetikindustrie. Andere Anwendungen dienen der Konzentration von
Geruchsstoffen, wie beispielsweise
Mischungen in der Lebensmittelindustrie.
Die für den Geruch verantwortlichen
Moleküle können nicht als Chemikalien
simuliert werden. Wenn noch keine
Erfahrungen für die betreffende Anwendung vorliegen, müssen Pilotversuche
durchgeführt werden, um eine zuverlässige Vorhersage des Ergebnisses zu
ermöglichen.
In der Polymertechnik werden Pilotversuche häufig für die Auslegung
spezieller Produktionsprozesse und die
Skalierung von Prozessausrüstungen
benötigt 4 . Bei Polymerisationsprozessen
verändert sich die Viskosität um mehrere
Größenordnungen – in manchen Fällen
sogar um den Faktor 10 6 und mehr.
Dies macht eine Vorhersage des Fließverhaltens und der Phasengleichgewichte
sehr schwierig. Hier sind vor der
Auslegung einer industriellen Anlage
besonders bei neuen Polymeren und
Elastomeren Versuche im Pilotmaßstab
erforderlich.
Anforderungen an Pilotversuchsanlagen
4 Polymerisations-Pilotanlage.
Große Unternehmen verfügen für
gewöhnlich über eigene Versuchseinrichtungen. Zu den Standardausrüstungen
gehören normalerweise Rührkesselreaktoren, Rektifikationskolonnen, Verdampfer und Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonnen. Je nach Marktsegment werden
auch spezielle Technologien wie Membrantrennanlagen implementiert. Die
Herausforderungen beim Betrieb von
Inhouse-Einrichtungen liegen hauptsächlich in der Kontrolle der Kosten und der
Erhaltung des Know-hows.
Alle möglichen Versuchsanlagen bereitzuhalten ist mit hohen Kosten verbunden.
In manchen Fällen stellen Mietanlagen
eine gute Alternative dar, doch neben
den Finanzierungskosten für die Versuchsanlagen müssen in jedem Fall auch
bestimmte Anforderungen in puncto
Sicherheit, Personenschutz und Umweltschutz erfüllt werden. Außerdem sind
INNOVATION
neben den eigentlichen Pilotanlagen
noch Analysegeräte, ein Chemikalienlager und eine Lüftungsanlage erforderlich.
Häufig müssen die Installationen explosionssicher ausgeführt sein, was weitere
teurere Ausrüstung erfordert.
Besonders wichtig ist eine korrekte
Installation im Hinblick auf die Dichtheit
und Isolierung. Da Pilot- und Miniplantanlagen einen geringeren Betriebsinhalt
und relativ große Oberflächen aufweisen,
wirken sich Leckagen und Wärmeverluste wesentlich stärker auf die Versuchsergebnisse aus als bei Anlagen im industriellen Maßstab. Um diese Auswirkungen zu minimieren, sind umfangreiche
Begleitheizungs- und teure Dichtungssysteme erforderlich.
Unternehmen, die Polymerisationsprozesse betreiben, sehen sich mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert.
Häufig beschränken sich die eigenen Einrichtungen auf einen Rührkessel. Die
Implementierung und der Betrieb eines
Schlaufenreaktors und eines FinishingAbschnitts sind kostspielige Investitionen
für gelegentliche Prozessentwicklungen.
Ein weiterer nahezu unerschwinglicher
Aspekt von Inhouse-Versuchen ist die
erforderliche Kompetenz des Betriebspersonals. Pilotversuche sollten die
getroffenen Annahmen bestätigen und
das Vertrauen in das Prozessdesign
festigen. Letztlich liefert der Pilotversuch
die Grundlage für die Konstruktion
einer Anlage im großtechnischen
Maßstab. Da ein unerkannter Fehler
beim Versuch zu verheerenden Konstruktionsfehlern und finanziellen Verlusten führen kann, muss das Versuchspersonal gut geschult sein. Langjährige
Erfahrung und Praxis sind dabei äußerst
wertvoll.
Die korrekte Bedienung der Regelkreise verdeutlicht dies. In einer großen
Anlage dauert es für gewöhnlich eine
Woche oder länger, bis die Regelkreise
richtig eingestellt sind. Bei einem Pilotversuch sind die verfügbare Zeit und die
Menge an Einsatzstoffen begrenzt, d.h.,
die Einstellung muss innerhalb weniger
Stunden erfolgen.
Innovation ist der Schlüssel zu neuen
Lösungen, hybriden Prozessen und zur
allgemeinen Prozessintensivierung. Die
Kombination von Technologien wie
Destillation und Pervaporation, FlüssigFlüssig-Extraktion und Stripping oder
Verdampfung und Kristallisation stellt
viele chemische Pilotversuchsanlagen
vor große Herausforderungen. Diese
kombinierten Technologien sind nicht
nur im Hinblick auf die Pilotierung,
sondern auch im Hinblick auf die
Reserven bei der Dimensionierung der
Ausrüstung und die Prozesssteuerung
äußerst anspruchsvoll. Die damit verbundene Komplexität begrenzt den
Zugang zu neuen und wettbewerbsfähigen Lösungen.
5 Versuchszentrum in Allschwil, Schweiz.
Kundenversuchseinrichtungen bei
Sulzer Chemtech
Im Jahr 2009 übernahm Sulzer Chemtech
das Unternehmen Kühni. Die vorhandenen Kompetenzen auf dem Gebiet der
Prozesslösungen wurden im Geschäftsbereich Prozesstechnologie vereint.
Dieser bietet Prozessdesign- und Engineeringleistungen, Prozessausrüstungen,
modulare Anlagen und Einheiten für
eine Vielzahl von Prozesslösungen. Zum
Leistungsangebot gehören auch Pilotversuche für alle verfügbaren Grundoperationen mit der Möglichkeit, diese
zu kombinieren.
Folgende Pilotanlagen und Analysegeräte stehen an verschiedenen Standorten zur Verfügung 5 :
• Destillation
– 7 Kolonnen (ø 30 bis 500 mm)
– Kontinuierlich oder diskontinuierlich
– Glockenböden, Schlitzböden,
strukturierte Packungen
• Verdampfer
– 3 Fallfilmverdampfer
– 3 Dünnschichtverdampfer 1
– 2 Kurzwegverdampfer
• Flüssig-Flüssig-Extraktion
– 4 Kolonnen (ø 32 bis 150 mm) 3
– 3 Mischer-Abscheider ø 40 mm,
3 Mischer-Abscheider ø 100 mm
• Membrantechnik
– Labortestanlagen
– Pilotanlagen
– Druckgetriebene Membraneinheit
im Pilotmaßstab
• Kristallisation
– 3 Fallfilmkristallisatoren 2
– 2 Statische Kristallisatoren
– 1 Suspensionskristallisator
• Polymertechnik
– Statische Mischreaktoren für die
Polymerisation verschiedener
Monomere, z.B. Styrol und Lactide
(ringförmige Diester der Milchsäure) 4
– Anlage zur Entgasung von
verschiedenen Polymeren
– Pilotlinie für expandierbares
Polystyrol (EPS)
– Verschiedene Extruder und statische
Mischer für additive Mischversuche
• Analysetechnik
– GC-FID, GC-HWD, Headspace-GC
– HPLC
– UV/VIS-Spektrometrie
– Titration (Säure-Base, Karl-Fischer,
volumetrisch und coulometrisch)
– Feststoff- bzw. Feuchtigkeitsgehalt
per Thermowaage
• Messung von physikalischen
Eigenschaften
– Dichte
– Viskosität
– Oberflächen- oder Grenzflächenspannung
– Rheologie
Laurent Zuber
Sulzer Chemtech AG
Gewerbestraße 28
Postfach
4123 Allschwil
Schweiz
Telefon +41 61 486 3708
[email protected]
Literaturhinweise
1
Sherwood, T.K.: A Course in Process Design.
