Flüssig-Flüssig-Extraktion

Die Flüssig-Flüssig-Extraktion, auch Lösungsmittel (Solvent)-Extraktion genannt, ist ein selektives Trennverfahren, das auf der unterschiedlichen Löslichkeit eines Stoffes in zwei unlöslichen Phasen (Beispiel Benzin/Wasser) beruht.

Durch die Zugabe eines Lösungsmittels kann im Zuge des Extraktions-Prozesses innerhalb einer entsprechenden Anlage ein Extrakt sowie ein Raffinat gewonnen werden. Mittels Mischen löst das Lösungsmittel Teile des Produktes aus der Flüssigkeitslösung heraus. Anschließend wird dieses Extrakt erneut behandelt und vom Lösungsmittel separiert - zurück bleiben das reine Produkt und das wiedereinsetzbare Lösungsmittel.

25 Jahre Verfahrenstechnik für unsere Kunden - die Schulz+Partner GmbH unterstützt Sie in allen Belangen der Verfahrenstechnik. Ob Destillationsanlage, Flüssig-Flüssig Extraktion oder ein anderes Anliegen - setzen Sie sich gerne mit uns in Kontakt und lassen Sie sich beraten!

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Flüssig-Flüssig-Extraktion - Die Eckpunkte des Verfahrens

Die Flüssig-Flüssig-Extraktion eignet sich insbesondere zur Verarbeitung großer Mengen an Stoffen. Diese sind mit kostengünstigen Apparateabmessungen problemlos realisierbar. Der Energieaufwand für die eigentliche Extraktion ist normalerweise vernachlässigbar gering, da einerseits meist bei Umgebungstemperatur gearbeitet wird und andererseits das Lösungsmittel ohne wesentlichen Energieaufwand seine Wirkung entfaltet.


Im Anschluss an eine Flüssig-Flüssig-Extraktion ist jedoch meist eine Regenerationsstufe erforderlich. Bei dieser Rektifikation werden Extrakt und Extraktionsmittel voneinander gelöst, wobei letzteres typischerweise in den Prozess zurückgeführt wird. Zusätzlich muss häufig auch die anfallende Raffinatphase einer Nachbehandlung zugeführt werden, da sie ebenfalls einen gewissen Anteil an gelöstem Extraktionsmittel enthält.


In Sonderfällen kann die Regeneration durch eine Rückextraktion (z.B. Metallextraktion) mit Säuren, Laugen oder einer Reaktionslösung mit entsprechend geringem Energieaufwand realisiert werden.
Die Wahl des geeigneten Extraktionsmittels richtet sich demnach nicht nur nach der Extraktionsselektivität, sondern ebenso nach der einfachsten und energetisch sparsamsten Regenerationsmöglichkeit des Extraktionsmittels.

    Die Flüssig-Flüssig-Extraktion - Alle Vorteile in Stichpunkten

  • Sehr große Durchsatzmengen möglich

Mit nur vergleichsweise geringem Energieaufwand können Mengen von 100.000 m³/h und mehr verarbeitet werden (Beispiel Erdölindustrie Aromaten/Aliphaten-Trennung).

  • Selektive Trennung

Die Flüssig-Flüssig Extraktion ist bei vielen Stoffen ein deutlich verlässlicheres und weniger aufwendiges Verfahren, als etwa die Nutzung einer Retifikationskolonne (Beispiel Herstellung von wasserfreiem Pyridin).

  • Thermisch schonende Behandlung

Da die Extraktion meist auf Raumtemperatur stattfindet, werden auch wärmeempfindliche Stoffe durch die Flüssig-Flüssig-Extraktion nicht belastet (Beispiel Vitaminherstellung).

  • Geeignet für Abtrennung kleiner Gehalte

Selbst bei höhersiedenden Stoffen mit relativ kleinen Extraktionsmittelmengen lässt sich die Flüssig-Flüssig-Extraktion ideal zur Anwendung bringen (Beispiel Phenol aus Abwasser).

