Ein Mixer-Settler ist keine Maschine, sondern eine Stufe: eine gerührte Kammer, in der zwei nicht mischbare Phasen in Kontakt gebracht werden, gefolgt von einer beruhigten Kammer, in der sie sich durch Schwerkraft trennen. Stufen werden im Gegenstrom hintereinandergeschaltet. Die Auslegung folgt aus vier Entscheidungen — Maßstab, Werkstoff, Misch-/Absetzverhältnis und Fertigungsart — und nicht aus einem Katalogmaß. Dieser Bereich deckt 100 mL bis 100 L pro Mischkammer ab, mit Misch-/Absetzverhältnissen von 1:3 oder 1:4 und fünf Werkstoffen.
Die vier Entscheidungen
| Entscheidung | Optionen in diesem Bereich | Was sie bestimmt |
|---|---|---|
| Maßstab | LX-MS-100 mL / 125 / 300 / 500 mL / 1 / 2 / 3 / 4 / 5 L / 15–100 L | Probevolumen im Labor; 10–100 L/h wässriger Zulauf in der Technikumsanlage |
| Werkstoff | Transparentes PMMA, transparentes PVC, PP, PPH, PTFE, Metalle | Phasengrenzfläche beobachten oder Chemikalien widerstehen |
| Verhältnis Mischer : Absetzer | 1:3 oder 1:4, Sonderausführungen auf Anfrage | Absetzgeschwindigkeit der tatsächlich erzeugten Dispersion |
| Fertigung | Klebung, Heißgasverschweißung, Spritzguss/Integralform, Metallschweißung | Ob eine Naht bei der Aufgabe zulässig ist |
Werkstoff ist ein Kompromiss aus Temperatur und Sichtbarkeit
Transparentes PMMA oder PVC ist die richtige Wahl für die Verfahrensentwicklung. Sie sehen, wo der Dispersionsband liegt, wie lange er zum Zusammenfallen braucht und ob sich eine Zwischenschicht (Crud) aufbaut — durch PP hindurch sehen Sie nichts davon. Die Grenze ist die Temperatur: Umgebungstemperatur bis etwa 60 °C mit PMMA/PVC, bis etwa 80 °C mit PP/PPH.
PP und PPH sind die Arbeitspferde für Technikum und kleine Produktionsstufen — verschweißt, also reparierbar, und bis 80 °C geeignet. PTFE ist für die Chemie, die alles andere angreift, und wird üblicherweise als kleine integralgeformte Stufe gekauft, nicht als große geschweißte Kammer, weil sich PTFE nicht ohne Weiteres zu einer dichten Naht verschweißen lässt.
Die Fertigungsart ist kein Detail. Klebung ist die Bauweise für PMMA- und PVC-Kammern und für wässrige Aufgaben bei Umgebungstemperatur völlig ausreichend; Heißgasverschweißung ist die Bauweise für PP/PPH-Kammern und hält bei 80 °C; die Integralform beseitigt die Naht vollständig und wird deshalb bei den kleinen PTFE- und PP-Stufen verwendet, bei denen eine Leckagestelle in der Ecke ein dauerhaftes Ärgernis wäre.
Warum der Absetzer drei- bis viermal so groß ist wie der Mischer
Der Mischer hat die Aufgabe des Stoffübergangs: er braucht genug Volumen, damit Tropfen entstehen und die Reaktion ablaufen kann — gemessen in Sekunden bis wenigen Minuten Verweilzeit. Der Absetzer hat die Aufgabe der Phasentrennung, und die wird von der Absetzgeschwindigkeit der Dispersion und damit von der verfügbaren horizontalen Fläche bestimmt, nicht allein vom Volumen. Ein Verhältnis von 1:3 oder 1:4 ist das praktische Ergebnis dieses Unterschieds. Zeigt ein Versuch eine langsame, schmierige Dispersion, steigt das Verhältnis oder der Durchsatz sinkt.
Deshalb wird der Durchsatz in L/h wässrigem Zulauf angegeben und mit „durch Versuche zu bestätigen“ versehen. Die begrenzende Stufe einer Kaskade ist fast immer der Absetzer, dessen Dispersionsband nicht schnell genug zusammenfällt — und keine Katalogangabe ersetzt einen Absetzversuch mit Ihrer eigenen Lösung.
Labor, Technikum oder kontinuierliche Anlage
- 100 mL – 5 L — Verfahrensentwicklung: O/A-Verhältnis, Stufenzahl nach McCabe-Thiele, Stripp- und Waschverhältnisse, Crud-Verhalten. Erst einzelne Stufen, dann eine Kaskade.
- 15 – 100 L pro Mischer — Technikumsstufen zur Durchsatzbestätigung, mit Rührwerk und Zwischenpumpe pro Stufe.
- Komplette Anlage — Extraktions-, Wasch- und Strippstufen mit PP-Vorlagebehältern, Füllstandsanzeigen und Stahlrahmen. Diese Konfiguration liefert die Zahlen, die eine Machbarkeitsstudie braucht.
Häufige Fragen
Wie viele Stufen brauche ich? Aus der Extraktionsisotherme: Betriebsgerade beim gewählten O/A-Verhältnis einzeichnen, Stufen abtreten, dann eine Stufe für die Wäsche und eine bis zwei für das Strippen hinzufügen. Technikumskaskaden werden üblicherweise mit 3–6 Stufen gebaut, weil sich Stufen billig ergänzen und teuer entfernen lassen.
Kann ich die Phasengrenzfläche sehen? Nur mit PMMA oder PVC. Wenn das Beobachten des Dispersionsbandes für Ihr Versuchsprogramm wichtig ist, wählen Sie transparentes Material und bleiben innerhalb der Temperaturgrenze.
Was ist das kleinste sinnvolle Volumen? Etwa 100 mL Mischer, sofern O/A-Verhältnis und Rührintensität repräsentativ sind. Darunter verzerren Wandeffekte und die schwierige Messung des Dispersionsbandes das Ergebnis.
Liefern Sie Pumpen und Behälter mit? Bei den kompletten Anlagen ja — Zwischenpumpen mit unabhängiger Durchflussregelung, PP-Vorlagebehälter für Zulauf, Wäsche und Strippen sowie Einzel- oder Touchscreen-Steuerung. Bei Einzelstufen nur die Stufe.
Senden Sie die Isotherme, nicht die Zeichnung. O/A-Verhältnis, Stufenzahl, Temperatur und die ungünstigste Chemie (Chlorid, Fluorid, Organik) bestimmen Werkstoff und Verhältnis. Mit diesen vier Angaben schlagen wir eine Konfiguration vor; ohne sie ist jedes Angebot eine Schätzung.