Cambridge, MA: MIT Press, 1963.
2
Chianese, A., Parisi, M.: Kinetics: Fundamentals of Nucleation and Crystal Growth.
Erscheinungsort: Verlag. Ulrich, J. und Glade, H.: Melt Crystallization. Erscheinungsort:
Shake Verlag, 2003, S. 41– 69.
3
Mögli, A., Bühlmann, U.: The Kühni Extraction Column. Handbook of Solvent Extraction.
Hg.: T.C. Baird, M. H. I. Lo, und Hanson, C. New York: Wiley Interscience, 1983.
4
Jonquière, A., et al. Industrial state-of-the-art of pervaporation and vapour permeation
in the western countries. Journal of Membrane Science 206, 2002, S. 87–117.
INNOVATION
Suspensionsspritzen
Neue Herausforderungen
und Möglichkeiten
In der Industrie herrscht ein stetig wachsendes Interesse an Plasmaspritzbeschichtungen unter
Verwendung von flüssigen Suspensionen. Diese neue Technologie ermöglicht die Entwicklung von
Beschichtungen mit feinerem Pulver, was wiederum einige Vorteile gegenüber herkömmlichen
Beschichtungen bietet. Die Ingenieure von Sulzer Metco haben den Prototyp eines neuen Förderers
entwickelt, der den Transport dieses feinen Pulvers ermöglicht und mit allen Plasmabrennern des
Unternehmens kombinierbar ist.
F
F4-Plasmaspritzpistole
beim Beschichten
von medizinischen
Implantaten.
ür herkömmliche Plasmaspritzbeschichtungen werden pulverförmige Werkstoffe mit einer
typischen Korngröße von 30 bis 80 µm
verwendet, die pneumatisch transportiert
und in den Plasmastrahl injiziert werden.
Mit dem zunehmend besseren Verständnis von thermischen Spritzschichten
wurde jedoch deutlich, dass Beschichtungen mit feineren Korngrößen
aufgrund von Korngrenzeneffekten,
die erst bei Pulverkorngrößen im
Submikron-Bereich messbar werden,
einige Vorteile bieten.
Die vermehrte Verwendung von
feineren Pulvern erfordert neue
Methoden für den Transport und die
Injektion des Pulvers, mit denen sowohl
praktisch-technische Hürden überwunden als auch die mit Submikron-Pulvern
verbundenen Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen berücksichtigt werden können. Auch wenn der Einsatz
flüssiger Suspensionen nicht neu ist,
besteht doch ein zunehmender Bedarf
an praktischen und robusten Lösungen,
die einen erfolgreichen kommerziellen
Einsatz dieses Verfahren ermöglichen.
Prinzipien der Flüssigkeitsförderung
Anders als bei der Pulverförderung, bei
der das Pulver mithilfe eines Gasstroms
transportiert und in den Prozessstrahl
injiziert wird, wird das Beschichtungsmaterial bei der Flüssigkeitsförderung
mithilfe eines flüssigen Mediums transportiert und injiziert. Folgende Varianten
werden unterschieden:
• eine Suspension aus Pulverpartikeln
und einem flüssigen Medium, vorzugsweise Wasser oder Ethanol (die
gängigste Form von auf Flüssigkeit
basierenden Spritzzusatzwerkstoffen),
• eine Lösung, bei der das aufzubringende Material in einem flüssigen
Medium, ebenfalls vorzugsweise
Wasser oder Ethanol, gelöst ist, oder
• ein Prekursor, bei dem das flüssige
Medium Chemikalien enthält, die im
Prozessstrahl miteinander reagieren
und das Beschichtungsmaterial bilden.
Das flüssige Medium wird in den thermischen Spritzstrahl injiziert und zerfällt
in einzelne Tröpfchen, bevor sich die
Flüssigkeit erhitzt und verdampft. Sobald
die Flüssigkeit verdampft ist, kann der
Beschichtungswerkstoff aufgeheizt, aufgeschmolzen und in Richtung des Substrats beschleunigt werden, wo er dann
die Schicht bildet. Dabei müssen die Auswirkungen des flüssigen Mediums auf
den Prozessstrahl berücksichtigt werden.
So bewirkt die zusätzliche Energie, die
4347
INNOVATION
5 psi Raleigh Zerfall
(~ 0.5 bar)
1 Zerfallsmechanismen
in Abhängigkeit vom
Förderdruck.
20 psi Erster windinduzierter
(~ 1.5 bar) Zerfall
100 psi Zweiter windinduzierter
(~ 7 bar) Zerfall
500+ psi Vollständige Zerstäubung
(~ 35 bar)
zum Aufheizen und Verdampfen der
Flüssigkeit erforderlich ist, eine Abkühlung, während einige Flüssigkeiten, wie
zum Beispiel Alkohol, durch Verbrennung Wärme zuführen. Ist der Massenfluss der Flüssigkeit zu groß, hat der
Strahl entweder nicht genügend Energie
zur Verarbeitung des Pulvers (bei
Wasser), oder es gibt einen Energieüberschuss (bei Alkohol).
Bei der Injektion einer Flüssigkeit in
einen thermischen Spritzstrahl stellt die
Zerstäubung eine weitere Herausforderung dar. Idealerweise sollte der Flüssigkeitsstrom bei der Injektion in den Strahl
in kleine Tröpfchen zerfallen, um das
Verdampfen der Flüssigkeit zu unterstützen. Sind die Tröpfchen jedoch zu klein,
kann es sein, dass sie nicht in den Strahl
eindringen können. Sind sie hingegen
zu groß, besteht die Gefahr, dass sie nicht
schnell genug verdampfen.
Bei der Zerstäubung wird ein Flüssigkeitsstrom unter Druck beim Austreten
aus einer Düse aufgebrochen. Hierbei
gilt: Je höher der Druck, desto höher
der Durchfluss und desto kleiner die
Tröpfchen. Auch Einspritzanlagen in
Kraftfahrzeugen arbeiten nach diesem
Prinzip. Es gibt drei Methoden der Zerstäubung:
• Auf Druck basierende Zerstäubung –
hierbei wird eine Flüssigkeit unter
Druck durch eine Düse gepresst und
in Tröpfchen aufgebrochen.
• Gasgestützte Zerstäubung – hierbei
wird das Aufbrechen des Flüssigkeitsstroms beim Austreten aus einer Düse
durch ein unter Druck stehendes Gas
unterstützt (diese Methode wird
häufig zur Zerstäubung von Flüssigkeiten in Spraydosen verwendet).
• Mechanische Zerstäubung – hierbei
wird die Flüssigkeit beim Verlassen
der Düse mechanisch aufgebrochen
und verteilt.
Die Bewertung und Prüfung der drei
Methoden hat gezeigt, dass sich mit
einem einfachen Drucksystem im
Hinblick auf den erforderlichen Gesamtmassenfluss, die Kontrolle der Tropfengröße, den erreichbaren Zerfallsmechanismus und die Komplexität bei der
Injektion von Flüssigkeit in einen Plasmastrahl die besten Ergebnisse erzielen
lassen. Die Versuche haben ferner
ergeben, dass der ideale Zerfallsmechanismus für das Eindüsen von Flüssigkeiten in einen Plasmastrahl zwischen dem
sogenannten «Ersten windinduzierten
Zerfall» und dem «Zweiten windinduzierten Zerfall» liegt 1 . Die erzeugte
Tröpfchengröße liegt dann zwischen 50
und 200 µm, was der typischen in Plasmabrennern verwendeten Pulverkorngröße
entspricht.