Flussdiagramm: Einsatz der Flüssis-Flüssig-Extraktion

Flussdiagramm: Einsatz der Flüssis-Flüssig-Extraktion

Geeignete Kolonnen für die Flüssig-Flüssig-Extraktion

FUNKTION

Die gerührte Extraktionskolonne ist wie kein anderer Apparatetyp universell und für praktisch alle Arten von Flüssig-Flüssig-Extraktion einsetzbar. Mit der Einschränkung, dass der Dichtunterschied der beiden Phasen minimal 0,05 kg/m3 betragen muss und dass die Neigung zur Emulsionsbildung nicht allzu groß sein darf, sodass eine schonende Rührung möglich ist.


Entscheidende Vorteile der gerührten Extraktionskolonnen

  • Anpassung der Stufen- und Rührergeometrie an die stofflichen und betrieblichen Prozessgegebenheiten
  • Optimale Tropfengröße mit variabler Rührerdrehzahl definiert einstellbar
  • Unempfindlich gegenüber Feststoffanteil
  • Wahlweise kann sowohl die schwere, als auch die leichte Phase dispergiert werden 

Der mechanisch einfache Aufbau zusammen mit der extrem kleinen Rührerdrehzahl ermöglicht

  • minimale Apparatekosten
  • minimale Betriebskosten
  • minimaler Energieaufwand
GERÜHRTE KOLONNEN
Extraktionskolonne isoliert mit Antrieb

Extraktionskolonne isoliert mit Antrieb

Vergleich Dispersion von leichter und schwerer Phase

Vergleich Dispersion von
leichter und schwerer Phase

Sichere Skalierbarkeit der Leistung für Ihr Unternehmen


Die sichere Übertragbarkeit der Ergebnisse vom kleinen Versuchsmaßstab auf große Industriekolonnen ist ein weiterer wichtiger Vorteil der gerührten Kolonne. Die Dispergier- und Fördereigenschaften der Rührer folgen eindeutigen, bekannten Gesetzmäßigkeiten, die sowohl für kleine (ab Kolonnendurchmesser 150 mm) als auch große Abmessungen gültig sind. Tropfengröße und Axialvermischung in Abhängigkeit der Rühr-Intensität sowie der Stufengeometrie sind in zahlreichen Messreihen ermittelt worden.

SICHERER SCALE-UP

Vergleich unterschiedlicher Öffnungsquerschnitte
in der Rührkammer

Flüssig-Flüssig-Extraktion - Verschiedene Kolonnen aus unserer Fertigung

EXTRAKTIONSKOLONNE TYP AME (AME 500-30S)

STANDARDAUSFÜHRUNG FÜR UNIVERSELLEN EINSATZ

Typenbezeichnung
MSCX 500-30 S


Eigenschaften der Kolonne: 


  • Universell einsetzbar
  • 500 mm Kolonnendurchmesser
  • 30 Anzahl Rührstufen

F Flanschausführung
S Selbsttragende Kolonne
G Glasmantel

CAD-Modell Typ AMES 400-24

Dieser Apparatetyp zeichnet sich durch Anpassungsmöglichkeiten der Rühr-stufengeometrie aus. Für die je nach Prozess sehr stark unterschiedlichen Stoff- und Betriebsdaten, kann die entsprechende optimale Stufengeometrie gewählt werden.

Vorgegebene Stoff- und
Betriebsdaten


  • Produktzusammensetzung
  • Durchsatzmenge
  • Dichte
  • Viskosität
  • Grenzflächenspannung


Anpassbare Geometrie- Parameter 

  • Stufenhöhe
  • Rührerdurchmesser
  • Rührerblatthöhe
  • Stauscheibenquerschnitt

Anpassbare Betriebsparameter 

  • Rührerdrehzahl variabel mit Frequenzumwandler
  • Betriebstemperatur


Abhängigkeit zwischen Rührerdrehzahlund Durchsatzmenge

Die Rühreinheit (Welle mit Rührern und Stauscheiben) kann ohne Demontage der äußeren Einbaukonstruktion als Ganzes am oberen Ende der Kolonne ein- und ausgebaut werden.


