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Schadstoffe kommen nicht in die Dose

Saubere Abluft bei der Herstellung von Metallverpackungen

Deodorant, Softdrinks, Farbspray oder auch Backofenreiniger: Eine Vielzahl von Produkten, die wir im Alltag benutzen, steckt in einer metallenen Hülle. Über den Entstehungsprozess der Verpackungen machen sich bestimmt nur die Wenigsten Gedanken. Dabei, dass Hygieneprodukte und Reinigungsmittel jedoch sicher verpackt den Weg in Haushalte finden, leisten Maschinenbauunternehmen wie Mall + Herlan einen wichtigen Beitrag. Für die saubere Abluft bei der Produktion sorgt wiederum die Umwelttechnik von Dürr.

Weltweit produzieren Hersteller von Metallverpackungen für Körperpflege-, Haushalts-, Lebensmittel- und pharmazeutische Produkte auf Anlagen von Mall + Herlan. Der deutsche Maschinenbauer, international einer der Technologieführer in diesem Segment, beschritt jetzt einen außergewöhnlichen Weg. Um seinen Kunden die Vorteile eines neuen, innovativen Produktionsverfahrens zu demonstrieren, stieg Mall + Herlan mit seiner Schwestergesellschaft xtracan kurzerhand selbst in die Fertigung von Metallverpackungen ein. „Unsere DWI-Produktionslinie (Draw and Wall Ironing, DWI) fertigt individuell gestaltete Monoblock-Aerosol-Stahldosen für unsere Kunden. Darüber hinaus können wir unseren Kunden eine exakt auf den neuen Produktionsprozess abgestimmte, hochmoderne Abluftreinigung zeigen – sie entfernt effizient und unter Einhaltung aller Umweltrichtlinien sämtliche Schad- und Geruchsstoffe entlang der gesamten Prozesskette“, beschreibt Stefan Mairiedl, Geschäftsführer der xtracan GmbH, die Zielsetzung. Die langjährige Expertise von Dürr bei der Abreinigung produktionstypischer organischer Schadstoffe beim Lackieren und Bedrucken von Blechverpackungen (Metal Decorating) war ausschlaggebend dafür, dass Mall + Herlan Dürr mit der Konzeption und dem Bau einer Abluftreinigungsanlage beauftragte.

VOCs entweichen entlang der kompletten Linie

Die Abluftreinigung des neuartigen Herstellungsverfahrens für Monoblock-Aerosol-Stahldosen ist anspruchsvoll: Aus nahezu 30 Quellen wird schadstoffbelastete Abluft mit sehr unterschiedlich hohen Temperaturen emittiert. In einem dreistufigen Prozess werden die Aerosoldosen von innen und außen lackiert bzw. bedruckt. Im Gegensatz zu Papier- oder Plastikverpackungen ist Metall als Trägermaterial nicht saugfähig. Der Lösemittelanteil der Lackfarben liegt deswegen bei bis zu 70 Prozent. Während des Einbrenn- und Trockenvorgangs bei Temperaturen von bis zu 300 Grad Celsius werden die in den Farben und Lacken enthaltenen, leichtflüchtigen organischen Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) freigesetzt. Neben den drei Trocknern sind bei der Aerosoldosen-Produktion die drei Beschichtungsstationen, Turmspeicher und verschiedene Transportwege relevante Emissionsquellen.

Bake-Out zur sicheren Entfernung von Ablagerungen (Selbstreinigung)

