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Polyethylen

Flexibel, stark und allgegenwärtig

Semi-transparent polyethylene film rolled up

Polyethylen, abgekürzt PE, ist der am weitesten verbreitete thermoplastische Kunststoff in unserer Gesellschaft und ein wesentlicher Bestandteil unseres modernen Lebens. Als vielseitiges und kostengünstiges Polymer findet es breite Anwendung in einer Vielzahl von Industrien und Produkten. Seine Beliebtheit beruht auf der hervorragenden Kombination von Eigenschaften wie hohe Festigkeit, chemische Beständigkeit, Flexibilität und einfache Verarbeitung. Von Verpackungsmaterialien über Rohre und Behälter bis hin zu medizinischen Implantaten – Polyethylen ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken.

Die Geschichte des Polyethylen

Der kommerzielle Durchbruch bei der Herstellung von Polyethylen gelang Anfang der 1950er Jahre mit der Entwicklung des Ziegler-Natta-Katalysatorverfahrens, bei dem Katalysatoren auf Titanbasis eingesetzt wurden, um das Ethylen unter Normaldruck und Normaltemperatur zu Polyethylen zu polymerisieren. Für diese Erfindung erhielten Karl Ziegler und Giulio Natta 1963 von der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften den Nobelpreis für Chemie.

Von 1943 bis 1969 war Ziegler Direktor des 1912 gegründeten Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, etwa 5 km entfernt von der SIEBTECHNIK GmbH, die an diesem Standort seit 1922 Zentrifugen herstellt.

Die Zukunft ist nachhaltig

Bislang werden Erdgas und Erdöl als Rohstoffe, z.B. für Polyethylen-Derivate verwendet.

Herstellung von Kunststoffen

Bei all diesen Verwendungen entstehen bei der Herstellung, Nutzung und/oder Entsorgung dieser Produkte unter anderem Kohlenstoffemissionen. Daher müssen kohlenstoffneutrale Ersatzstoffe für fossile Brennstoffe eingesetzt werden, um das Gesamtziel der Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

In naher Zukunft wird sich die Industrie nachhaltigen Rohstoffen für die chemische Industrie zuwenden, wie z.B. synthetischem Ethylen. Hier gibt es bereits spezifische Power-to-Chemicals-Prozesse, z.B. die Umwandlung von CO₂ aus Biogas und grünem Wasserstoff (H₂) in Methanol unter Nutzung erneuerbarer Energien. Dieses Methanol kann mit dem Methanol-to-Olefins (MTO)-Verfahren katalytisch in synthetisches Ethylen umgewandelt werden.

Beispielhafter synthetischer Produktionsprozess von Ethylen der Vorstufe von Polyethylen

Beispielhafter synthetischer Produktionsprozess

Ethylen zu Polyethylen

Bei der Copolymerisation von Ethylen mit anderen Olefinen haben sich Ziegler- und Metallocenkatalysatoren als sehr flexibel erwiesen und bilden die Grundlage für die breite Palette der heute verfügbaren Polyethylenharze.

Je nach Verfahren lassen sich verschiedene PE-Typen mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen. Man unterscheidet sie nach Dichte, Molekulargewicht und Verzweigungsstruktur. Daraus ergeben sich verschiedene Polyethylentypen wie Polyethylen hoher Dichte (PE-HD oder HDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (PE-LLD oder LLDPE) und Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD oder LDPE).

Die Industrie hat Lösungs-, Gasphasen- und Slurry-Verfahren eingeführt, um die spezifischen Eigenschaften von HDPE zu verbessern.

Wofür werden Zentrifugen eingesetzt?

Polyethylen hoher Dichte (PE-HD oder HDPE)

Unmittelbar nach der Erfindung des Verfahrens und der ersten Umsetzung in die industrielle Produktion lieferte SIEBTECHNIK TEMA in den 60er Jahren die ersten Dekanterzentrifugen zur Fest-Flüssig-Trennung von HDPE.

Kontinuierlich arbeitende Dekanterzentrifugen von SIEBTECHNIK TEMA werden in Slurry-HDPE-Verfahren eingesetzt, bei denen die HDPE-Feststoffpartikel nach mehreren Reaktionsschritten von n-Alkanen wie n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan oder n-Octan getrennt werden.

Die heutigen Mehrreaktor-Suspensionsverfahren ermöglichen die Herstellung einer breiten Palette von HDPE-Derivaten.

 

HDPE Prozessschema

HDPE Prozess

Weltweit sind Verfahren mit einer mehrstufigen Reaktorkaskade unter Verwendung von Ziegler-Katalysatoren im Einsatz, die die für die jeweilige HDPE-Qualität erforderliche multimodale Molekulargewichtsverteilung maßgeschneidert erzeugen.

Der hohe Bedarf an HDPE in Industrie und Haushalt erfordert heute große Produktionsanlagen, die jährlich mehrere Millionen Tonnen HDPE mit gasdichten SIEBTECHNIK TEMA-Dekantern herstellen.

Der Trend geht eindeutig zu Großdekantern, die SIEBTECHNIK TEMA maßgeblich weiterentwickelt hat, sodass sie im gasdichten Verfahren wartungsarm und leistungsstark über viele Jahre ihren Dienst tun.

Neben den hervorragenden Trennergebnissen schätzen unsere Kunden die Flexibilität unserer Dekanterzentrifugen auch für schwierige HDPE-Produkte mit sehr hohen Wachsgehalten bei extrem hohen Feststoffdurchsätzen.

Für die Herstellung von Slurry-HDPE gibt es zahlreiche weitere Produktionsverfahren.