Aufnahmen, die mit einer Hochgeschwindigkeitskamera an einer 0,2 mm
großen Injektordüse gemacht wurden 2 ,
bestätigen diese theoretischen Daten.
Der Injektor besteht aus einem Edelstahlgehäuse mit einem austauschbaren Keramikeinsatz. Fast unmittelbar nach dem
Verlassen des Injektors zerfällt der Strahl
in einzelne Tropfen, die sich innerhalb
von wenigen Millimetern verteilen.
Diese Bedingungen eignen sich ideal für
die radiale Injektion in einen Plasmastrahl.
Reihe von eigen- und fremdfinanzierten,
kundengetriebenen Programmen zur
Entwicklung verschiedener auf Flüssigkeit basierenden Beschichtungslösungen
durch. Auf der Grundlage der dabei
gewonnenen Erfahrungen wurde ein
einfaches Druckfördersystem für Suspensionen zu Testzwecken entwickelt 3.
Dieses System wird zurzeit bei der Entwicklung von Kundenanwendungen mit
verschiedenen Plasmabrennern, wie zum
Beispiel dem TriplexPro™-200, eingesetzt.
Die technischen Merkmale des Förderers wurden durch die bereits beschriebenen Grenzen der Flüssigkeitsförderung
definiert. Der Durchmesser der Injektordüsen liegt zwischen 0,1 und 0,3 mm, je
nachdem, welcher Volumenstrom und
welcher Tropfenzerfallsmechanismus für
die jeweilige Anwendung benötigt wird.
Bei der gewünschten Durchflussmenge
von 10 bis 80 ml/min ergab sich ein
erforderlicher Druck für das Fördersystem von 0,5 bis 7 bar. Bei der
Messung des Durchflusses in Abhängigkeit vom Druck für verschiedene
Flüssigkeiten 4 zeigte sich, dass die
2 Tröpfchenbildung am Injektor
(vergrößerte Hochgeschwindigkeitsaufnahme).
Entwicklung des Fördersystems
Sulzer Metco hat verschiedene Technologien zur Beherrschung des Flüssigkeitsstroms getestet und führte eine
INNOVATION
3 Prototyp des Fördersystems
für Suspensionen.
Druck-Durchfluss-Kurve unabhängig
vom verwendeten Medium relativ
konstant blieb, was die Anforderungen
vereinfachte.
Im Laufe der Entwicklungsarbeiten
wurde festgestellt, dass die Injektordüse
durch Ansammlung feiner Partikel zum
Verstopfen neigte, was sich zunächst
negativ auf die Zuverlässigkeit des Fördersystems auswirkte. Der Hauptgrund
hierfür waren Resttropfen der flüssigen
Suspension, die nach dem Abschalten
im Injektor oder in den Förderleitungen
zurückblieben. Diese Tropfen trocknen
aus, wobei die getrockneten Rückstände
dann beim Wiedereinschalten des Förderstroms zu einem teilweisen oder vollständigen Verstopfen des Injektors
führen. Verstopfungen und ein ungleichmäßiger Durchfluss wurden auch beim
Wiedereinschalten des Flüssigkeitsstroms
beobachtet, nachdem sich der Plasmabrenner längere Zeit im Leerlauf
4 Druck-Durchfluss-Kurve für verschiedene
getestete flüssige Medien.
VergleichverschiedenerFlüssigkeiten
70
De-ionisiertes Wasser
Isopropylalkohol
Aceton
Methanol
Staudruck(psi)
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
Durchflussmenge(ml/min)
40
50
befunden hatte (ohne Suspensionsförderung). Dabei wurde der Injektor so stark
erhitzt, dass das restliche flüssige
Medium sofort verdampfte.
Zur Lösung des Problems wurde ein
neu entwickeltes System in den Förderer
integriert, das den Injektor spült und für
eine kontinuierliche Durchströmung mit
feuchtem Gas sorgt, sobald die Zufuhr
der Suspension abgeschaltet wird. Das
befeuchtete Gas verhindert das Austrocknen bzw. die Ansammlung von Partikeln und hält den Injektor sauber. Das
Spülen mit trockenem Gas oder einer
Flüssigkeit allein reicht nicht aus, um
Verstopfungen sicher zu verhindern.
Durch die Integration des Spül- und
Befeuchtungssystems hingegen wird ein
kontinuierlicher und reproduzierbarer
Flüssigkeitsstrom über längere Zeiträume
hinweg gewährleistet.
Bei der Entwicklung des Fördersystems
wurde ferner festgestellt, dass die
richtige Vorbereitung der Suspensionen
von entscheidender Bedeutung für den
Betrieb des Systems ist. So ist der Einsatz
von grenzflächenaktiven Substanzen
und Dispersionsmitteln erforderlich, um
die korrekten Konzentrationen in der
Suspension zu erhalten und damit die
Gefahr eines Verstopfens oder Absetzens
der Feststoffe zu minimieren. Dabei wird
die zulässige Konzentration auch durch
das physikalische Verhalten der Flüssigkeit begrenzt. Ein hoher Feststoffgehalt
führt zu einem nicht-newtonschen Verhalten, das wiederum zu Schwankungen
in der Tropfengröße und zu Verstopfungen in der Injektordüse und den Filtern
führen kann. Diese sollen ein Eindringen
von Verunreinigungen in die Förderleitung verhindern.
Ein weiteres wichtiges Merkmal des
Systems ist eine Verstelleinrichtung zur
flexiblen Positionierung des Injektors in
Relation zum Plasmastrahl. Schon früh
wurde erkannt, dass die Wechselwirkungen zwischen Tropfenzerfall, Massenfluss und Größe der Injektordüse eine
radiale und axiale Verstellbarkeit der
Injektorposition erfordern. Der verstellbare Injektor einschließlich des
Spül- und Befeuchtungssystems wurde
als integrierte Einheit konzipiert und
kann an jeden Plasmabrenner montiert
werden 5.
Parameterentwicklung
Es wurden umfangreiche Tests unter
Verwendung verschiedener flüssiger
Medien und Submikron-Pulver mit dem
Fördersystem 3 und dem Injektorsystem
5 durchgeführt, um herauszufinden,
welche Auswirkungen die Suspensionen
auf die Entwicklung der Spritzparameter
haben. Eine zentrale Frage dabei war, ob
die Parameter von Grund auf neu entwickelt werden müssen oder ob allenfalls
eine Ableitung von bestehenden, auf
Pulver basierenden Spritzparametern
möglich ist.
Gewisse Erkenntnisse für die Entwicklung von Spritzparametern liefern die
Prinzipien der Förderung. Sind die Auswirkungen der Flüssigkeit auf die
Energie des Plasmastrahls bekannt, lässt
sich der Unterschied kompensieren. So
kann ein gegebener Spritzparameter für
eine bestimmte Anwendung oder einen
bestimmten Werkstoff durch Erhöhen
oder Senken der Stromstärke angepasst
werden. Auf diese Weise können die
Kühlwirkung von Wasser oder die
zusätzliche Energiezufuhr bei der Verwendung von Alkohol kompensiert
werden. Versuche mit verschiedenen
Flüssigkeiten und Suspensionen haben
gezeigt, dass dieses Verfahren zumindest
einen geeigneten Ausgangspunkt für
eine Optimierung liefert.