Rührwellenabdichtung
Ausführung der Rührwellenabdichtung
standardmäßig mit doppelter
Gleitringdichtung und zugehöriger
Sperrdruckeinheit.

Innere Lagerung
Standardmäßig aus Hartmetall
SiC/WoC

Rühreinheit Extraktionskolonne

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Typenbezeichnung
MSCX 500-30 S


500 Kolonnendurchmesser mm
30 Anzahl Rührstufen


F Flanschausführung
S Selbsttragende Kolonne
G Glasmantel

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Die Mixer-Settler-Kolonne ist eine vertikal angeordnete Mixer-Settler- Batterie. Im Gegensatz zu einer normalen Mixer-Settler-Kolonne werden alle Rührer über eine gemeinsame zentrale Welle und mit nur einem Getriebemotor angetrieben.


Bevorzugte Anwendung

  • Extraktionssysteme mit extrem langsamem Stoffaustausch, häufig mit parallel laufender Reaktion (z.B. Metallextraktion) Verweilzeit > 2 min pro Stufe


Extreme Phasenverhältnisse

  • Analog zur Arbeitsweise der Mixer-Settler-Batterie folgt nach jeder Stufe eine vollständige Dekantation der beiden Phasen.
MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Abhängigkeit zwischen Rührerdrehzahl und Durchsatzmenge

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Typenbezeichnung
MSCX 500-30 S


500 Kolonnendurchmesser mm
30 Anzahl Rührstufen


F Flanschausführung
S Selbsttragende Kolonne
G Glasmantel

Die Mixer-Settler-Kolonne ist eine vertikal angeordnete Mixer-Settler- Batterie. Im Gegensatz zu einer normalen Mixer-Settler-Kolonne werden alle Rührer über eine gemeinsame zentrale Welle und mit nur einem Getriebemotor angetrieben.


Bevorzugte Anwendung

  • Extraktionssysteme mit extrem langsamem Stoffaustausch, häufig mit parallel laufender Reaktion (z.B. Metallextraktion) Verweilzeit > 2 min pro Stufe


Extreme Phasenverhältnisse

  • Analog zur Arbeitsweise der Mixer-Settler-Batterie folgt nach jeder Stufe eine vollständige Dekantation der beiden Phasen.
MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Abhängigkeit zwischen Rührerdrehzahl und Durchsatzmenge

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX (MSCX 500-30 S)

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Typenbezeichnung
MSCX 500-30 S


Eigenschaften der Kolonne:

  • 500mm Kolonnendurchmesser
  • 30  Rührstufen


F Flanschausführung
S Selbsttragende Kolonne
G Glasmantel

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Die Mixer-Settler-Kolonne ist eine vertikal angeordnete Mixer-Settler- Batterie. Im Gegensatz zu einer normalen Mixer-Settler-Kolonne werden alle Rührer über eine gemeinsame zentrale Welle und mit nur einem Getriebemotor angetrieben.


Bevorzugte Anwendung

  • Extraktionssysteme mit extrem langsamem Stoffaustausch, häufig mit parallel laufender Reaktion (z.B. Metallextraktion) Verweilzeit > 2 min pro Stufe


Extreme Phasenverhältnisse

  • Analog zur Arbeitsweise der Mixer-Settler-Batterie folgt nach jeder Stufe eine vollständige Dekantation der beiden Phasen.
MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Abhängigkeit zwischen Rührerdrehzahl und Durchsatzmenge

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Typenbezeichnung
MSCX 500-30 S


500 Kolonnendurchmesser mm
30 Anzahl Rührstufen


F Flanschausführung
S Selbsttragende Kolonne
G Glasmantel

MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Die Mixer-Settler-Kolonne ist eine vertikal angeordnete Mixer-Settler- Batterie. Im Gegensatz zu einer normalen Mixer-Settler-Kolonne werden alle Rührer über eine gemeinsame zentrale Welle und mit nur einem Getriebemotor angetrieben.