Recycling von HDPE

Unsere innovativen CONTURBEX Filterzentrifugen werden in neuartigen Recyclingverfahren eingesetzt, um HDPE aus Verbundstoffen abzutrennen und zu hochwertigem Granulat aufzubereiten.

Polytunnel on a strawberry field. Polyethylene film for agriculture
Close-up of HDPE (High Density Polyethylene) pipes
Milk bottle made of HDPE (high density polyethylene)
LLDPE food packaging (Linear Low Density Polyethylene)

Ultrahochmolekulares PE (PE-UHMW bzw. UHMW-PE)

Das Material wird zu Fasern verarbeitet und dann zu Garnen gesponnen, die für die Herstellung von Rüstungen, schnittfesten Handschuhen und anderen anspruchsvollen Anwendungen wie Hochleistungssegeln, Aufhängungsleinen für Sportfallschirme und Gleitschirme, Takelagen für den Segelsport, Drachen und Drachenleinen für den Drachensport sowie in der Medizin als Fasern für chirurgische Anwendungen und Hüft- und Knieprothesen verwendet werden.

Die Polymerketten von UHMW-PE sind um ein Vielfaches länger als die von HDPE. Die Abtrennung des Lösungsmittels erfolgt mit gasdichten SIEBTECHNIK TEMA-Dekanterzentrifugen.

Chloriertes Polyethylen (PE-C bzw. CPE)

Zur Herstellung von CPE werden SIEBTECHNIK TEMA Filterzentrifugen aus hochlegiertem Edelstahl oder Titan eingesetzt, da hierbei die Wasserstoffatome durch Chloratome substituiert werden. Trägerflüssigkeit ist hier konzentrierte Salzsäure. Durch die Substitution mit Chlor ergibt sich für CPE eine hervorragende Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, UV Strahlung, Ozon und viele Chemikalien.

Screen decanter TURBOSCREEN type TSDT 1100
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash
Schubzentrifuge SHS

Werkstoffe

Zentrifugenbauteile sind nicht nur hohen Kräften ausgesetzt, sondern müssen auch verfahrenstechnischen Anforderungen wie Korrosion, Verschleiß und hohen Temperaturen standhalten. Außerdem spielen Kosten und Verfügbarkeit der Werkstoffe eine wichtige Rolle. Nach diesen sehr spezifischen Anforderungen wählen unsere Kunden die erforderlichen produktberührten Werkstoffe aus.

Duplex- und hochlegierte Edelstähle, Hastelloy® und Titanwerkstoffe für die unterschiedlichsten Prozesse und Beanspruchungen gehören zu unserem Tagesgeschäft im Zentrifugenbau. Unser Qualitätsmanagement hat für die Konstruktion, die Fertigungsverfahren und die Bauteilprüfung sehr detaillierte und kosteneffiziente Prozesse auf Basis der europäischen Richtlinien entwickelt.

Typische Blech- und Schmiedewerkstoffe für produktberührte Zentrifugenbauteile sind z.B.

  • EN 1.4404 / AISI 316L
  • EN 1.4571 / AISI 316Ti
  • EN 1.4462 / AISI 318LN / Duplex
  • EN 1.4410 / AISI F53 / Super Duplex
  • Lean Duplex
  • EN 1.4539 / AISI 904L
  • EN 1.4547 / 254SMO®
  • EN 1.4529 / AISI 926
  • EN 2.4819 / INCONEL® Alloy C-276
  • EN 2.4602 / Hastelloy® C22
  • EN 2.4610 / Hastelloy® C4
  • EN 3.7035 / Ti-II / Titan 994-Ti-grade 2
  • EN 3.7235 / Ti-IIPd / Titan 994 Pd-Ti-grade 7
  • sowie deren Gusswerkstoffe

Dekanter DZ

Unsere Dekanter sind individuell, funktional und vielseitig einsetzbar. Sie bieten hocheffiziente Abscheidung selbst feinster Feststoffe bei nahezu vollständiger Klärung der flüssigen Phase.

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Schubzentrifuge SHS

Die SIEBTECHNIK TEMA Schubzentrifuge SHS hat sich als modernes Hochleistungsaggregat in vielen Branchen etabliert und bewährt.

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Siebschneckenzentrifuge CONTURBEX

Die CONTURBEX ist eine kontinuierlich arbeitende, filtrierende Zentrifuge mit sehr breitem Einsatzspektrum.

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Screen decanter TURBOSCREEN type TSDT 1100

Siebdekanter TURBOSCREEN

Er vereint die verfahrenstechnischen Vorteile eines sedimentierenden Dekanters und einer filtrierenden Zentrifuge in einer Maschine.

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Dekantierzentrifuge SHORTBOWL

Die Dekantierzentrifuge SHORTBOWL eignet sich aufgrund der besonderen Geometrie der rotierenden Teile am besten für die Abtrennung feiner Feststoffpartikel mit hohem spezifischen Dichteunterschied zur flüssigen Phase.

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Ölqualität-Monitoring Zentrifugen

Wir haben ein speziell auf unsere Zentrifugen zugeschnittenes Ölqualitäts-Monitoring System entwickelt. Reduzieren Sie Standzeiten und verlängern Sie Ihre Maschinenlaufzeit mit dem SIEBTECHNIK TEMA Fluid Observer!

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STReAM Zentrifugen

SIEBTECHNIK TEMA Remote Advanced Monitoring
Ihr digitaler Baustein zur vorbeugenden Zentrifugenwartung - mit optionaler Cloud-Anbindung

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