Den Gesetzen der Physik folgend,
richten sich Geschwindigkeit und Temperatur der Submikron- oder der noch
kleineren Partikel genau nach dem Energiezustand des Plasmastrahls. Aufgrund
der geringeren Verweilzeit der Partikel
im Plasmastrahl muss der ideale Spritzabstand stets ermittelt und angepasst
werden. So ist der nutzbare Bereich beim
Plasmaspritzen mit Suspensionen wesentlich kleiner als beim herkömmlichen
Spritzen mit pulverförmigen Werkstoffen.
Während die Toleranzen für die Spritzabstände beim herkömmlichen Spritzen
in Zentimetern gemessen werden, sind
es beim Suspensionsspritzen mit Submikron-Partikeln nur wenige Millimeter.
Aufgrund der Kühleffekte können die
Spritzabstände insgesamt deutlich kürzer
sein als beim herkömmlichen Pulverspritzen und liegen häufig nur im
Bereich von 50–75 mm im Gegensatz zu
den typischen 100–200 mm.
INNOVATION
Schichteigenschaften und -strukturen
Das Herstellen von Schichten mit
Suspensionen kann als weiterentwickelte
Form des thermischen Spritzens betrachtet werden. Konventionelles thermisches
Spritzen ist im Wesentlichen ein Verfahren, das es ermöglicht, Werkstoffpartikel
im Mikrometer-Maßstab zusammenzufügen. Mit dieser speziellen Methode der
additiven Fertigung lassen sich Materialgüten erzielen, die weder in der Natur
noch in anderen Fertigungsprozessen zu
finden sind, aber zu einer Vielzahl von
wichtigen Anwendungen geführt haben.
Das thermische Spritzen mit Suspensionen dehnt nun den Anwendungsbereich
des thermischen Spritzens in den Submikron- und Nanobereich aus und
erweitert auf diese Weise die einzigartige
Palette der Eigenschaften thermisch
gespritzter Beschichtungen.
Es ist bekannt, dass die Vielzahl
von Korngrenzen in einer thermischen
Spritzbeschichtung für eine gewisse
Dehnungstoleranz sorgt, da jede Korngrenze eine gewisse relative Bewegung
zwischen den Körnern zulässt. Somit
führt der größere prozentuale Anteil an
Korngrenzen in submikron- und nanostrukturierten Beschichtungen zu
Beschichtungen mit einer deutlich
höheren Toleranz gegenüber Schädigungen.
Die Korngrenzen dienen darüber
hinaus als Fehlstellen in der Beschichtungsstruktur, welche die Wärmeübertragung hemmen und Werkstoffen für
Wärmedämmschichten, wie Yttrium-
oxid-stabilisiertem Zirkonoxid (YSZ),
zusätzliche Dämmeigenschaften verleihen. Die höhere Dehnungstoleranz und
die geringere thermische Leitfähigkeit
sollten somit zu einem erweiterten
Anwendungsbereich dieser Schichten
führen. Bild 6 zeigt die Mikrostruktur
einer derartigen Schicht, die unter Verwendung einer Suspension aus Methanol
und submikrongroßen YSZ-Partikeln
mithilfe eines Plasmabrenners vom Typ
9MB und einer verstellbaren Injektoranordnung 5 aufgebracht wurde.
Neben ihrer Submikron-Struktur weist
die Beschichtung 6 weitere besondere
Merkmale in der Struktur auf. Gut zu
erkennen sind die vertikalen Bereiche
höherer Porosität, mit denen vertikale
Risse nachgebildet werden können. Die
beschriebenen Merkmale sowie ein Oberflächenprofil, das dem des Substrats
ähnelt, bieten neue Möglichkeiten für
die Entwicklung von Beschichtungen.
Die größere Anzahl von Partikeln
bewirkt außerdem eine deutliche Vergrößerung der Oberfläche, was u.a. reaktiven Beschichtungen wie Titanoxid und
Beschichtungen für Brennstoffzellen
(SOFC) zugute kommt. Theoretisch ließe
sich damit auch die Leistungsfähigkeit
von Targets für die Kathodenzerstäubung
(Sputtern) im Hinblick auf die Sputterrate
verbessern.
Zu den weiteren charakteristischen
Merkmalen von submikron- und nanostrukturierten Beschichtungen gehören
hydrophobe Eigenschaften, die zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit
100 µm
6 Mikrostruktur einer YSZ-Beschichtung, hergestellt durch
Plasma-Suspensionsspritzen.
in feuchter Umgebung genutzt werden
können. Damit ließen sich thermische
Spritzbeschichtungen mit einer generell
verbesserten Korrosionsbeständigkeit
realisieren.
Die bei der Entwicklung des Fördersystems für flüssige Medien gewonnenen
Erfahrungen und Erkenntnisse versetzen
Sulzer nun in die Lage, die bestehenden
Bedürfnisse von Kunden bei der weiteren
Entwicklung des Plasma-Suspensionsspritzens in kommerziell nutzbare
Anwendungen umzuwandeln.
Dank
Die Entwicklung des Prototyps für das
Flüssigkeitsfördersystem wurde durch
das Advanced Technology Program des
US-Handelsministeriums und des
National Institute for Standards and
Technology unter der Kooperationsvereinbarung Nr. 70NANB7H7009 teilfinanziert.
5 Verstellbare Injektoranordnung für einen Plasmabrenner vom Typ 9MB.
Ronald J. Molz
Sulzer Metco (US), Inc.
1101 Prospect Ave.
Westbury, NY 11590-0201
USA
Telefon +1 516 338 2580
[email protected]
Elliot Cotler
Sulzer Metco (US), Inc.
1101 Prospect Ave.
Westbury, NY 11590-0201
USA
Telefon +1 516 338 2277
[email protected]
INNOVATION
Eine alte Technik spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung
der ökologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts
Pumpen für die Zukunft
Sulzer Pumps ist die älteste Division von Sulzer. Seit seiner Gründung im Jahre 1857 ist der
Geschäftsbereich bestrebt, seine Produkte an neue Kundenanforderungen anzupassen und
deren Einsatzmöglichkeiten auf neue Bereiche auszudehnen. Eine der großen technischen
Herausforderungen der Gegenwart ist die Reduktion des Treibhausgasausstoßes. Pumpen von
Sulzer unterstützen neue, CO2-emissionsfreie Technologien wie die Nutzung der Sonnenenergie,
die Herstellung von Biokraftstoffen und die CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS).
S
eit vielen Jahren liefert Sulzer
Pumps innovative, fortschrittliche
und zukunftsweisende Lösungen
für verschiedenste Pumpenanwendungen. Dabei arbeitet das Unternehmen
eng mit seinen Kunden zusammen, um
deren Anforderungen besser zu verstehen
und entsprechende Lösungen entwickeln
zu können. Ein eingehendes Verständnis
der Kundenprozesse und der für die
Zukunft der jeweiligen Branche entscheidenden Entwicklungen ist eine wichtige
Voraussetzung für neue Ideen und
Lösungen zur Erfüllung der Kundenanforderungen. Viele Kunden von
Sulzer im Energiesektor sind sich der
Auswirkungen des Einsatzes von fossilen
Brennstoffen und deren teilweise begrenzter Verfügbarkeit bewusst. Bei jedem
Verbrennungsprozess wird Kohlendioxid (CO2) freigesetzt, das sich in der
Atmosphäre anreichert und für die
globale Erwärmung mitverantwortlich
ist.
Maßgeschneiderte Lösungen
Zahlreiche Unternehmen im Energiesektor arbeiten zurzeit an neuen Technologien zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes.
