CH631354A5 - Process for preparing free-flowing granular materials having a low bulk density - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen Granulaten mit niedrigem Schüttgewicht sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The present invention relates to a process for producing free-flowing granules with a low bulk density and to an apparatus for carrying out the process.
Der grösste Teil der pulverförmigen Waschmittel wird heute auf einem Zerstäubungstrockner hergestellt. Ein solcher bietet den Vorteil, aus pastenförmigen und staubigen Most of the powder detergents are now produced on an atomizing dryer. Such offers the advantage of pasty and dusty
Produkten ein schön granuliertes, rieselfähiges Produkt herzustellen. Durch geeignete Arbeitsweise lassen sich aber auf Mischern ähnliche Produkte erzielen. Da die Granulation in einem Mischer ohne Wasserverdampfung erfolgt, ist jedoch bei der Auswahl der Rohstoffe gezielt vorzugehen. Als wesentlicher Nachteil der Mischverfahren muss angeführt werden, dass die Beeinflussung des Schüttgewichtes nur beschränkt möglich ist. Mit anderen Worten: die Schüttgewichte der eingesetzten Rohstoffe bestimmen weitgehend das Schüttgewicht des Endproduktes, in hochindustrialisierten Ländern ist es möglich, Rohstoffe in granulierter Form zu beschaffen, so dass das Problem eines leichten Schüttgewichtes gemeistert werden kann. To produce a beautifully granulated, free-flowing product. Appropriate working methods can be used to achieve similar products on mixers. Since the granulation takes place in a mixer without water evaporation, the selection of raw materials must be carried out carefully. A major disadvantage of the mixing process must be stated that it is only possible to influence the bulk density to a limited extent. In other words: the bulk weights of the raw materials used largely determine the bulk weight of the end product, in highly industrialized countries it is possible to procure raw materials in granular form so that the problem of a light bulk weight can be mastered.
Dem Transport solcher Ausgangsstoffe mit niedrigem Schüttgewicht sind jedoch Grenzen gesetzt, da dieses durch Zusammendrücken der Körner beim Transport in grossen Mengen und über weite Strecken erhöht wird. Gerade in weniger industrialisierten Ländern erlauben aber die Absatzmöglichkeiten für Waschmittel oftmals keine aufwendige Installation eines Zerstäubungstrockners. There are limits to the transport of such raw materials with a low bulk density, since this is increased by compressing the grains during transport in large quantities and over long distances. In less industrialized countries in particular, however, the sales opportunities for detergents often do not allow the time-consuming installation of an atomizing dryer.
Das Mischverfahren hat hauptsächlich bei kleinen Anlagen einen Vorteil, weil die Investitionen und die Betriebskosten eines Zerstäubungstrockners auch mit geringer Kapazität hoch sind. Es besteht deshalb ein Bedarf für ein Gra-nulations-Mischverfahren. Der Weg erscheint also erfolgreich, wenn es gelingt, aus weltweit handelsüblichen (d.h. schweren) Rohstoffen ohne Zerstäubungstrockner ein Produkt herzustellen, das bezüglich Rieselfähigkeit und Schüttgewicht sich von gesprühten Produkten nicht unterscheidet. The mixing process has an advantage mainly in small plants because the investments and the operating costs of an atomizing dryer are high even with a small capacity. There is therefore a need for a granulation mixing process. The path appears to be successful if it is possible to produce a product from commercially available (i.e. heavy) raw materials without an atomizing dryer that does not differ from sprayed products in terms of pourability and bulk density.
Das Ziel besteht deshalb darin, ohne Zerstäubungstrockner aus schweren Rohstoffen, welche sowieso in Waschmitteln eingesetzt werden, ein rieselfähiges Granulat mit niedrigem Schüttgewicht herzustellen, welches zur Herstellung von Waschmitteln in Mischern verwendet werden kann. The aim is therefore to produce free-flowing granules with low bulk density from heavy raw materials, which are used in detergents anyway, without atomizing dryers, which can be used to produce detergents in mixers.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Mischimg, welche ein kristallwasserhaltiges Salz und einen Stabilisator enthält, durch Verdampfen von Kristallwasser bläht, wobei der entstehende Schaum durch den Stabilisator stabilisiert und getrocknet wird. The process according to the invention is characterized in that a mixture containing a salt containing water of crystallization and a stabilizer is expanded by evaporation of water of crystallization, the resulting foam being stabilized and dried by the stabilizer.
