Schüttgut-Forum 2015 Drinnen passiert's - Verfahrenstechnische Prozesse im Silo

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Grundlagen der Siloauslegung ebenso wie praktische Beispiele und Anwendungen stehen im Zentrum des Vortrags von Dr. Harald Wilms, Zeppelin Power Systems, auf dem 9. Schüttgut-Forum am Mittwoch, den 9. Dezember 2015, im Würzburg.

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Würzburg – Meist kann man nicht in das Silo hineinsehen, um die Fließvorgänge darin zu beobachten. Deshalb wird ein Silo häufig als ein einfacher Apparat angesehen, der keine verfahrenstechnischen Funktionen erfüllt oder in dem verfahrenstechnische Prozesse ablaufen.

Dennoch, vor allem in Abhängigkeit des Fließprofils, kommt es zu bedeutsamen verfahrenstechnischen Prozessen im Innern eines Lagersilos: So entscheidet die Geometrie darüber, ob es zu Entmischungserscheinungen oder einer breiten Verweilzeitverteilung kommt. Entmischungen können schädlich sein für die nachfolgende Verpackung oder sich anschließende chemische Reaktionen. Eine breite Verweilzeitverteilung, insbesondere wenn sie durch tote Zonen verursacht wird, führt möglicherweise zu unzulässig langen Lagerzeiten und damit zu Einbußen an Produktqualität. Ebenso ist die Rückverfolgbarkeit von Chargen (tracking & tracing) nur bei Massenfluss möglich.

Das Silo als Verfahrenstechnische Anlage

Neben Silos zur Lagerung von Schüttgütern können Silos auch gezielt zur Realisierung verfahrenstechnischer Prozessschritte ausgelegt werden. Besonders sind hierbei die Mischsilos hervorzuheben, bei denen gezielt eine bestimmte Schüttgutbewegung zu einer kontrollierten Veränderung der Verweilzeitverteilung und somit zu einer Durchmischung führt. Diese Schüttgutbewegungen können durch eine Fluidisierung, durch unterschiedliche Einbauten zur Beeinflussung der Fließgeschwindigkeiten oder durch Mischrohre generiert werden. Inzwischen ist auch die Überprüfung der Funktion mittels DEM-Simulation möglich.

Neben den reinen Schüttgutbewegungen zum Fließen und Mischen der Schüttgüter können auch Mehrphasenströmungen in Silos ablaufen, um bestimmte verfahrenstechnische Prozesse zu realisieren. Neben der Fließbetttechnik zum Mischen gehören vor allem Aufheiz-, Abkühl-, Trocknungs- und Entgasungsprozesse zu den mehrphasigen verfahrenstechnischen Prozessen. Dabei wird das Schüttgut durch Wärme- und Stoffaustauschprozesse verändert. Beispielsweise kann die Durchströmung mit trockenem Stickstoff die Lagerfähigkeit von Getreide verlängern, weil Feuchtigkeit und Oxidation verringert werden. Ebenso können aus Kunststoffen Restmonomere ausgetrieben werden, um dadurch diese Kunststoffe für bestimmte Anwendungen in der Verpackungstechnik einsetzen zu können. Schließlich führt die Vorwärmung von Kunststoffen vor der Verarbeitung zu Energieeinsparungen oder Kapazitätserhöhungen. Bei der dazu in der Regel erforderlichen Erwärmung der Schüttgüter werden in die Silos spezielle Wärmetauscher-Elemente eingebaut.

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