Einer der Ansätze ist die Nutzung von
CO2-neutralen Energiequellen wie Sonnenenergie oder Biokraftstoffen. Solange
fossile Kraftstoffe verbrannt werden,
stellen die Abscheidung des dabei entstehenden CO2 und die anschließende
Einlagerung an Orten, wo es keine
Auswirkungen auf die Erdatmosphäre
1 Biokraftstoffe der zweiten Generation werden aus ligno-zellulosehaltigen Rohstoffen und verschiedenen organischen Abfällen gewonnen. Ihre
Herstellung basiert auf Nicht-Nahrungsmittelpflanzen oder Abfällen und steht nicht in Konkurrenz zur menschlichen oder tierischen Nahrungskette.
4348
INNOVATION
Solar-Dampferzeuger
Dampfturbine
Solar Receiver
KUP
Dampfspeichersystem
KUP:
KSP:
KP:
KWP:
Kesselumwälzpumpe
Kesselspeisepumpe
Kondensatpumpe
Kühlwasserpumpe
Kondensator
Entgasung
Solarfeld
KSP
hat, eine weitere Alternative dar. Solche
zukunftsorientierten Konzepte sind ein
erhebliches Potenzial im Kampf gegen
die globale Erwärmung.
Die neuen Technologien erfordern spezielle Pumpenlösungen, die auf die
besonderen Anforderungen dieser Anwendungen, wie die Bewältigung hoher
Temperaturen oder die Förderung feststoffbeladener Flüssigkeiten, zugeschnitten sind.
Reduzierung der Treibhausgase
Biokraftstoffe sind Brennstoffe, die aus
Biomasse gewonnen werden. Als Biomasse werden alle Quellen für organischen Kohlenstoff bezeichnet, die binnen
kurzer Zeit nachwachsen. Aufgrund
ihrer schnellen Erneuerung tragen Biokraftstoffe zur Reduzierung des Treibhausgasausstoßes bei. Im Jahr 2008 lag
der Anteil von Biokraftstoffen am weltweiten Energiemix im Transportsektor
bei 1,8%. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) könnte bis zum Jahr
2050 über ein Viertel des weltweiten
Kraftstoffbedarfs im Transportsektor
durch Biokraftstoffe gedeckt werden.
Biokraftstoffe der ersten Generation
sind Kraftstoffe, die aus Zucker, Stärke
oder Pflanzenöl hergestellt werden.
Sulzer verfügt über beträchtliche Erfahrung in diesem Bereich, denn rund 70%
der US-amerikanischen BioethanolAnlagen sind mit Pumpen und Destillationssystemen von Sulzer ausgestattet.
Da Biokraftstoffe der ersten Generation
aus Nahrungsmittelpflanzen gewonnen
werden, stehen sie häufig in der Kritik.
Berücksichtigt man die bei der Produktion und dem Transport entstehenden
Emissionen, unterscheiden sich Biokraft-
KP
KWP
Kühlturm
stoffe der ersten Generation in ihrer CO2Bilanz häufig kaum von herkömmlichen
fossilen Kraftstoffen.
Biokraftstoff aus Nicht-Nahrungsmittelpflanzen
Biokraftstoffe der zweiten Generation
sind Kraftstoffe, die aus ligno-zellulosehaltigen Rohstoffen und verschiedenen
organischen Abfällen gewonnen werden
1 . Die Rohstoffe zur Herstellung von
Biokraftstoffen basieren auf Nicht-Nahrungsmittelpflanzen oder Abfällen und
stehen nicht in Konkurrenz zur menschlichen oder tierischen Nahrungskette.
Die zur Herstellung von Biokraftstoffen
der zweiten Generation erforderliche
Verfahrenstechnik ist komplexer und
anspruchsvoller als die für Biokraftstoffe
der ersten Generation. Die Herstellung
der Biokraftstoffe der zweiten Generation
entwickelt sich rasch – es gibt jedoch
noch einige Herausforderungen zu
bewältigen. Die ersten kommerziellen
Anlagen sind in Betrieb und befinden
sich in der Optimierungsphase.
Viele weitere Projekte sind angekündigt und werden zurzeit entwickelt oder
gebaut. Die Verfügbarkeit von öffentlichen Geldern, staatlichen Zuschüssen,
Kreditbürgschaften und Beteiligungskapital beschleunigt die Kommerzialisierung von Bioraffinerien der zweiten
Generation.
Der zugrunde liegende Prozess basiert
auf der thermischen und biochemischen
Umwandlung verschiedener Rohstoffe.
Die technischen Herausforderungen
liegen hier hauptsächlich in den hohen
Drücken und Temperaturen sowie in der
Korrosion und dem Verschleiß. Die
Pumpenanforderungen sind denen in
2 Die Sonnenkraftwerke mit geschmolzenem Salz als primäre Wärmeträger
ermöglichen die Wärmespeicherung während des Tages.
der Zellstoff- und Papierindustrie sehr
ähnlich, da auch hier Suspensionen mit
Spänen, Halmen und anderen Festkörpern gefördert werden. Rückmeldungen von Kundenseite zu der Technologie
und den Fähigkeiten von Sulzer waren
äußerst positiv. Sulzer arbeitet eng mit
Kunden zusammen, um entsprechende
Lösungen für deren verfahrenstechnische
Herausforderungen zu finden.
Referenzen in der Biokraftstoffherstellung
Sulzer Pumps und Sulzer Chemtech
können bereits mehrere Referenzen von
Raffinerien zur Herstellung von Biokraftstoffen der zweiten Generation vorweisen.
Raffinerien dieser Art benötigen eine
Vielzahl von Pumpen, Mischern und
Rührwerken für verschiedene Zwecke.
Bei einer prognostizierten Hauptaktivität
des Marktes zwischen 2013 und 2025
ist auch eine starke Nachfrage nach
Equipment und Know-how von Sulzer
zu erwarten.
Sulzer Pumps verfügt nicht nur über
umfangreiche Erfahrung im Umgang
mit verschiedenen Flüssigkeiten, Suspensionen und deren Anwendungen,
sondern auch über ein ausführliches
Wissen über korrosions- und verschleißfeste Materialien. Zusammen mit dem
umfassenden Know-how des Unternehmens auf dem Gebiet der Rührtechnik
und der In-Line-Mischung von Suspensionen ist Sulzer bestens positioniert, um
Kreiselpumpen- und Mischlösungen mit
ausgezeichneter Hydraulik sowie Design
für diesen zukunftsträchtigen Markt zu
liefern.
3 Die Kesselspeisepumpe GSG ist eine mehrstufige, horizontale,
radial geteilte Diffusorpumpe mit Topfgehäuse. Sie kann einen Druck
von bis zu 300 bar erzeugen und Flüssigkeiten mit einer Temperatur
von bis zu 425 °C fördern.
INNOVATION
Strom von der Sonne
Während bei Biokraftstoffen die Energie
der Sonne indirekt über die Pflanzen
genutzt wird, gibt es verschiedene Technologien, die eine direktere Nutzung
der Sonnenenergie ermöglichen. Photovoltaikanlagen wandeln das Sonnenlicht
direkt in Strom um, während bei der
Solarthermie (Concentrated Solar Power,
CSP) die Sonnenstrahlen gebündelt
werden, um ein Arbeitsfluid zu
erwärmen 2. Diese Wärme wird in
einem Rankine-Zyklus zur Stromerzeugung genutzt. Dieser ist identisch mit
dem Prozess in einem herkömmlichen
Wärmekraftwerk, d.h., es wird Dampf
erzeugt, der in einer Turbine entspannt
wird und einen Generator antreibt.