Im Rahmen des Produktionsprozesses besteht zudem die Gefahr, dass bei der Kondensation kritischer Schadstoffe Feststoffe entstehen, die Rohrleitungen und Abluftreinigungsanlage stark zusetzen. Daher analysierte und separierte Dürr zunächst die zahlreichen Quellen in einem Lufterfassungsschema. Im Mittel liegt die Ablufttemperatur bei 80 bis 90 Grad Celsius. Beim Mischen der verschiedenen Abluftquellen wird die sehr heiße Luft aus den Trocknern stark abgekühlt. Dabei kondensieren enthaltene sogenannte „Hochsieder“ – also organische Verbindungen wie z. B. Harze mit hohen Siedetemperaturen. Das kann auf Dauer zu kritischen Ablagerungen in den Rohrleitungen und zu einem Zusetzen der keramischen Wärmetauscherkörper führen. „Um die Abluft effektiv und vor allem wirtschaftlich zu reinigen, empfahlen wir das leistungsstarke Verfahren der regenerativen-thermischen Oxidation (RTO) mit einem thermischen Wirkungsgrad von bis zu 97 Prozent und Abreinigungsraten von annähernd 100 Prozent“, erklärt Dietmar Decker, Senior Sales Manager Surface Treatment im Bereich Umwelttechnik bei Dürr. „Mit einer Oxidationstemperatur von bis zu 850 Grad Celsius wird dabei auch die Beseitigung geruchsrelevanter Emissionen sichergestellt.“

Bei der Umsetzung der optimalen Abluftreinigung konnte Dürr auf sein umfangreiches Produktportfolio mit acht verschiedenen RTO-Bauweisen zurückgreifen. „Die Entscheidung für den Anlagentyp Oxi.X RA mit über 100 Referenzen in diesem speziellen Industriesegment fiel aufgrund des vollkeramischen Innenaufbaus und des speziellen Bake-Out-Verfahrens“, ergänzt Dietmar Decker.

Wärmetauscher dient als Wärmespeicher

Die Oxi.X RA RTO von Mall + Herlan ist für eine maximale Aufbereitungskapazität von 11.000 m³/h i.N. und Schadstoffbelastungen von 1 bis 2 g/m3 ausgelegt. Im Normalbetrieb, dem Bereich von 1,3 bis 1,6 g/m3, minimiert der hocheffiziente Wärmetauscher durch einen weitgehend autothermen Betrieb die Betriebskosten auf ein absolutes Minimum. Das bedeutet: Der Brenner kann komplett ausgeschaltet und es muss keine zusätzliche Primärenergie zum Betrieb der Abluftreinigungsanlage eingesetzt werden. Möglich ist das, weil der Wärmeaustauscher gleichzeitig als Wärmespeicher fungiert, indem er in Phasen mit hohen Lösemittelkonzentrationen die Überschussenergie speichert. In anschließenden Phasen mit niedrigen Schadstoffkonzentrationen wird dann das überhöhte Temperaturniveau – also die gespeicherte Überschussenergie – wieder langsam abgesenkt und verfügbar gemacht. Das spart ebenfalls Erdgas. Dieses spezielle Prinzip der „thermischen Pufferung“ setzt Dürr verstärkt bei schwankenden Lösemittelkonzentrationen zur „Glättung“ der daraus resultierenden schwankenden Energieeinträge ein und ist damit eine hochinteressante Alternative zu vorgeschalteten sogenannten Konzentrationsglättern. Ein großes Plus, denn diese adsorptiven Glätter sind nicht nur sehr kostenintensiv, sondern können z. B. bei Anwendungen mit relativ hohen Abgastemperaturen und der Gefahr von Verschmutzung nicht eingesetzt werden.

Umweltschutz trifft Wirtschaftlichkeit

Für Mall + Herlan erwies sich die Oxi.X RA RTO als die ökonomisch wie ökologisch beste Lösung. Das Verfahren der regenerativ-thermischen Oxidation stellt nicht nur die zukunftsorientierte und verlässliche Unterschreitung aller behördlichen Grenzwerte sicher, sondern entsprechend der neuen TA Luft 2021 entfällt durch die hohen Oxidationstemperaturen und die dadurch erreichten extrem hohen Abreinigungsgrade die Festlegung bzw. der aufwändige Nachweis von Geruchsemissionen. „Die Abluftreinigungsanlage läuft bei uns seit über drei Monaten reibungslos und zuverlässig. Von der Konzeption, der technischen Unterstützung über die Montage bis zur Inbetriebnahme sind wir sehr zufrieden und führen unseren Kunden gerne unsere Produktion vor – kombiniert mit passgenauer Abluftreinigung“, so das Resümee von Stefan Mairiedl.

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