EKATO

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Engineering

Mechanisch sicher, robust und zuverlässig

Heutzutage ist eine mechanisch sichere, robuste und zuverlässige Auslegung von Rührwerken oder Anlagen eine Grundvoraussetzung für einen wirtschaftlichen und störungsfreien Betrieb. Die Anforderungen an die mechanische Auslegung der Ausrüstung sind enorm gestiegen, nicht zuletzt aufgrund der stetig zunehmenden Größe von Anlageneinheiten. Genau diesen Herausforderungen stellen wir uns bei EKATO!
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Die leistungsstärksten Rührwerke der Welt

In den letzten Jahrzehnten gab es in der Prozessindustrie einen massiven Trend zur Herstellung größerer Anlageneinheiten und zur Vergrößerung des Maßstabs von Ausrüstungen, um die Vorteile von „Skaleneffekten“ zu erzielen. Das Verfolgen des Ansatzes der „Skaleneffekte“ führt zu Kostenvorteilen. Mit zunehmender Größe der Ausrüstung sinken die Produktionskosten pro Einheit des Abtriebs. Dies geht häufig mit der Reduzierung von Produktionslinien und durch Prozesswachstum, d. h. höhere Produktivität und Ausbeute, einher. Dies lässt sich insbesondere in der Petrochemie-, Kunststoff- und Polymerindustrie, in der Hydrometallurgie oder bei industriellen Fermentern in der Biotechnologie beobachten. In einigen dieser Industriezweige haben sich die Reaktorvolumen seit den 1990er Jahren um den Faktor zehn erhöht.

EKATO arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, um die nächste Generation von Industrieanlagen zu entwickeln, und entwickelt gemeinsam mit ihnen die entsprechenden Rührwerkstechnologielösungen, bestehend aus Rührwerken und den entsprechenden Reaktorauslegungen.

Was sind die Herausforderungen der Skalierung?

Die größte Herausforderung liegt in der Übertragung der Auslegung vom Pilotmaßstab auf eine volumetrisch oft 100- bis 1.000-mal größere Weltmaßstabsanlage. Basierend auf den Testergebnissen führen unsere Experten eine zuverlässige, sichere Modellumrechnung nicht nur verfahrenstechnisch, sondern auch mechanisch durch. Dies wird oft durch entsprechende CFD-Analysen unterstützt. Die Auslegung von Rührwerk und Reaktor für solche Anlagen muss höchsten Belastungen standhalten, um unseren Kunden maximale Betriebssicherheit zu garantieren. Zu diesem Zweck werden Finite-Elemente-Berechnungen verschiedener Komponenten, aber auch des Gesamtsystems aus Rührwerk und Reaktor, vor der Konstruktion getestet, um eine maximale Lebensdauer der Ausrüstung zu gewährleisten.

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Entsprechend ihrer Bedeutung hat die Finite-Elemente-Methode (FEM) inzwischen Eingang in nahezu alle denkbaren physikalischen Disziplinen gefunden. Die wichtigsten Methoden im Bereich der Rührtechnik, die von EKATO durchgeführt werden können, sind:

  • Strukturmechanische Berechnungen (Betriebsfestigkeit, Verformungen)
  • Modal-/Schwingungsanalysen zur Beurteilung von Resonanzgefahren
  • Thermische Berechnungen
  • Fluid-Struktur-Kopplung (Anregungsfrequenzen, Eigenschwingungszahl, Dämpfung durch Fluid im Behälter)

Neben den typischerweise statischen Belastungen durch Prozessdruck und -temperatur unterliegen Rührbehälter und deren Einbauten hohen zyklischen Beanspruchungen, die durch das Rührwerk erzeugt werden.

Die leistungsstärksten Rührwerke

Rührwerke mit einer Antriebsleistung von bis zu 4.000 kW, Rührwerksdurchmessern von über 6 m oder Wellendurchmessern von über 500 mm sind für EKATO keine Seltenheit. Das Gesamtgewicht solcher Rührwerke übersteigt oft 100 Tonnen. Diese Dimensionen führen zu enormen statischen und dynamischen Belastungen. Dies erfordert eine noch präzisere und zuverlässigere Berechnung der auf den gesamten Behälter, seine Einbauten und die tragende Struktur wirkenden Kräfte. EKATO kann auf jahrzehntelange Erfahrung auf diesem Gebiet zurückgreifen, in dem die Berechnungsmethoden ständig weiterentwickelt werden.

Rührreaktoren – aus einer Hand

Eine Herausforderung bei der Auslegung von Rührreaktoren ist die Abstimmung der Grenzflächen zwischen Rührwerk, Behälter und den für den Prozess notwendigen zugehörigen Einbauten. Oft werden diese einzelnen Komponenten von verschiedenen Herstellern geliefert, was leicht zu Abstimmungs- und Informationsproblemen führen kann. Aus Gründen der Produktivität und Wirtschaftlichkeit ist es sinnvoll, nicht nur das Rührwerk an einen vordefinierten Behälter anzupassen, sondern gemeinsam mit dem Anlagenbetreiber und Ausrüstungshersteller ein optimales Gesamtkonzept zu erarbeiten.

