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Lactamvorwärmung

Eine technische Besonderheit bei der PE Technologie ist die 2-stufige Vorwärmung des Caprolactams vor Eintritt in den Vorpolymerisator. Dazu wird neben der Primärenergie in einem eigenen Vorwärmer die im Nachkondensator freiwerdende Energie durch Abkühlung der Schmelze genutzt. Dies spart ca. 30% der Kosten für die erforderliche Aufheizung des Caprolactams ein. Die anschließende Aufheizung des Caprolactams auf Reaktionstarttemperatur in dem zweiten Vorwärmer stellt sicher, dass erst bei Eintritt des Caprolactams in den Vorpolymerisator unmittelbar die Reaktion beginnt. Ebenso werden erst nach der Aufwärmung des Caprolactams auf Reaktionsstarttemperatur unmittelbar beim Eintritt in den Vorpolymerisator die benötigten Additive über die PE patentierte Mischvorrichtung zugegeben. Es entsteht dadurch ein hohes Maß an Betriebssicherheit und eine exakte und steuerbare Kontrolle über den Prozess und die Zusammensetzung der zur Reaktion zu bringenden Ausgangsstoffe.

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Polymerisation

Die geschlossene Fahrweise des Vorpolymerisators unter dem Partialdruck des exakt an die Produktparameter angepassten Wasseranteils beschleunigt die Reaktion der Ringöffnung vom monomeren Caprolactam und gewährleistet eine 100%ige Umsetzung aller Additive. Die eingesetzten Additive werden hierdurch besonders sparsam und kosteneffizient verwendet. Durch ein spezielles Design der Reaktoreinbauten wird sichergestellt das im Reaktionsverlauf eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit über den gesamten Querschnitt besteht. Das erprobte und vielfach angewendete Design der PE-Reaktoren erlaubt eine Realisierung von Reaktoren mit einem Durchsatz von über 400 Tonnen pro Tag. Das maßgeschneiderte Anlagendesign in Verbindung mit dem von PE entwickelten Schmelztrockner verknüpft perfekt die Vorpolymerisation mit der Nachkondensation um somit die enge Verteilung der Parameter des Polymers zu gewährleisten.
Die Nachkondensation der PE wird bis zu einem hohen Viskositätsbereich ohne Vakuum betrieben. Somit ist sichergestellt, dass keine Oxidationsgefahr des Produktes gibt. Die Trennung von austretendem Reaktionswasser im Nachkondensator erfolgt über eine spezielle Glockenbodenkolonne, wodurch eine effektive Abscheidung von Wasser sowie flüchtigen Verunreinigungen des Caprolactam von Produktbestandteilen stattfindet. Durch Verwendung einer Glockenbodenkolonne reagiert das System selbstregulierend und dynamisch auf Änderungen des Durchsatzes, im Gegensatz zu einer prozesstechnisch aufwändig zu steuernden Rieselkolonne.

Alle Reaktionsstufen sind so ausgeführt, dass am Austritt des Reaktors stets ein Reaktionsgleichgewicht erreicht wird und damit eine stabile und einheitliche Produktqualität auch bei kurzen Produktionsunterbrechungen garantiert werden kann.

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Additive

PE hat in den zurückliegenden Jahren moderne Verfahren zur Einbringung von Additiven in unterschiedlichen Prozessabschnitten entwickelt und erfolgreich eingesetzt. So erfolgt die Einspeisung wasserhaltiger sowie wasserfreier Additive unmittelbar vor Eintritt der Ausgangsstoffe in den Reaktionsprozess im Vorpolymerisator. Der Grundstoff Caprolactam wird dadurch erst mit Eintritt in den Vorpolymerisator reaktionsfähig. Dadurch entsteht bei unvorhergesehenen Unterbrechungen des Produktionsprozesses kein Betriebsrisiko und die Umstellung der Additivzusammensetzung kann in kürzester Zeit ohne erhöhte Kosten durch Übergangsprodukte erfolgen.
Die benötigten Additive werden in den Haupteingangsstrom über eine durch PE patentierte statische Mischvorrichtung zugegeben.

Des Weiteren kann die Zugabe von wasserfreien Additiven am Austritt der Polymerschmelze aus dem Nachkondensator über einen speziell entwickelten statischen Mischer ohne Nachteile für die Produktqualität erfolgen. Somit sind einheitliche Qualitäten für spezielle Anwendungen (lichtstabiles, temperaturfestes, pigmentiertes Polymer) möglich. Der Mischer arbeitet rein statisch und gewährleistet damit eine sehr gleichmäßige Verteilung der Additive in der Schmelze ohne besondere technische und technologische Risiken.

Eine weitere innovative Möglichkeit das Polymer zu modifizieren bietet PE am Ende des Trocknungsprozesses an. Hierfür hat PE ein modernes Verfahren zur Dosierung von Additiven entwickelt. Diese Technologie ist erforderlich, um unter Anderem Polyamid Produkte für die Weiterverarbeitung zu Folienmaterialien zu ermöglichen.