Die heute gängigste Form von CSPAnlagen sind Kraftwerke mit Parabolrinnen-Kollektoren. Sulzer bietet Pumpen
zur Zirkulation des Primärfluids (Wärmeträgeröl) durch Wärmetauscher, in denen
der Dampf zum Antrieb der Turbine
erzeugt wird. Darüber hinaus bietet
Sulzer Pumpen für Parabolrinnen-Kraftwerke mit einem zweiten Wärmeträgerfluidkreislauf an. Dieser zweite Kreislauf dient zur Speicherung der Wärme
während des Tages mithilfe von geschmolzenem Salz (Flüssigsalz). Nach
Sonnenuntergang wird diese Energie
eingesetzt, um die Auslastung des
Kraftwerks zu verbessern. Sulzer Pumps
unterstützt sowohl konventionelle
Prozesse zur Stromerzeugung (mit
Kesselspeise-, Kondensat- und Kühlwasserpumpen) als auch solarthermische
Prozesse (mit Wärmeträgerölpumpen
und Umwälzpumpen für Flüssigsalz).
Sulzer Pumps hat auch Erfahrung
mit anderen solarthermischen Anlagen
4 Die Pumpe vom
Typ ZF wird als Kesselumwälzpumpe in
Kraftwerken eingesetzt.
Sie kann einen Druck
von bis zu 100 bar
erzeugen und Flüssigkeiten mit einer
Temperatur von bis zu
450 °C fördern.
wie Solarturmkraftwerke oder FresnelReflektoranlagen, bei denen der Dampf
in konventionellen Dampfkreisläufen
direkt erzeugt wird. Die technischen
Herausforderungen für die Pumpen
liegen hier in den hohen Fluidtemperaturen in Verbindung mit starken Temperaturwechseln, da die Sonne nicht
ständig scheint. So kann die Aufwärmphase zu thermischen Spannungen und
besonderer Beanspruchung der Dichtungen führen.
Hohe Temperatur, hohe Effizienz
Bei Sulzer Pumps wurden zwei Produktentwicklungsprojekte mit dem Ziel ins
Leben gerufen, den Markt für Umwälzpumpen für Wärmeträgeröl und Flüssigsalz in solarthermischen Anlagen besser
bedienen zu können.
Entwickelt wurde eine komplette
Serie von doppelflutigen, beidseitig
gelagerten Pumpen, die speziell für die
Zirkulation von Wärmeträgeröl in Parabolrinnen-Kraftwerken ausgelegt sind.
Diese Pumpen bieten die gleiche Robustheit, optimale Effizienz und hervorragende Hydraulik wie die Sulzer-Druckerhöhungspumpen, allerdings bei
höheren Auslegungsdrücken und Fluidtemperaturen von 400 °C. Besonderes
Augenmerk wurde bei der Produktentwicklung auf die Temperaturwechselbeständigkeit und die Optimierung der
Dichtungssysteme gelegt, um ein Austreten des Wärmeträgeröls zu verhindern.
Zu den konstruktiven Neuerungen
bei den vertikalen Umwälzpumpen für
Flüssigsalz in Pararbolrinnen-Anlagen
gehören die Beseitigung des saugseitigen
Inducers und die Integration eines
Schirms, der den Abstand zwischen
Ansaugtrichter und Tankboden sowie
die Tauchtiefe auf ein Minimum reduziert.
Das Design und die verwendeten Materialien wurden im Hinblick auf Temperaturwechsel und die Verlängerung der
Pumpe optimiert. Die Pumpen stehen
bereits für geeignete Projekte zur Verfügung.
Bei Solarturmkraftwerken wird neuerdings auch Flüssigsalz als primäres
Wärmeträgerfluid eingesetzt, um eine
Speicherung der Wärme während des
Tages zu ermöglichen. Der erste Prototyp
dieses innovativen Konzepts wird zurzeit
in Spanien in Betrieb genommen. Solarturmkraftwerke benötigen weniger Platz
als Parabolrinnen-Anlagen und arbeiten
mit einer Primärfluidtemperatur von
500–600 °C. So hohe Temperaturen
ermöglichen die Erzeugung von überkritischem Dampf und somit eine höhere
Effizienz des thermischen Kreisprozesses.
Da das Flüssigsalz auf den Solarturm
befördert werden muss, auf dem sich
der zentrale Absorber (Receiver) befindet,
ist Sulzer Pumps dabei, eine entsprechende Vertikalpumpe mit dem erforderlichen hohen Druck (60 bis 80 bar) und
der notwendigen hohen Leistungsdichte
zu entwickeln.
Bereits seit Anfang der 1980er Jahre
beliefert Sulzer Pumps solarthermische
Anlagen mit Pumpen, als die ersten
großen Parabolrinnen-Kraftwerke SEGS
I und II in der kalifornischen MojaveWüste gebaut wurden. Bis heute hat
das Unternehmen über 250 Pumpen für
CSP-Anlagen in den USA, Spanien und
Nordafrika geliefert und wird auch in
Zukunft den Markt mit spezifischen
Produkten bedienen 3 4.
Speicherung von CO2
Während Biokraftstoffe und die Solartechnik auf die Vermeidung von CO2
abzielen, ist davon auszugehen, dass
die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen auch in den kommenden
20–30 Jahren eine bedeutende Rolle für
die Energieversorgung spielen wird.
Dennoch muss der CO2-Ausstoß deutlich reduziert werden, um der globalen
Erwärmung entgegenzuwirken. In ihrem
World Energy Outlook 2010 führt die
Internationale Energieagentur (IEA) die
Abscheidung und Speicherung von CO2
(Carbon Capture and Storage, CCS) als eine
der wichtigsten Technologien zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes an. Laut IEA
könnte durch CCS etwa ein Fünftel der
Emissionssenkungen erreicht werden,
die zur Begrenzung des mittleren
globalen Temperaturanstiegs auf 2 °C
bis zum Jahr 2050 erforderlich sind.
Der Grundgedanke von CCS besteht
darin, das von fossil befeuerten Kraftwerken oder von CO2-intensiven Industrieanlagen (z.B. Raffinerien oder Zementwerke) freigesetzte CO2 aufzufangen,
zu verdichten und einzulagern 5. Als
INNOVATION
Lagerstätten kommen zum Beispiel
erschöpfte Öl- und Gasfelder oder
salzhaltige Grundwasserleiter in Frage.
Weiters kann das CO2 auch zur Verbesserung der Ölförderung oder zur
Gewinnung von Methangas aus Kohleflözen eingesetzt werden.
Sulzer Pumps bietet entsprechende
Pumpen für sämtliche CCS-Verfahrensschritte an, d.h. Lösungsmittel-Umwälzpumpen für die CO2-Abscheidung vor
und nach der Verbrennung (Pre- und
Post-Combustion), Pumpen zum Transport von überkritischem oder flüssigem
CO2 sowie Hilfspumpen für verschiedene
Aufgaben.
1
CO2-Abscheidung
Lösungsmittelumwälzung, Hilfspumpen
1
2
3
2
CO2-Verdichtung
Überkritisches Fluid (> 74 bar), letzter Schritt nach Kompressor
4
3
CO2-Transport
Druckerhöhungspumpen (100– 250 bar)
4
CO2-Injection
Erforderlicher Druck abhängig von Speicherort/-bedingungen
25 Jahre Erfahrung
Die Pumpenanforderungen für die
Abscheidung, Verdichtung und Injektion
von CO2 sind dem Portfolio von Sulzer
Pumps sehr nahe. Das Unternehmen ist
seit über 25 Jahre in der Förderung von
gering schmierfähigen Fluiden (CO2,
Ethylen) in den USA und Europa tätig
und verfügt über langjährige Erfahrung
in der Herstellung und im Betrieb von
Pumpen für die Aminwäsche, bei der
CO2 in Gasaufbereitungsanlagen unter
hohem Druck abgeschieden wird.
In Vorbereitung auf diese neue Anwendung hat Sulzer Pumps Richtlinien und
Berechnungsprogramme für die Auswahl
und den Betrieb der Pumpen entwickelt.