Der Stabilisator erfährt unter den Bedingungen des Verfahrens keine Veränderung. The stabilizer does not change under the conditions of the process.
Das Verfahren beruht darauf, dass Salze mit Kristallwasser bei relativ niedrigen Temperaturen unter Wasserabgabe calciniert werden. Führt man diese Reaktionen erfindungs-gemäss in Gegenwart eines Stabilisators aus, so können leichtere und granulierte Produkte erhalten werden. The method is based on the fact that salts are calcined with water of crystallization at relatively low temperatures while releasing water. If these reactions are carried out according to the invention in the presence of a stabilizer, lighter and granulated products can be obtained.
Vorzugsweise wird als kristallwasserhaltiges Salz ein Silicat, insbesondere Natriummetasilicat mit 5 Molekülen Kristallwasser eingesetzt. Dieses bildet beim Calcinieren in der letzten Stufe eine schaumartige, klebrige Masse. Durch Beimischung eines Stabilisators, welcher durchaus ein hohes Schüttgewicht haben darf, kann ein staubfrei granuliertes Produkt mit niedrigem Schüttgewicht erhalten werden. A silicate, in particular sodium metasilicate with 5 molecules of water of crystallization, is preferably used as the salt containing water of crystallization. This forms a foam-like, sticky mass when calcined in the last stage. By adding a stabilizer, which may have a high bulk density, a dust-free granulated product with a low bulk density can be obtained.
Als Stabilisator setzt man vorzugsweise ein calciniertes Salz wie Natriumtripolyphosphat, Natriumsulfat, Natriumcarbonat oder Natriummetasilicat ein. Auch pulverisiertes Wasserglas, Natriumdisilikat oder Zeolithe sind als Stabilisator geeignet. A calcined salt such as sodium tripolyphosphate, sodium sulfate, sodium carbonate or sodium metasilicate is preferably used as the stabilizer. Powdered water glass, sodium disilicate or zeolites are also suitable as stabilizers.
Selbstverständlich können auch Mischungen der genannten Substanzen mit anderen in Waschmitteln normalerweise verwendeten Substanzen als Stabilisator verwendet werden, sofern sie unter den Bedingungen des Verfahrens beständig sind. Of course, mixtures of the substances mentioned with other substances normally used in detergents can also be used as stabilizers, provided they are stable under the conditions of the process.
Das Verdampfen des Kristallwassers wird vorzugsweise durch Erwärmen, z.B. mit elektrischer Beheizung oder direkter bzw. freier Gas- oder Ölflamme, durchgeführt. Das Verfahren kann insbesondere auch kontinuierlich durchgeführt werden. Evaporation of the water of crystallization is preferably accomplished by heating, e.g. with electrical heating or direct or free gas or oil flame. The method can in particular also be carried out continuously.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche eine Zuführung für die Ausgangsmischung, die ein kristallwasserhaltiges Silicat und einen Stabilisator enthält, eine Unterlage für die Mischung und eine Heizung aufweist. Another aspect of the invention is a device for carrying out the method, which has a feed for the starting mixture, which contains a silicate containing water of crystallization and a stabilizer, a base for the mixture and a heater.
In einer bevorzugten Ausführung für ein kontinuierliches Verfahren besitzt die Vorrichtung eine gegenüber den anderen Teilen bewegliche Unterlage, insbesondere einen Drehteller. Dabei wird das Ausgangsgemisch kontinuierlich auf die Oberfläche des Drehtellers gegeben, durchläuft eine Heizzone, welche einen Sektor der Kreisfläche des Drehtellers erwärmt, und wird anschliessend nach einem Durchgang als fertiges Produkt abgestreift. Das Verfahren kann analog auch auf einem über Rollen geführten Band oder mittels einer Drehtrommel oder ähnlichen Vorrichtungen durchgeführt werden. Auf der Unterlage sollte dabei immer eine so dicke Schicht des Stabilisators bzw. von feinkörnigem Endprodukt sein, dass das frische kristallwasserhaltige Salz bei der Zugabe nicht direkt mit der Oberfläche der Unterlage in Berührung kommt, da das Material in diesem Fall verkleben oder verpappen könnte. In a preferred embodiment for a continuous process, the device has a support that is movable relative to the other parts, in particular a turntable. The starting mixture is continuously poured onto the surface of the turntable, passes through a heating zone which heats a sector of the circular area of the turntable, and is then stripped off as a finished product after one pass. The method can also be carried out analogously on a belt guided over rollers or by means of a rotating drum or similar devices. There should always be such a thick layer of stabilizer or fine-grained end product on the base that the fresh salt containing water of crystallization does not come into direct contact with the surface of the base when added, since in this case the material could stick or paste.