EKATO bietet erweiterte Engineering-Dienstleistungen und einen erweiterten Lieferumfang, um den Kunden einen effizienten und reibungslosen Projektablauf mit möglichst wenigen Grenzflächen zu garantieren. Neben den Rührwerken kümmern wir uns auch um die zugehörige Verfahrenstechnik, wie Wärmeaustauscher, Leitbleche, optimale Positionen der Zu- und Ablaufleitungen sowie um das Behälter-Engineering – alles aus einer Hand.

Unsere Projektingenieure koordinieren die Grenzflächen während des gesamten Projekts, von der Fertigung und Vormontage über die Lieferung bis hin zur Inbetriebnahmeunterstützung und Schulung.

Prozessanlagen / -einheiten

Der Bau und die Auslegung kompletter Prozessanlagen erfordern ein perfektes Zusammenspiel zwischen den Disziplinen Verfahrenstechnik, Automatisierung und Engineering. Basierend auf Kennzahlen und Prozessvariablen, die in Machbarkeitsstudien und Prüfungen ermittelt wurden, werden Anlagenkomponenten mit wissenschaftlich fundierten Skalierungsmethoden (Modellumrechnung) ausgelegt, Anforderungen identifiziert und zu einer vollständig funktionsfähigen Anlage zusammengeführt. Die Auslegung der Anlage bzw. der Komponenten selbst umfasst auch Methoden wie CFD-Analysen und FEM-Berechnungen, um Anlagenfunktionalität und -sicherheit zu gewährleisten. Die Automatisierung spielt eine zentrale Rolle beim optimalen Zusammenspiel der Prozessanlagen. Diese kombiniert die Aktoren und Sensoren der Anlagen entsprechend den Prozessanforderungen und Kundenbedürfnissen. Der Automatisierungsgrad reicht vom halbautomatischen Betrieb bis hin zu vollautomatischen Prozessen mit Rezeptsteuerung, Datenerfassung und der Dokumentation der Charge (BatchRecord). Integrierte Anlagen werden für Prozesse in den Bereichen SOLIDMIX und UNIMIX gebaut. SOLIDMIX deckt die Prozesse Feststofftrocknung und Feststoffmischung ab, während UNIMIX Lösungen zur Herstellung suspensions- oder emulsionsbasierter Produkte im niedrigen bis hohen Viskositätsbereich bietet. Das Spektrum der Prozessanlagen reicht von vorkonstruierten Lösungen (kurze Lieferzeiten) für spezifische Produkte unserer Kunden bis hin zu maßgeschneiderten Lösungen, in denen spezifische Prozess- und Kundenanforderungen umgesetzt werden.

Anlagenplanung und -bau

Im Bereich Prozessanlagen bietet EKATO als Entwicklungs- und Engineering-Partner für Prozessanlagen auf Basis von Rührprozessen ein umfassendes Service- und Ausrüstungspaket. Mit praktischem Spezialwissen und innovativen Methoden aus der Verfahrens- und Apparatetechnik bietet EKATO Konzeptplanung, Basic Engineering, Ausführung, Beschaffung und Lieferung sowie Montage und Inbetriebnahme der Anlage.

Konzeptplanung

In der Konzeptphase des Engineerings definiert EKATO die wesentlichen Prozessschritte im Rahmen von Prozessanalysen sowie Massen- und Energiebilanzen. Bei Bedarf führt EKATO Prüfungen in eigenen hochkorrosionsbeständigen Labor- und Pilotapparaten durch, in denen Betriebsbedingungen bis 100 bar und 300 °C möglich sind. Die erforderliche Modellumrechnung auf den Betriebsmaßstab basiert auf 80 Jahren Expertise. Die so entwickelten Prozesskonzepte werden von unseren Spezialisten hinsichtlich der Machbarkeit geprüft, und es wird eine erste grobe Kostenschätzung erstellt.

Basic Engineering

In der Basic-Engineering-Phase interpretiert EKATO dann die Hauptapparate in interdisziplinären Projektteams technisch und mechanisch und definiert die Versorgungseinrichtungen sowie das Steuerungs- und Überwachungskonzept. Ein HAZOP wird gemeinsam mit dem Kunden durchgeführt. Begleitet von weiteren Risikoanalysen werden das R&I-Fließbild und das Anlagenlayout schrittweise entwickelt. Mit Abschluss des Basic Engineerings wird die Anlage dann auf wenige Prozentpunkte genau kostenmäßig bewertet.