Bei der Förderung von Aminlösungen
zur CO2-Abscheidung gilt es, mögliche
Beeinträchtigungen der Pumpenleistung
durch freies Gas und die Gefahr von
Laufradschäden durch Lösen des freien
Gases in der Flüssigkeit zu prüfen. Die
von Sulzer entwickelten Berechnungsprogramme basieren auf Versuchen, die
zur Überprüfung dieser Risiken auf dem
Prüfstand durchgeführt wurden. Die
Richtlinien liefern Empfehlungen hinsichtlich der Notwendigkeit einer zusätzlichen Druckerhöhungspumpe oder zum
Standort der Pumpe innerhalb des Prozesses, womit ein Erreichen der erforderlichen Haltdruckhöhe (NPSH) gewährleistet wird.
Beim Pumpen von überkritischem
CO2 sind die Berechnung der Temperatur
und der Dichte in jeder Pumpenstufe
sowie eine sorgfältige Auswahl der
mechanischen Dichtung erforderlich.
5 Der Grundgedanke von CCS besteht darin, das von fossil befeuerten Kraftwerken oder von CO2-intensiven
Industrieanlagen (z.B. Raffinerien oder Zementwerke) freigesetzte CO2 aufzufangen, zu verdichten und einzulagern.
Das erwähnte Tool ist in der Lage, die
Thermodynamik von überkritischem
CO2 und von typischen Verunreinigungen zu berücksichtigen. Die Berechnungsergebnisse bilden die Grundlage
für das hydraulische Design.
Die Richtlinien liefern Informationen
zur Auswahl der mechanischen Dichtung
(typischerweise werden Trockengasdichtungen in Tandemanordnung empfohlen),
zur Materialwahl und zum Betrieb – insbesondere zur Inbetriebnahme der
Pumpe mit überkritischem CO2. Hier
geht es unter anderem darum, wie
sichergestellt wird, dass die Pumpe vollständig trocken ist, und wie diese mit
überkritischem CO2 gefüllt wird. In den
vergangenen zwei Jahren wurde Sulzer
Pumps mit mehreren bedeutenden CCSProjekten betraut und lieferte unter
anderem sechs Pumpen für eine CO2Pipeline in den USA sowie spezielle
Lösungsmittel-Umwälzpumpen und die
Hilfspumpen für eine Pre-CombustionPilotanlage.
Kontinuierliche Innovation
Die drei beschriebenen Technologien
befinden sich noch in der Entwicklungsbzw. Demonstrationsphase des Innovationszyklus. Eine Beschleunigung der
Kommerzialisierung durch politische
Unterstützung und öffentliche Finanzierung ist zu erwarten. Experten und
Politiker aus aller Welt betonen die
Bedeutung von Technologien zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes, und die
meisten von ihnen sagen den Märkten
für Biokraftstoffe, Sonnenenergie und
CO2-Abscheidung und -Speicherung ein
schnelles Wachstum voraus.
Doch bei der Frage, wie lange es
dauern wird, bis diese Technologien vollständig kommerzialisiert sind, gehen
die Schätzungen erheblich auseinander.
Sulzer Pumps wird die Akteure auf
diesen neuen Märkten weiterhin mit
technischem Know-how und innovativen
Lösungen unterstützen und im Rahmen
solcher Partnerschaften zur Gestaltung
einer ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Zukunft beitragen.
Sabine Sulzer
Sulzer Pumps AG
Zürcherstraße 12
8401 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 39 65
[email protected]
Miguel Angel Rivas
Sulzer Pumps Spain
Paseo de la Castellana, 163
28046 Madrid
Spanien
Telefon +34 91 414 46 40
[email protected]
Tuomo Nykanen
Sulzer Process Pumps (US) Inc.
555 Sun Valley Drive Suite J-4
Roswell, GA 30076
USA
Telefon +1 678 507 1204
[email protected]
INTERVIEW
Felix Moser: «Innovation ist wichtig für Sulzer Chemtech»
Sulzer Chemtech ist Marktführer für
Technologien in den Bereichen
Trennkolonnen, Prozesstechnologie,
statisches Mischen und Kartuschen.
Wir sprachen mit Felix Moser –
Leiter Technologie und geistiges
Eigentum – über neue technische
Entwicklungen in der Division.
Innovation ist ein Kerngebiet von
Sulzer. Können Sie uns einen Überblick über die konkrete Vorgehensweise bei Sulzer Chemtech geben?
Bei Sulzer wurde 2008 konzernweit ein
mehrstufiger Innovationsprozess, ein
sogenannter Stage-and-Gate-Prozess, eingeführt. Der Kernansatz ist konzernweit
definiert, im Detail gibt es aber Unterschiede zwischen den Divisionen. Dieses
Konzept ist Vorraussetzung für mehr
und schnellere Innovation.
Wie passiert die Ideengenerierung?
Der Sulzer-Innovationsprozess hat einen
besonderen Prozessschritt, den sogenannten «Stage 0». Dieser soll es den
Mitarbeitenden ermöglichen, mit wenig
Aufwand Ideen einzubringen. Denn
wenn der Prozess zu kompliziert ist,
werden viele abgeschreckt.
Ein großer Teil der Ideen kommt aus
Kundenanfragen, Bedürfnissen, die in
Projekten auftauchen, und natürlich aus
der F&E-Abteilung und dem Entwicklungslabor. Sulzer Chemtech veranstaltet
regelmäßig Innovationstage, wo Innovation in unterschiedlichen Facetten the-
matisiert wird. Die Teilnehmenden
erlernen die Handhabung von Werkzeugen und setzen diese auch gleich für die
Ideengenerierung ein. Sie erstellen und
besprechen Roadmaps. Im Weiteren
vergibt Sulzer Chemtech auch einen
Innovationspreis für die Mitarbeitenden.
Initiativen, die im mehrstufigen Innovationsprozess gewisse Meilensteine erreichen, werden prämiert.
Wie offen ist das Management der
Division für Innovation?
Das Managementteam von Sulzer Chemtech ist sehr innovationsfreundlich. Technologie wird regelmäßig an der Managementkonferenz thematisiert, und Anlässe
werden sehr aktiv unterstützt. Auch
während der Konjunkturabschwächung
wurden die Investitionen in F&E bewusst
nicht reduziert. Die Division hat auch
ein Karrieremodell für technische
Experten eingeführt. Dieses Modell
ermöglicht unseren Spezialisten aufzusteigen, ohne eine klassische Führungsfunktion inne zu haben. Damit wollen
wir unsere technischen Experten gezielt
fördern und halten.
Was ist Ihre Rolle im Innovationsprozess bei Sulzer Chemtech?
Jede Geschäftseinheit ist für ihre individuellen Entwicklungen verantwortlich.
Ich leite den Technologierat, den wir vor
ein paar Jahren eingeführt haben. Er
dient dazu, Aktivitäten wie Innovationsanlässe, Richtlinien und Budgetplanung
zu koordinieren. Im Weiteren unterstütze
ich die Geschäftseinheiten bei Fragen zu
geistigem Eigentum.
Werden zu den oben genannten Technologietagen auch Externe eingeladen,
die einen industriefremden Hintergrund haben?
Externe Experten – renommierte Fachleute – haben wir erst kürzlich eingeladen.
Im Weiteren nehmen nebst den internen
Fachleuten auch Mitarbeitende aus
Verkauf, Geschäftsleitung und Business
Development an den Technologietagen
teil. Der Beitrag von fachfremden
Experten ist insbesondere bei der Erarbeitung von Roadmaps und zu Fragen
wie «Wohin bewegt sich die Welt?»
sinnvoll. Bei sehr konkreten Fragestellungen wie zum Beispiel: «Wie
4351
können wir unsere Trennbodentechnologie weiter optimieren?» können nur
Topspezialisten mitreden.