Die Investitionen für eine solche Vorrichtung machen in der Regel nur einen Bruchteil der Kosten eines Mischers aus, so dass für die Herstellung eines Waschmittels nur noch die Kosten des Mischers massgebend sind, welche ihrerseits nur einen kleinen Teil der Kosten eines Zerstäubungstrockners ausmachen. The investments for such a device usually make up only a fraction of the costs of a mixer, so that only the costs of the mixer are decisive for the production of a detergent, which in turn make up only a small part of the costs of an atomizing dryer.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: The invention is explained in more detail below with the aid of examples. The drawing shows:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt, rein schematisch, durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; 1 shows a vertical section, purely schematically, through a device for carrying out the method according to the invention;
Fig. 2 eine Draufsicht, ebenfalls rein schematisch, auf die Vorrichtung nach Fig. 1, und Fig. 2 is a plan view, also purely schematic, of the device of FIG. 1, and
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigteVorrichtung zur Herstellung von rieselfähigen Granulaten mit niedrigem Schüttgewicht besteht im wesentlichen aus einem in einem geeigneten Ständer gelagerten horizontalen Drehteller 1, welcher von einem Motor 2, gegebenenfalls über ein passendes Reduktionsgetriebe, angetrieben wird. Oberhalb des Drehtellers 1 ist eine Haube 3 angeordnet, welche eine Heizung (z.B. elektrische Heizstäbe) beherbergt. Die Heizung könnte grundsätzlich auch unter dem Drehteller angeordnet bzw. in diesen eingebaut sein. Die Haube bzw. die Heizung erstreckt sich über einen grösseren Bereich des Drehtellers. Eine Zuführung für die Ausgangsmischung, bestehend aus Zuführrohr oder Silo 5, einer Dosiereinrichtung 6 und Verteilkanal 7, welch letzterer sich vom Zentrum des Drehtellers bis in Nähe des Tellerrandes erstreckt, ist ebenfalls über dem Drehteller angeordnet. Ferner ist ein Abstreiforgan 8, zweckmässig in der Höhe verstellbar, über dem Drehteller angebracht. The device shown in FIGS. 1 and 2 for the production of free-flowing granules with a low bulk density essentially consists of a horizontal turntable 1 mounted in a suitable stand, which is driven by a motor 2, optionally via a suitable reduction gear. A hood 3 is arranged above the turntable 1 and houses a heater (e.g. electric heating elements). In principle, the heater could also be arranged under the turntable or built into it. The hood or the heating extends over a larger area of the turntable. A feed for the starting mixture, consisting of feed pipe or silo 5, a metering device 6 and distribution channel 7, the latter extending from the center of the turntable to near the edge of the plate, is also arranged above the turntable. Furthermore, a scraper 8, expediently adjustable in height, is attached above the turntable.
Der Blähprozess wird auf dem kreisförmigen flachen Stahlteller 1 ausgeführt, welcher horizontal um die Achse kreist. Die Geschwindigkeit ist variierbar von 0,5 bis 5 Umdrehungen pro Minute. The expansion process is carried out on the circular flat steel plate 1, which circles horizontally around the axis. The speed is variable from 0.5 to 5 revolutions per minute.
In einem Bereiche von ca. 270° wird der Drehteller 1 von oben beheizt. Die Beheizung ist, wie erwähnt, elektrisch, The turntable 1 is heated from above in a range of approximately 270 °. The heating is, as mentioned, electrical,
kann aber z.B. auch durch eine direkte Flamme erfolgen. Der Temperaturbereich ist variierbar zwischen 100 und 400 °C. but can e.g. also be done by a direct flame. The temperature range is variable between 100 and 400 ° C.
