BORSIG Membrane Technology GmbH
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Pervaporation - powered by DeltaMem

Pervaporation

Pervaporation ist ein Membranverfahren, das die Entwässerung von Lösemittelströmen ohne Abhängigkeit von Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichten ermöglicht. Das Trennprinzip basiert auf einer hohen Wasseraffinität des Membranmaterials. Wasser wird an der Membranoberfläche adsorbiert und permeiert durch die Membran.

Der Prozess kann je nach Eingangsmedium und Prozessbegebenheiten mit einem flüssigen (Pervaporation) oder mit einem dampfförmigen Eingangsstrom (Dampfpermeation) betrieben werden. Beide Varianten können entweder im Batchbetrieb oder kontinuierlich gefahren werden.

Pervaporation ist ein etabliertes Verfahren von unserem strategischen Partner DeltaMem, Schweiz, zur Abtrennung von Wasser oder Methanol aus Lösemittelgemischen insbesondere wenn Azeotrope vorliegen.

Anwendungen

Ethanol wird als Lösemittel in Prozessen der Pharma- und Lebensmittelindustrie sowie in der Feinchemie eingesetzt. Um das verwendete Ethanol wieder in den Prozess zurückzuführen, muss der Wassergehalt im Lösemittel reduziert werden. In Hybridanlagen aus Destillation und Dampfpermeation können ohne den Einsatz zusätzlicher Schleppmittel oder Molekularsieben Wassergehalte von 0.3 wt-% erzielt werden.

Für die Herstellung von „Bio“-Kraftstoffen wird als Ausgangsstoff Ethanol mit geringen Wassergehalten benötigt. Mit PERVAPTM Anlagen können Wassergehalte von 0.3 wt-% realisiert werden.

IPA wird als Lösemittel in Produktionsprozessen in der Feinchemie und Pharmaindustrie, z.B. zur Synthese und Aufreinigung von Pharmaka, eingesetzt. Das verwendete IPA enthält Wasser und Verunreinigungen, die zur Wiederverwertung des Lösemittels abgetrennt werden müssen.

PERVAPTM Dampfpermeation kann als Hybridverfahren zusammen mit einer vorgeschalteten Verdampfungseinheit zur Aufbereitung des IPA Prozessstroms eingesetzt werden.

Bei der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe (APIs) werden verschiedene Lösemittel verwendet. Diese Lösemittel müssen nach ihrem Einsatz zur Wiederverwendung von Wasser befreit werden.

Mehrzweck - PERVAPTM  Anlagen werden für die Dehydrierung verschiedener Lösemittel wie Ethanol, Isopropanol, Aceton, Tetrahydrofuran (THF), Methylethylketon (MEK) oder Ethylacetat ausgelegt. Dies ermöglicht die Aufbereitung der genannten Lösemittel mit derselben Membran und Anlage.

In dem zweiten Schritt der Polyvinyl Alkohol (PVA) Herstellung werden große Mengen Methylacetat-Methanol produziert.

In konventionellen Verfahren wird zur Abtrennung von Methanol aus dem Methylacetat-Gemisch die extraktive Destillation als Trennverfahren eingesetzt.

Durch die Kombination einer Destillationseinheit mit PERVAPTM  kann der Gesamtprozess signifikant vereinfacht und der zusätzliche Einsatz von Chemikalien vermieden werden.

In der Trimethylboratherstellung wird das Reaktionsgemisch destilliert, dabei entsteht als Kopfprodukt der Kolonne ein Trimethylborat-Methanol Azeotrop.

In konventionellen Prozesse wird das Azeotrop in einem aufwendigen Laugenprozess ausgewaschen und einem weiteren Destillationsschritt zugeführt.

Die Implementierung eine BORSIG Vapour Permeation Unit mit DeltaMem PERVAPTM Technologie zwischen den zwei Destillationsschritten ist heutiger Stand der Technik und führt zu einem verbesserten Prozess mit einem Endprodukt, dass keine Salzverunreinigungen enthält.

Vorteile

  •  Aufbrechen von azeotropen Gemischen mit Wasser oder Methanol
  • Geringerer Energieverbrauch im Vergleich zu energieintensiven Prozessen wie z.B. Schleppmitteldestillation oder Druckwechseldestillation
  • Kein Einsatz von zusätzlichen Chemikalien oder Schleppmitteln
  • Geringer Platzbedarf (ermöglicht den Einbau in bestehende Produktionsgebäude)
  • zur Kapazitätserweiterung bestehender Destillations- bzw. Dehydrierungsprozessen

Prozess

Der flüssige Eingangsstrom in die BORSIG Pervaporation Unit powered by DeltaMem wird in einem Wärmetauscher vorgewärmt und zur PERVAPTM Membran geführt. Die Verunreinigung (Wasser oder Methanol) wird an der hydrophilen Membranoberfläche adsorbiert und permeiert durch die Membran. Die Triebkraft ist die Partialdruckdifferenz über die Membran, die durch das auf der Permeatseite angelegte Vakuum verstärkt wird. Das Wasser, das durch die Membran permeiert, auch „Permeat“ genannt, verdampft an der Membranunterseite und wird im Anschluss in dem Permeatkondensator  kondensiert. Das aufgereinigte Lösemittel bleibt auf der Membranoberseite und wird als „Retentat“ an den Kunden zurückgegeben.

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Organic Solvent Nanofiltration

One of our innovative membrane technologies is Organic Solvent Nanofiltration (OSN), a new separation technology for the treatment of liquid process streams in the molecular range. OSN is a pressure driven process
that operates at moderate or ambient temperatures. The separation takes place in the liquid phase. No phase transition is required for efficient separation.