Erneuerung kann inkrementeller oder
radikaler Natur sein. Wie steuern Sie
inkrementelle Innovation?
Die inkrementellen Erfindungen kommen
aus dem täglichen Geschäft. Zum
Beispiel müssen für neue Applikationen
die Kolonneneinbauten korrosionsbeständiger sein, weil sie einem aggressiveren Medium ausgesetzt sind. Ein
anderes Beispiel ist die Rauchgasreinigung. Bei einer Anwendung ist sehr viel
Feststoff im Rauchgas vorhanden. Dieser
verstopft die Einbauten. Man muss
daher neue Lösungen für diese besondere
Problemstellung finden. Das sind Beispiele für Anforderungen, die vom
Markt kommen. Alle Geschäftseinheiten
nehmen diese Bedürfnisse auf. Seit den
Anfängen von Sulzer Chemtech treffen
sich Mitarbeitende aus Verkauf, Technologie und Business Development jeder
Geschäftseinheit regelmäßig in speziellen
Technologiekonferenzen, um die Ideen
zu analysieren und über ihre Weiterverfolgung zu entscheiden.
Die radikale Innovation verdrängt
eine bestehende Technologie durch
eine neue. Wie entsteht radikale
Innovation?
Ein Beispiel ist die Entwicklung von
Technologien zur Speicherung und
Abscheidung von CO2. Auf diesem
Gebiet arbeiten seit Jahren verschiedene
Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Aus diesen Entwicklungen ist bei
Sulzer Chemtech eine neue strukturierte
Packung entstanden, die MellapakCC™,
die speziell für die für CO2-Abtrennung
aus den Rauchgasen nach dem Verbrennungsprozess geeignet ist. Unser Prozess
zur Herstellung von Polylactid (PLA)
auf der Basis erneuerbarer Rohstoffe ist
ein weiteres Beispiel. Dieser Biokunststoff
aus Milchsäure wird unter Nutzung der
Polymerisationstechnik hergestellt, die
von Sulzer und der niederländischen
Firma Purac gemeinsam entwickelt
worden ist.
Radikale Innovation ist ein großartiges
Schlagwort, sie ist jedoch selten. Der
Ertrag, die Amortisationsdauer und das
Marktvolumen sind schwierig abzuschätzen. Das Risiko ist daher groß, und
alle Beteiligten geraten immer wieder in
Versuchung, inkrementelle Entwicklung
vorzuziehen.
Die Sulzer Technical Review (STR) ist die
Kundenzeitschrift des Sulzer-Konzerns;
sie erscheint periodisch in Deutsch
und Englisch sowie einmal jährlich in
Chinesisch. Die Artikel sind auch auf
www.sulzer.com/str verfügbar.
2/ 2011
93. Jahrgang der STR
ISSN 1660-9034
Herausgeber
Sulzer Management AG
Postfach
8401 Winterthur, Schweiz
Was sehen Sie als der kritische
Faktor für erfolgreiche Innovation?
Entscheidend ist, dass wir die externen
Marktbedürfnisse gut kennen. Schließlich
braucht es einen Käufer für die neue
Technologie. Intern ist das Umfeld
wichtig. Vor allem bei radikaler Innovation muss man Vorgesetzte haben, die
bereit sind, Risiken einzugehen. Die
Organisation darf nicht erwarten, dass
die Amortisationsdauer nur zwei Jahre
beträgt.
Chefredaktor
Gabriel Barroso
[email protected]
Eine letzte Frage: Gibt es technologische Entwicklungen, mit denen
Sie sich verstärkt befassen?
Ganz generell ist es Nachhaltigkeit –
energieeffiziente Lösungen für eine
Zukunft mit niedrigerem Treibhausgasausstoß. Dazu zählen wir den Umgang
mit den Ressourcen und die Herstellung
von Produkten aus nachwachsenden
Rohstoffen. Selbstverständlich ist Abscheidung und Speicherung von CO2 ein
Thema, und generell Energieeffizienzgewinne dank unseren optimierten
Komponenten. Ein Beispiel sind Einbauten, die weniger Druckverlust verursachen.
Übersetzungen
Thore Speck, Flensburg (D)
Interserv AG, Zürich
Interview: Gabriel Barroso
Felix Moser
studierte Verfahrenstechnik an der ETH Zürich.
1984 trat er in die Abteilung Kältetechnik des SulzerKonzerns ein und befasste sich mit Entwicklungen
für Wärmepumpen und Kälteanlagen. In seinen
bisher 26 Jahren bei Sulzer ist er in verschiedenen
technischen und Management-Funktionen tätig
gewesen, unter anderem als Technologieleiter in den
Bereichen Mass Transfer Technology (Trennkolonnen)
und bei Misch- und Reaktionstechnologie von
Sulzer Chemtech. Seit 2010 ist er verantwortlich
für Technologiemanagement und geistiges Eigentum
bei Sulzer Chemtech.
Redaktionssekretariat
Laura Gasperi
[email protected]
Beirat
Mia Claselius
Ralf Gerdes
Thomas Gerlach
Hans-Michael Höhle
Sue Hudson
Ernst Lutz
Hans-Walter Schläpfer
Heinz Schmid
Shaun West
Gestaltungskonzept
Partner & Partner AG, Winterthur
Gestaltung
Typografisches Atelier
Felix Muntwyler, Winterthur
Druck
Mattenbach AG, Winterthur
© Juli 2011
Der Nachdruck von Beiträgen und
Illustrationen ist nur mit Genehmigung
der Redaktion gestattet.
Die Sulzer Technical Review (STR) wurde
nach bestem Wissen und Gewissen der
Sulzer Management AG und der Autoren
zusammengestellt. Allerdings können
weder die Sulzer Management AG
noch die Autoren für die Qualität der
Informationen verantwortlich gemacht
werden, insbesondere wird jegliche
Gewährleistung für die Korrektheit
und die Vollständigkeit der publizierten
Informationen abgelehnt.
Auflage 16 000 Exemplare
Magno Satin 135 g/m2
aus nachhaltiger Forstwirtschaft.
For readers in the United States of America only
The Sulzer Technical Review is published periodically by
Sulzer Management Ltd., P.O. Box, 8401 Winterthur,
Switzerland. Periodicals postage paid at Folcroft, PA,
by US Mail Agent – La Poste, 700 Carpenters Crossing,
Folcroft PA 19032.
Postmaster: Please send address changes to Sulzer
Technical Review, P.O. Box 202, Folcroft PA 19032.
Sulzer Innotec ist die zentrale
Forschungs- und Entwicklungseinheit
des Sulzer-Konzerns für Innovation
und Technologie.
Sie unterstützt die Divisionen und
Industrieunternehmen weltweit in ihren
Entwicklungsvorhaben. Die Kernkompetenzen im Bereich der Auftragsforschung
sind Werkstoffe und Oberflächen sowie
Strömungstechnik. Im Bereich der
technischen Dienstleistungen bietet das
Unternehmen
Fertigungsengineering,
Verbindungstechnik und Wärmebehandlung, Laserschweißen, die Fertigung
von Präzisionsteilen und Prototypen
sowie Materialprüfungen und Schadensanalysen an.
Sulzer Innotec
Sulzer-Allee 25
8404 Winterthur
Schweiz
Telefon +41 52 262 21 21
Fax +41 52 262 00 15
[email protected]
www.sulzerinnotec.com

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Sulzer Technical Review 1 / 2011

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