Bevorzugte Anwendung

  • Extraktionssysteme mit extrem langsamem Stoffaustausch, häufig mit parallel laufender Reaktion (z.B. Metallextraktion) Verweilzeit > 2 min pro Stufe


Extreme Phasenverhältnisse

  • Analog zur Arbeitsweise der Mixer-Settler-Batterie folgt nach jeder Stufe eine vollständige Dekantation der beiden Phasen.
MIXER-SETTLERKOLONNE TYP MSCX

Abhängigkeit zwischen Rührerdrehzahl und Durchsatzmenge

MEHRKAMMERREAKTOREN
TYP MCR

Für die kontinuierliche Durchführung von Reaktionen für homogene und heterogene Systeme

  • Entspricht funktionell einer vielstufigen Rührkessel-Kaskade

Versuchskolonnen für Flüssig- Flüssig- Extraktion (AME 500-30 G)

EXTRAKTIONSKOLONNEN MIT GLASMANTEL
FÜR LABOR - PILOT - PRODUKTION

Bei Versuchsarbeiten ist die Beobachtung der Extraktionsvorgänge besonders wichtig. Ein Glasmantel ist deshalb unumgänglich. 

Die Standard-Ausführung für die Glasteile/ Flansche entspricht der QVFNorm (Borosilikatglas). Ausführungen nach anderen Normen sind ebenfalls lieferbar.


Werkstoffe der Einbauten:
Rostfreie Stähle, Hastelloy, Titan, Zirkon, Tantal, PTFE/GFK, PVDA, Kunststoffe allgemein, Kunststoffbeschichteter Stahl

Typenbezeichnung
AME 500-30 G


Eigenschaften der Kolonne: 


  • 500 Kolonnendurchmesser mm
  • 30 Anzahl Rührstufen


G Glasmantel


Modulare Versuchskolonnen

  • Kolonnendurchmesser
    Alle üblichen Größen von
    DN50 bis DN1000
EXTRAKTIONSKOLONNEN MIT GLASMANTEL FÜR LABOR - PILOT - PRODUKTION
Schema Miet-Extraktionskolonne DN150 mit Glasmantel und Einbauten (1.4435)

Schema Miet-Extraktionskolonne DN150 mit Glasmantel und Einbauten (1.4435)

Modularer Aufbau

Test-Kolonnen in DN50, DN80, DN100 und DN150 sind in der Höhe frei wählbar durch Zusammenbau einer beliebigen Anzahl Schüsse, je 10 Rührstufen

Pilotanlage in Miete
Für Versuche zur Ermittlung der Auslegungsdaten für eine größere Industriekolonne stellen wir unseren Kunden eine vollständig ausgerüstete Pilotanlage auf Mietbasis für Versuche vor Ort zur Verfügung.


Kolonne DN150
Ausführung: Glas/1.4404
mit Ex-Antrieb (Drehzahl regulierbar), Dosierpumpen, Durchfl ussmesser, Gestell.

Versuchskolonne Typ AME 150-40 G

Versuchskolonne Typ AME 150-40 G

Mixer- Settler (MSB 150-3 G)

Eigenschaften: 

  • Unterschiedliche Bauformen 
  • Kompakte, platzsparende Bauweise
  • Einzelstufen oder Batterien
  • 150 Gesamtinhalt 1500 l
  • 3 Stufen (Batterie)

G Glasmantel


Es sind Mixer mit Pump-mix-Turbine sowie zusätzlichem Dispergierrührer (Blatt-Rührer) erhältlich. Dank niedriger Drehzahl wird die Bildung feinster Tropfen verhindert und dadurch das erforderliche Settlervolumen reduziert.