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Extraktion

Die ein- oder mehrstufige Extraktion und das durch PE entwickelte Design der Einbauten, garantiert, dass der monomere Anteil im Endprodukt unter 0,3% und der Anteil an zyklischen Oligomeren unter 0,05% garantiert werden kann. Diese Werte sind notwendig zur Weiterverarbeitung des Produktes für z.B. Hochleistungs-Textilien und Folien-Granulat. Der Extraktionsprozess erfolgt dabei anwendungsabhängig unter Druck oder drucklos. Die Förderung des Granulates erfolgt sehr effizient und abriebarm durch Injektoren.

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Trocknung

Der von PE entwickelte Trocknungsprozess entspricht prinzipiell dem momentanen Weltstandard und wurde durch PE unter den Aspekten Energieeffizienz und Durchsatzmaximierung optimiert. Eine Besonderheit stellt die Abkühlung des Produktes am Austritt der Trocknung mittels indirekter Wasserkühlung dar. Die Granulatabkühlung durch ein mit Kühlwasser betriebenes Röhrenbündel vermeidet die Veränderung des Taupunkts, im Vergleich zur direkten Stickstoffkühlung des Granulates und gewährleistet durch den speziellen Aufbau eine besonders enge Verteilung der Verweilzeit auch bei großen Durchsätzen. Es wird dadurch gewährleistet, dass der eingestellte Restwassergehalt des Endproduktes stets kontrollierbar und stabil bleibt.  Bei Anforderungen einer hohen Viskosität des Endproduktes wird im Trocknungsprozess die Möglichkeit der Feststoffnachkondensation (SSP) integriert.  

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Lactamrückgewinnung

Die von PE eingesetzte Technologie in der Lactamrückgewinnungsanlage ist ein umweltfreundlicher Prozess und kann durch die von PE entwickelten Lösungen zum Beispiel ohne Destillation betrieben werden. Mit der 3 stufigen Anlage wird mittels Zwangsumlaufverdampfung das anfallende Extraktionswasser aufkonzentriert. Das dimeren- und oligomerhaltige Extraktkonzentrat wird über den von PE patentierten Hydrolysationprozeß, bestehend aus 2 Reaktionsstufen, dem Polymerisations-Hauptprozesss wieder zugeführt. Die Hydrolysationsreaktoren werden je nach Produktanforderungen exakt auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst. Durch dieses exklusiv durch PE angebotene und international patentrechtlich geschützte Verfahren kann garantiert werden, dass eine 100%ige Verwendung des Caprolactams gewährleistet ist, nachweislich ohne einen negativen Einfluss auf die Qualität des Produktes, auch für Hochleitungs-Polyamide.

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Grüner Prozess

Der von PE weltexklusiv patentierte Rückgewinnungs-Prozess der aus dem Extraktionsprozess austretenden extrakthaltigen Wässer, umfasst die speziell für die besonderen Bedingungen der Polyamid-Produktion designte Eindampfung und den anschließenden Hydrolysationsprozess. Bei diesem speziell angepassten Rückgewinnungsverfahren sind keine aufwendigen Reinigungsvorgänge mit zum Beispiel säurehaltigen oder basischen Subtanzen notwendig, die im Ergebnis eine hohe Umweltbelastung darstellen und einen wesentlich höheren spezifischen Energieverbrauch erfordern, wie bei anderen für die Polyamidproduktion angebotenen Rückgewinnungsanlagen. Bei der von der PE angewendeten Technologie fallen weder Verschmutzungen oder Ablagerungen in den Apparaten oder Ausrüstungen an, ebenso müssen keine Abfälle oder Rückstände entsorgt oder kostenintensiv weiterverarbeitet werden. Durch Zufuhr des zurückgewonnenen Extraktkonzentrates in den Hauptprozesss verringert sich der Caprolactameinsatz im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich. Die Qualität des mit diesem PE-Prozess produzierten Polymers unterscheidet sich nachweislich nicht von der Qualität eines Polyamides aus 100% Caprolactam, wodurch dies als der einzige echte Grüne Prozess zur Herstellung von Polyamid im Weltmaßstab gelten darf.

Die Überarbeitung vorhandener Anlagen ist eine Besonderheit die PE basierend auf der gewissenhaften und wissenschaftlich fundierten Analyse der jeweiligen Anlage anbieten kann. Für die Modernisierung vorhandener ineffizienter Anlagen oder für die den aktuellen Marktanforderungen angepasste Umstellung der Endproduktqualität vorhandener Anlagen hat die PE spezielle Lösungen entwickelt, um alle oben genannten modernen und effizienten technologischen Lösungen modular und individuell zu integrieren. So lässt sich nach Realisierung eines solchen Revampings sowohl die Materialökonomie als auch die Energieeffizienz und damit die Wirtschaftlichkeit vorhandener Anlagen mit relativ geringen Investitionen deutlich steigern.