Im nicht beheizten Sektor von ca. 90° wird das Ausgangsgemisch mittels der Dosiervorrichtung auf den Drehteller aufgestreut. Nach dem Durchlaufen der Heizzone werden die geblähten Partikel mit Hilfe der Abstreifvorrichtung über den Rand des Drehtellers 1 abgestreift. Die Dosierung von neuem Ausgangsgemisch erfolgt unmittelbar anschliessend auf die verbleibende Schicht von ungeblähtem Material. In the non-heated sector of approx. 90 °, the starting mixture is sprinkled onto the turntable by means of the metering device. After passing through the heating zone, the expanded particles are stripped over the edge of the rotary plate 1 with the aid of the stripping device. The new starting mixture is then metered directly onto the remaining layer of unexpanded material.
Beispiele Examples
1. Eine Mischung von 80 Gew.-% feinkörnigem cal-ciniertem Natriumsulfat mit einem Schüttgewicht von 1570 g/1 und 20 Gew.-% Natriummetasilicatpentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einem Drehteller mit zwei Umdrehungen/Min. aufgetragen. Der Drehteller wird auf ungefähr 2/3 der Oberfläche mit einer direkten Flamme beheizt. Die Lufttemperatur in dieser Zone beträgt 250-350 °C. Nach einer Umdrehung wird das geblähte und granulierte Produkt vom Teller abgestreift. Das Schüttgewicht des entstandenen Produkts beträgt 199 g/1. 1. A mixture of 80 wt .-% fine-grained cal-ciniert sodium sulfate with a bulk density of 1570 g / 1 and 20 wt .-% sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is on a turntable with two revolutions / min. applied. The turntable is heated on approximately 2/3 of the surface with a direct flame. The air temperature in this zone is 250-350 ° C. After one turn, the expanded and granulated product is stripped off the plate. The bulk weight of the resulting product is 199 g / 1.
2. Eine Mischung von 75 Gew.-% Natriumtripolyphosphat mit einem Schüttgewicht von 846 g/1 und 25 Gew.-% Natriummetasilicat-pentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einen Drehteller mit zwei Umdrehungen/Min. aufgetragen. Die Beheizung und Temperaturverhältnisse entsprechen Beispiel Nr.l. Nach einer Umdrehung wird das geblähte und granulierte Produkt vom Teller abgestreift. Das Schüttgewicht des entstandenen Produktes beträgt 125 g/1. 2. A mixture of 75 wt .-% sodium tripolyphosphate with a bulk density of 846 g / 1 and 25 wt .-% sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is placed on a turntable with two revolutions / min. applied. The heating and temperature conditions correspond to example no. After one turn, the expanded and granulated product is stripped off the plate. The bulk weight of the resulting product is 125 g / 1.
3. Eine Mischung von 40 Gew.-% feinkörnigem cal-ciniertem Natriumsulfat mit einem Schüttgewicht von 1570 g/1,40 Gew.-% Natriumtripolyphosphat mit einem Schüttgewicht von 846 g/1 und 20 Gew.-% Natriummetasilicatpentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einen Drehteller gemäss Beispiel 1 aufgetragen und behandelt. Das Schüttgewicht des entstandenen Produktes beträgt 166 g/1. 3. A mixture of 40 wt .-% fine-grained cal-ciniert sodium sulfate with a bulk density of 1570 g / 1.40 wt .-% sodium tripolyphosphate with a bulk weight of 846 g / 1 and 20 wt .-% sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is applied to a turntable according to Example 1 and treated. The bulk density of the resulting product is 166 g / 1.
4. Eine Mischung von 75 Gew.-% feinkörnigem cal-ciniertem Natriumcarbonat mit einem Schüttgewicht von 560 g/1 und 25 Gew.-% Natriummetasilicat-pentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einen Drehteller entsprechend Beispiel 1 aufgetragen und behandelt. Das entstehende Produkt hat ein Schüttgewicht von 162 g/1. 4. A mixture of 75% by weight of fine-grained cal-cinated sodium carbonate with a bulk density of 560 g / 1 and 25% by weight of sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is applied to a turntable according to Example 1 and treated . The resulting product has a bulk density of 162 g / 1.
5. Eine Mischung von 60 Gew.-% feinkörnigem cal-ciniertem Natriumsulfat mit einem Schüttgewicht von 5. A mixture of 60 wt .-% fine-grained cal-cininated sodium sulfate with a bulk density of
560 g/1 und 40 Gew.-% Natriummetasilicat-pentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 und gleicher Behandlung ergibt ein Produkt mit einem Schüttgewicht von 230 g/1. 560 g / 1 and 40% by weight sodium metasilicate pentahydrate with a bulk density of 880 g / 1 and the same treatment gives a product with a bulk weight of 230 g / 1.
