Kontinuierliche Aufarbeitung von Polymerlösungen mithilfe skalierbarer Apparatekonzepte - Untersuchungen zur Ultrafiltration und Hochdruckextraktion

Ziel dieser Arbeit ist es, ein skalierbares, energie- und ressourceneffizientes kontinuierliches Aufarbeitungsverfahren zu identifizieren und technisch zu bewerten. Die Veränderung des Produktportfolios im Bereich der Polymere und die steigende Anforderung an die Verringerung der Restmonomere in den Polymerprodukten bewirken die Notwendigkeit der Entwicklung neuer Herstellungskonzepte. Dabei ist es notwendig, die Batch-Mehrprodukt-Anlagen mit kontinuierlichen und energieeffizienteren Anlagen zu ersetzen. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf physikalischen Trennverfahren zur Aufreinigung von einem wasserlöslichen Spezialpolymer. Die Auswahl zweckmäßiger Trennverfahren wird zunächst anhand der umfassenden Analyse getroffen. Zu diesem Zweck werden die Herausforderungen bei der konventionellen Skalierung von Apparaten und Prozessen erläutert, deren Entwicklung durch die neuartigen Ansätze zur Skalierbarkeitsstrategien formuliert und die modularen Apparate dargestellt. Die Trennaufgabe Entmonomerisierung der ausgewählte PVP Lösung wird am besten mittels Ultrafiltration und Hochdruckextraktion mithilfe von überkritischem CO2 erfüllt. Verschiedene Membranmodule bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen werden experimentell untersucht und die für diese Trennaufgabe geeigneten Membranmodule ausgewählt. Unter bestimmten Annahmen wird mithilfe der experimentellen Daten und einer, auf der PC-SAFT Zustandsgleichung basierenden, in Aspen Plus durchgeführten Simulation eine Anlage für Hochdruckextraktion grob ausgelegt. Abschließend erfolgt eine Bewertung der beiden Trennverfahren für Entmonomerisierung der PVP-NVP-H2O Lösung auf Basis der generierten Ergebnisse.