Was ist eine Entgasungsanlage?
Unter einer Entgasungsanlage versteht man ein System, das durch das Zusammenwirken seiner Komponenten Gase aus Flüssigkeiten und Festkörpern entfernt. Bleiben die Gase zurück, können sie viele Probleme verursachen. Neben dem Entgasen können entsprechende Anlagen auch dabei helfen, die unerwünschten Folgen von Feuchtigkeit oder flüchtige Substanzen wie beispielsweise Lösemittel zu minimieren. Meist handelt es sich bei der Entgasung um einen eigenen Verfahrensschritt. Nicht selten werden in einer Anlage mehrere Entgasungsarten kombiniert.
Besonders häufig kommt die thermische Entgasung zum Einsatz, die auch als Druckentgasung bekannt ist. Die dementsprechende Entgasungsanlage umfasst einen Entgaser beziehungsweise einen Entgaserdom, einen Speisewasserbehälter, Regel- und Messtechnik, Armaturen und Sicherheitseinrichtungen, Stahlbau, Leitern und Bühnen.
Entgasung von Flüssigkeiten
Hinter der Funktionsweise einer thermischen Entgasungsanlage steht das Henry-Gesetz, das besagt, dass der Gasanteil im Wasser von Druck und Temperatur abhängig ist. Mit anderen Worten: Der Anteil des Gases, der im Wasser gebunden ist, steigt durch sich erhöhenden Druck oder eine sinkende Temperatur. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass eine Druckabsenkung und eine Erhöhung der Temperatur dazu führen, dass im Wasser gelöste Gase freigesetzt werden.
In der Regel findet sich auf dem Speisewasserbehälter ein aufgeflanschter Entgaserdom. Im Entgaser gelangen das Speisewasser sowie das Rücklaufkondensat auf Verteilerbleche, um anschließend über Rieselbleche in den Speisebehälter zu laufen. Von unten wird nun Dampf hinzugegeben, der zum Kopf des Entgasers strömt und das Wasser erwärmt. Dadurch kommt es zur Freisetzung der gebundenen Gase, die mit dem Dampf nach oben steigen. Am Scheitel des Entgasers entweichen die aufsteigenden Brüden als Fegedampf. Im Brüdenkondensator wird die Wärmeenergie der Brüden genutzt, um das Wasser anzuwärmen. Der Wasserdampf kondensiert, die unerwünschten Gase werden gelöst und abgeleitet.
Welche Arten von Entgasungsanlagen gibt es?
1. Vakuum-Entgasungsanlagen
Wasser lässt sich mithilfe der Vakuumentgasung auch bei einer Temperatur von weniger als 100 °C entgasen (bei Thermalöl geht auch mehr als 100 °C). Durch Unterdruck kann es seinen Siedepunkt bereits bei 30 bis 80 °C erreichen. Dieses Verfahren eignet sich besonders dann, wenn kein Heizdampf für die thermische Druckentgasung zur Verfügung steht. Die Temperatur ist dabei immer abhängig vom Medium.
Wasser Entgasung wird oft als „Trocknung von Flüssigkeiten“ bezeichnet. Dazu wird Wasser aus Flüssigkeiten gestrippt. Für diese Strippung wird unter Vakuumeinsatz und unterspiegeliger Zugabe von getrockneter Luft oder Stickstoff Restwasser aus Polyolen entfernt. Dazu werden vielfach geeignete entgasende Rührwerke eingesetzt. Becherrührwerke und nach oben gerichtete Rührwerke haben eine entgasende Wirkung.
2. Anlagen für die chemische Entgasung
Die chemischen Entgasung ist durch den Einsatz von Chemikalien gekennzeichnet. Sie werden im Verdünnungswasser gelöst und binden den im Wasser vorhandenen Sauerstoff ab. Im Allgemeinen ist die Reaktionszeit kürzer, je höher die Temperatur des Wassers ist. Üblicherweise kommt dieses Verfahren nur bei kleineren Kesselanlagen zum Einsatz, außer wenn Sauerstoff-Restgehalte von weniger als 10 µg/l zu erreichen sind.
3. Ultraschall Entgasung
Durch die Behandlung mit Ultraschall ist es möglich, Gasbläschen aus Flüssigkeiten zu entfernen, wodurch ihr Gasgehalt unter den natürlichen Gleichgewichtswert sinkt. Infolge der Beschallung entstehen abwechselnd Hoch- und Niederdruckzyklen. Letztere führen dazu, dass sich in der Flüssigkeit kleine Bläschen bilden. Die Schallwellen unterstützen, dass sich einzelne Blasen berühren, sodass sie schnell wachsen. Auch kleinere Blasen, die unter der Flüssigkeitsoberfläche ruhen, lassen sich auf diese Weise zum Aufsteigen zwingen, sodass sie Gas an die Umgebung abgeben.
In welchen Bereichen werden Entgasungssysteme eingesetzt?
In der Lebensmittel- und Getränkeherstellung sowie in der pharmazeutischen Industrie sind Entgasungsanlagen kaum wegzudenken. Sie senken den Sauerstoffgehalt in Flüssigkeiten und steigern auf diese Weise die Qualität und die Haltbarkeit der Erzeugnisse. Vakuumentgaser arbeiten nahe am Siedepunkt, sodass sich flüchtige Aroma leicht lösen können. Spezielle Kondensatoren verhindern, dass diese Aromen verlorengehen. In ihnen werden die entstehenden Brüden kondensiert, sodass sie sich dem Produkt im Entgasungsbehälter wieder zuführen lassen.
Entgasungssysteme senken auch den Sauerstoffgehalt in Polyolen und Polyestern.
Entgasungsanlagen werden zu Beispiel eingesetzt um die Dosiergenauigkeit bei volumetrisch fördernden Anlagen zu erhöhen, um Luft- und Wasserdampfbläschen aus Thermalölkreisläufen zu entfernen.
Entgasungsanlagen spielen in der gesamten Industrie eine tragende Rolle, so zum Beispiel bei der Aluminiumproduktion. Viele kritische Bauteile in Maschinen, Automobilen und Flugzeugen müssen hohen Qualitätsstandards entsprechen. Mit Inertgas arbeitende Entgasungssysteme befreien geschmolzenes Aluminium von Sauerstoff. Zurückbleibende Einschlüsse können sich in Form verminderter Fließfähigkeit, verringerter Korrosionsbeständigkeit oder gebrochener Werkzeuge äußern.
Auch mit Blick auf die Qualität von Kesselwasser sind Entgasungssysteme kaum zu überschätzen. Die Lebensdauer von Kesselanlagen, Rohrleitungen und Armaturen hängt maßgeblich davon ab, dass Sauerstoff und Kohlendioxid im Kesselwasser entfernt beziehungsweise auf die jeweils erforderliche Restkonzentration gesenkt werden. Im Laufe der Zeit können Oxidation und Korrosion die Betriebssicherheit von Kesselanlagen massiv gefährden.
Auch Dehydratisierung ist eine Form der Entgasung. Aus Polyolen muss vor der Reaktion mit Isocyanaten Wasser entfernt werden, um Nebenreaktionen zu vermeiden. Eine spezielle Form ist das Entfernen von Lösemitteln aus Produkten.
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