6. Eine Mischung von 80 Gew.-% gemahlenem handelsüblichem Wasserglas mit einem Schüttgewicht von 1250 g/1 und 20 Gew.-% Natriummetasilicat-pentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einem Drehteller mit zwei Umdrehungen/Min. aufgetragen. Der Drehteller wird auf ungefähr 2/3 der Oberfläche durch elektrische Heizstäbe beheizt. Die Lufttemperatur in dieser Zone beträgt 250-350 °C. Das Gemisch wird entsprechend Beispiel 1 aufgetragen und behandelt. Das Schüttgewicht des entstandenen Produktes beträgt 160 g/1. 6. A mixture of 80 wt .-% ground commercial water glass with a bulk density of 1250 g / 1 and 20 wt .-% sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is on a turntable at two revolutions / min. applied. The turntable is heated on approximately 2/3 of the surface by electric heating elements. The air temperature in this zone is 250-350 ° C. The mixture is applied and treated in accordance with Example 1. The bulk weight of the resulting product is 160 g / 1.
7. Eine Mischimg von 80 Gew.-% feinkörnigem wasserfreiem Natriummetasilicat mit einem Schüttgewicht von 1000 g/1 und 20 Gew.-% Natriummetasilicat-pentahydrat mit einem Schüttgewicht von 880 g/1 wird auf einem Drehteller entsprechend Beispiel 5 behandelt. Das Schüttgewicht des entstandenen Produktes beträgt 306 g/1. 7. A mixture of 80% by weight of fine-grained anhydrous sodium metasilicate with a bulk density of 1000 g / 1 and 20% by weight of sodium metasilicate pentahydrate with a bulk weight of 880 g / 1 is treated on a turntable according to Example 5. The bulk density of the resulting product is 306 g / 1.
Das Verfahren kann auch auf einer anders ausgebildeten Vorrichtung durchgeführt werde. Figur 3 zeigt eine solche, bestehend aus einem kontinuierlich angetriebenen Förderband 10, einem Heiztunnel 11 (z. B. mit elektrischer Heizung), einer Zuführung 12 mit Dosier- und Verteileinrichtung 13, einem Sieb 14 zur Trennung der granulierten Körner von noch feinen Teilen, und einer Rücktransporteinrichtung 15,16, mit welcher nicht geblähte Teilchen in den Pro-zess zurückgeführt werden. The method can also be carried out on a differently designed device. FIG. 3 shows such a one, consisting of a continuously driven conveyor belt 10, a heating tunnel 11 (e.g. with electrical heating), a feed 12 with metering and distributing device 13, a sieve 14 for separating the granulated grains from still fine parts, and a return transport device 15, 16 with which non-expanded particles are returned to the process.
5 5
10 10th
15 15
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25 25th
30 30th
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45 45
50 50
55 55
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65 65
631354 4 631354 4
Bei Verwendung dieser Vorrichtung wird das Ausgangsgemisch auf das Förderband 10 aus Stahl aufgetragen und durchläuft die elektrisch beheizte Zone 11 mit Heizstäben. Die Geschwindigkeit des Bandes und die Länge der Heizzone sind so aufeinander abgestimmt, dass die Verweilzeit in s der beheizten Zone ungefähr 30 Sekunden beträgt. Die Temperatur in der beheizten Zone beträgt 250-350 °C. Am Ende des Bandes 10 wird das Produkt auf das kontinuierliche Sieb 14 gegeben. Die geblähten und granulierten Körner werden von der Oberfläche des Siebes gesammelt, die feinen Teile in den Prozess zurückgeführt und vor dem Gemisch der Produkte auf das Transportband 10 aufgetragen. When using this device, the starting mixture is applied to the conveyor belt 10 made of steel and passes through the electrically heated zone 11 with heating elements. The speed of the belt and the length of the heating zone are coordinated so that the dwell time in the heated zone is approximately 30 seconds. The temperature in the heated zone is 250-350 ° C. At the end of the belt 10, the product is placed on the continuous sieve 14. The expanded and granulated grains are collected from the surface of the sieve, the fine parts are returned to the process and applied to the conveyor belt 10 before the products are mixed.
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Legal Events
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PL | Patent ceased |