Mixer-Settler auf Basis von MTP

Zur Veröffentlichung bei Fink Chem+Tec:

08.11.2024

Mixer-Settler auf Basis von MTP

Bei der chemischen Produktion von Pflanzenschutzmitteln fällt Abwasser an, welches vor Abgabe an die Kläranlage geeignet vorbehandelt werden muss. Ein energiesparendes Verfahren für diese Vorbehandlung ist z.B. eine Lösemittelextraktion. Diese kann in klassischen Rührkesseln mit geringem Aufwand vom Labor bis auf Produktionsmaßstab skaliert werden, sofern dieser Schritt als Batch-Verfahren umgesetzt werden soll. Deutlich beliebter im Produktionsmaßstab sind kontinuierliche Mixer-Settler, da sie im Betrieb weniger intensiv betreut werden müssen. Mixer-Settler gehören jedoch im Labor- (Arbeitsvolumen <2L) bis zum Miniplant-Maßstab (Arbeitsvolumen <20L) selten zur Standard-Ausstattung. Daher fehlen sowohl Equipment als auch Know-How, um für den Betrieb nötige Scale-up Versuche durchführen zu können.

Bei der Verfahrensentwicklung der Crop-Science-Division von Bayer in Dormagen haben wir einen solchen Mixer-Settler im Miniplant-Maßstab getestet (>160 mL/min Durchsatz). Das Modul besteht aus zwei Dosiermodulen mit je einer Fink-Pumpe und einem Extraktions-Modul mit Mixer-Settler. Die drei Module ließen sich über MTP (Module Type Package) und die Software zenon (CopaData) schnell und einfach orchestrieren und kommunizierten danach sehr robust miteinander. Die mitgelieferte Programmierung der Module enthält sinnvolle Grundfunktionen, z.B. dass die Dosierung in den Mixer-Settler nur starten kann, der Rührer läuft und die Ventile geöffnet sind. Ebenfalls stoppt die Dosierung automatisch, wenn die Flüssigkeitsvorlagen leer sind. Die Ventilsteuerung agiert dabei völlig automatisch entsprechend der gewählten Funktion. Diese Voreinstellungen machen es dem Nutzer einfach, das System schnell in Betrieb zu nehmen und sicher zu betreiben.

Wir konnten den Apparat mit einem betriebsnahen Stoffsystem testen. Die Extraktionsleistung wurde mit begleitender Analytik bewertet und die Phasentrennung konnte optisch bewertet werden. Der Aufbau einer Mulmschicht kann ebenfalls in diesem Apparat verfolgt werden. Auch für die Bereitstellung größerer Mengen an extrahierten Proben für Abwasseruntersuchungen stellt dieser Mixer-Settler einen Mehrwert dar. Durch die einfache Orchestrierung der Module und Bedienung ist das System auch für weniger erfahrene Bediener geeignet. Für Sonderkonfigurationen konnte die Firma Fink immer schnell kompetente Lösungen vorschlagen und implementieren.

F. Stehmann
Crop Science, Bayer AG

#MTP #PEA #Dosierung #Pumpen #CopaData

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englisch version translated by ChatGPT

For publication in Fink Chem+Tec:
08.11.2024
**Mixer-Settler Based on MTP**

In the chemical production of crop protection agents, wastewater is generated that must be suitably pretreated before being discharged to a wastewater treatment plant. An energy-saving method for this pretreatment is, for example, solvent extraction. This can be scaled from laboratory to production scale with minimal effort using conventional stirred tanks, provided this step is implemented as a batch process. However, continuous mixer-settlers are significantly more popular at production scale since they require less intensive supervision during operation.

Nevertheless, mixer-settlers are rarely part of the standard equipment at laboratory (<2L working volume) or miniplant scale (<20L working volume). As a result, both the necessary equipment and know-how for conducting scale-up experiments are often lacking.

At Bayer’s Crop Science Division in Dormagen, we tested such a mixer-settler at miniplant scale (>160 mL/min throughput). The setup consists of two dosing modules, each equipped with a Fink pump, and an extraction module with a mixer-settler. These three modules were quickly and easily orchestrated using MTP (Module Type Package) and zenon software (CopaData), which allowed for robust communication between them. The pre-programmed module functions include practical basic features, such as ensuring dosing into the mixer-settler only starts when the stirrer is running, and the valves are open. Dosing also stops automatically when the liquid reservoirs are empty. The valve control operates fully automatically according to the selected function. These presets simplify the system’s setup and enable safe operation.

We tested the apparatus with a process-relevant system and evaluated the extraction performance with accompanying analytics. The phase separation was assessed visually, and the development of an emulsion layer could also be monitored using this device. Additionally, this mixer-settler provides added value for generating larger quantities of extracted samples for wastewater studies. Its straightforward module orchestration and ease of operation make the system suitable for less experienced operators. For special configurations, Fink was always able to propose and implement quick, competent solutions.

F. Stehmann
Crop Science, Bayer AG