Detail Engineering

In der Detaillierungsphase spezifiziert das EKATO-Projektteam dann die Ausrüstung, Armaturen und Instrumente im Detail und klärt deren Grenzflächen. Auf Wunsch werden diese auch von EKATO geliefert. In diesem Fall übernimmt EKATO die gesamte Auftragsabwicklung mit technischer, qualitativer und terminlicher Überwachung bei den Komponentenlieferanten und -herstellern.

Montage und Inbetriebnahme

EKATO führt die mechanische, hydraulische und elektrische Vormontage der Anlage, des Skids oder der Systemkomponenten sowie die notwendigen Probeläufe und Funktionstests (FAT) durch. Die Endmontage vor Ort und die Verrohrung werden von erfahrenen Praktikern geplant und organisiert und je nach Montageort und Umfang durch internes oder externes Personal umgesetzt. Unsere Inbetriebnahmeingenieure betreuen die Anlage bis zum Nachweis der geforderten Prozessergebnisse.

Zusammenfassung

Mit diesem umfassenden Dienstleistungs- und Ausrüstungsangebot bietet EKATO Teil- oder Komplettlösungen von der Idee bis zur technisch und wirtschaftlich fundierten Lösung. Durch Pilotierung und langjährige Erfahrung in der Modellumrechnung verfahrenstechnischer Ausrüstungen bietet EKATO dem Kunden Prozessgarantien und liefert hochwertige Produktionsanlagen.

Engineering-Kontaktformular

EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH (EKATO RMT)

Schwerpunkt: Hochleistungs-Rührwerke, Reaktor-Rührwerke, Prozessanlagen, Gleitringdichtungen
Typische Anwendungen:

  • Chemische Industrie (Spezial-, Polymer-, Massenchemikalien)
  • Pharmaindustrie
  • Hydrometallurgie
  • Rauchgasentschwefelung
  • Biotechnologie
  • Farben und Lacke

Produkte & Dienstleistungen:

  • Kundenspezifische Rührwerke und Rührorgane
  • Reaktor-Rührwerke (z. B. Koaxial-, Magnetrührwerke)
  • Gleitringdichtungen und Dichtungsversorgungssysteme
  • Prozess- und Pilotanlagen
  • CFD/FEA-Simulationen, Modellumrechnung, Engineering-Support
  • Globales Servicenetzwerk einschließlich Wartung, Schulung, Ersatzteilmanagement

EKATO Systems GmbH

Schwerpunkt: Vakuum-Prozessanlagen für Flüssigkeiten und Feststoffe (UNIMIX & SOLIDMIX)
Typische Anwendungen:

  • Kosmetikindustrie
  • Pharmaindustrie
  • Lebensmittelindustrie
  • Chemieindustrie

Produkte & Dienstleistungen:

  • UNIMIX: Vakuum-Prozessmischer für flüssige bis hochviskose Produkte
  • SOLIDMIX: Feststoffmischer und Trockner für Pulver und Granulate
  • Labor- und Pilotanlagen (3–1.000 Liter)
  • GMP-konforme schlüsselfertige Lösungen einschließlich Automatisierung
  • Prozessberatung, Entwicklung, Modellumrechnung, Inbetriebnahme, Wartung

EKATO Fluid GmbH

Schwerpunkt: Standardisierte, kosteneffiziente Industrierührwerke
Typische Anwendungen:

  • Chemieindustrie
  • Farben und Lacke
  • Biotechnologie
  • Biokraftstoffe
  • Pharmazeutika
  • Kosmetik
  • Wasser und Abwasser
  • Lebensmittelindustrie
  • Zellstoff und Papier
  • Düngemittel

Produkte & Dienstleistungen:

  • Rührwerke mit Obeneintritt und Seiteneintritt (z. B. EM 2000, ES 2000, MD/SD)
  • Lösungen für Lagertanks, offene und geschlossene Behälter
  • Einfache Gleitringdichtungen
  • Kurze Lieferzeiten, hohe Wirtschaftlichkeit
  • Inbetriebnahme und Service vor Ort

Was bedeutet „Anzahl der Dichtflächen“?

Einfachwirkende Gleitringdichtungen
Diese Dichtungen haben eine Dichtfläche und dichten nur in eine Richtung ab. Sie sind in der Auslegung in der Regel einfacher und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Druck nur von einer Seite anliegt.

Doppeltwirkende Gleitringdichtungen
Diese Dichtungen haben zwei Dichtflächen und können in beide Richtungen abdichten. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen der Druck von beiden Seiten kommen kann oder eine höhere Dichtleistung erforderlich ist.

Dreifachwirkende Gleitringdichtungen
Diese sind weniger verbreitet und werden in spezialisierten Anwendungen eingesetzt, die eine komplexere Dichtanordnung erfordern. Sie bieten zusätzliche Dichtflächen oder Mechanismen, um auch in besonders anspruchsvollen Umgebungen eine zuverlässige Abdichtung sicherzustellen.