MIXER-SETTLER

Typenbezeichnung
MSB 150 - 3 G


Bauformen und Werkstoffe

Kastenbauweise:
Einzelstufen oder mehrstufige
Batterien


Werkstoffe:
Alle üblichen Metalle,
Kunststoffe, GFK-Außenmantel mit
produktbeständigem Inliner


Typ MST
Rohrbauweise:
Speziell für Glas und Stahl-Email
Ausführung für höhere Betriebsdrücke


Typ MSV

Kesselbauweise:
Einstufig oder bis zu 4 Stufen für
höhere Betriebsdrücke

Mixer-Settler Typ MST 300

Mixer-Settler Typ MST 300

Pump-Mix-Turbine aus Mixer-Settler Typ MST 300

Pump-Mix-Turbine aus Mixer-Settler Typ MST 300

3-stufi ger Mixer-Settler Typ MSV 250-3

3-stufiger Mixer-Settler Typ MSV 250-3

Nach der Flüssig-Flüssig-Extraktion: Die Aufbereitung von Extraktionsgut und Raffinat

SCHULZ+PARTNER PLANT, BAUT
UND LIEFERT ANLAGEN FÜR DIE
EXTRAKT- UND RAFFINAT-AUFBEREITUNG

Zur Rückgewinnung des Lösungsmittels und Reinigung des Extrakts werden
nach der Extraktion beide Phasen weiteren Prozessschritten unterzogen:

  • Die Extraktphase durchläuft oft einen Waschprozess, bevor das Extraktionsmittel vom Extrakt getrennt und wieder zur Extraktionskolonne zurückgeführt wird.
  • Die Raffinatphase enthält immer geringe Mengen des Extraktionsmittels, so dass auch hier eine Nachbehandlung erforderlich ist.

Da das Extraktionsmittel dauernd im Kreislauf gefahren wird, sammeln sich im Verlauf der Zeit Verunreinigungen an, die unter Umständen den Prozess stören und deshalb entfernt werden müssen. Dazu wird ein kleiner Teilstrom kontinuierlich über eine Reinigungsstufe, z.B. einen Verdampfer, geführt.


Flüssig-Flüssig-Extraktion und viele weitere Verfahren - Schulz+Partner stehen an Ihrer Seite


  • Professionelle Planung und Betreuung  

Wir bieten seit mehr als 25 Jahren vielfältige Serviceleistungen rund um industrielle Anlagen und Geschäftsprozesse. Von der initialen Planung und den ersten Entwürfen bis zur Fertigstellung und zuverlässigen Wartung sind wir stets für Sie da. Von der Anlage zur Extrakt- und Raffinat-Aufbereitung bis zur leistungsfähigen Destillationsanlage fertigen wir immer professionell und nach Ihren Anforderungen.

  • Pilotanlage in Miete

Sie benötigen bereits im Vorfeld verlässliche Informationen über die Leistungsfähigkeit Ihrer späteren Anlage. Für entsprechende Versuche zur Ermittlung stellen wir unseren Kunden eine vollständig ausgerüstete Pilotanlage auf Mietbasis vor Ort zur Verfügung. Fragen Sie uns einfach an.


  • Schnelle Amortisierung Ihrer Investition 

In der Regel erfordert der Regenerationsteil einer Extraktionsanlage sowohl energetisch als auch bezüglich der Investitionskosten mehr als die eigentliche Extraktion. Die Investition in eine unserer Anlagen amortisiert sich jedoch in den meisten Fällen bereits innerhalb weniger Monate. Dafür sorgen auch unsere besonders energieeffizienten Systeme.

SCHULZ+PARTNER PLANT, BAUT UND LIEFERT ANLAGEN FÜR DIE EXTRAKT- UND RAFFINAT-AUFBEREITUNG

R+I Schema einer Extraktionsanlage mit Rück-Extraktion




Wünschen Sie eine Beratung zu unseren Anlagen oder haben Sie weiterführende Fragen bezüglich der Extraktion oder Kristallisation an uns? Von der Eindampfanlage bis zur Rektifikationskolonne konzipieren wir für unsere Kunden immer absolut individuelle Lösungen. Melden Sie sich hier bei Schulz+Partner und lassen Sie sich entsprechend beraten!

Rektifi zieranlage mit Dünnschichtverdampfung für die Lösungsmittel-Regeneration

Rektifizieranlage mit Dünnschichtverdampfung
für die Lösungsmittel-Regeneration

Rührwerksreaktor

Rührwerksreaktor