DE10014749B4

DE10014749B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Agglomeration von Waschpulvern

Info

Publication number: DE10014749B4
Application number: DE2000114749
Authority: DE
Inventors: Adolf Thurn
Original assignee: THURN PRODUKTE ADOLF THURN
Current assignee: THURN PRODUKTE ADOLF THURN
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: DE10014749A1

Abstract

Verfahren zur Agglomeration von Waschpulvern mit einheitlicher Partikelgröße durch dosiertes Benetzen mit in einer Gesamtmischung enthaltenen Flüssigkomponente mittels eines Düsenmischsystems in einer Pulverwirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Rohstoffbereitstellungsstufe die Flüssigkomponenten separat temperiert werden, wobei die Temperierung der einzelnen Rohstoffkomponenten so erfolgt, dass die in der jeweiligen Rohstoffmenge enthaltene Wärme zu einem Viskositätsminimum der instabilen Gesamtmischung führt,
eine intermittierende Dosierung jeder einzelnen, separat temperierten und pulsationsgedämpften Flüssigkomponente erfolgt, wobei die Dosierungsmenge in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Agglomerationseffekt eingestellt wird,
die einzeln dosierten Flüssigkomponenten unmittelbar nach dem Erreichen eines erforderlichen Dämpfungsdruckes, der proportional zum optimierten Düsenvordruck des Düsenmischsystems erfolgt, in einem statischen Mischverfahren in weniger als 10 Sekunden vorgemischt und
zur Vermeidung einer Entmischung direkt nach der Mischung durch Vernebeln der gemischten Flüssigkomponenten in der Pulverwirbelschicht gleichmäßig ausgebildete Agglomerate mit hoher Agglomeratqualität erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Agglomeration von Waschpulvern mit einheitlicher Partikelgröße durch dosiertes Benetzen mit in einer Gesamtmischung enthaltenen Flüssigkomponente mittels eines Düsenmischsystems in einer Pulverwirbelschicht sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die GB2209172A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von festen Partikeln für Waschmittel, bei dem ein partikulärer Feststoff z.B. ein alkalisches Feststoffmaterial in einem intern im Kreis geführten Wirbelbett mit einer temperierten Flüssigkeit durch Besprühen benetzt wird. Hierbei kann die Benetzung wahlweise zeitgleich mit einer Neutralisationsreaktion zur Synthese des Detagenz-Salzes gekoppelt werden. Die Zugabe von mehreren Flüssigkomponenten erfolgt über getrennte Leitungen, von denen eine beheizt werden kann. Die Viskosität der durch die Leitungen geführten Flüssigkomponenten wird so eingestellt, dass durch den Sprühvorgang eine optimale Beschichtung des alkalischen Feststoffmaterials erfolgt. Eine Agglomeration von Flüssigkomponenten ist hier nicht beschrieben.

Zur Agglomeration von pulverförmigen Feststoffen ist es aus anderen Quellen bekannt, diese in einer Wirbelschicht mit Flüssigkomponenten zu benetzen. Für Waschpulver hat man auch besondere Dosierverfahren entwickelt, wobei über Dosier- und Düsensysteme die Flüssigstoffe mit hoher Dosier- und Temperiergenauigkeit vorgemischt und einzeln in eine Pulverwirbelschicht eingeleitet werden.

Aus der DD140987 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von granulierten Wasch- und Reinigungsmitteln in Wirbelschichtapparaten bekannt, bei dem die Durchmischung und Granulierung im Arbeitsbereich der inhomogenen Wirbelschicht zwischen der Wirbelpunktgeschwindigkeit der größten Teilchen und der zehnfachen Austraggeschwindigkeit der mittleren Teilchen gehalten wird. Die Vorrichtung besteht aus einer Rohstoffbereitstellungseinheit und einer Dosierungs- und Dämpfungseinheit, wobei auch bei Gemischen nur eine Dosierpumpe und ein Druckkonstanthalter verwendet wird.

Bei den bekannten Verfahren werden Dosierpumpen mit nicht pulsierenden Förderströmen eingesetzt, um einen gleichmäßigen Sprüheffekt und damit eine gleichmäßige Granulatbildung zu erreichen.

Bei nicht pulsierenden Flüssigkeitsströmen müssen Wiegeeinrichtungen und/oder Mengendurchflussmessgeräte verwendet werden, um die erforderliche Dosiergenauigkeit der Prozessströme einzuhalten. Bei einer Automatisierung der Prozesse sind erhebliche Aufwendungen für die regelungstechnische Verknüpfung von Dosieren, Wiegeeinrichtungen und Mengendurchflussmessgeräte erforderlich.

Ein weiteres Problem besteht in der Einhaltung der optimalen Viskositätswerte bei der Benetzung und Agglomeration des Pulvers. Durch die Eingangs beschriebene Prozessführung werden die Behandlungszeiten verlängert, so dass die Gefahr der vorzeitigen Abkühlung ggfs. Durch die Einrichtung zusätzlicher Temperaturregler und Heizstrecken begegnet werden muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Agglomerationsverfahren von Waschpulvern und eine hierfür geeignete Vorrichtung zu entwickeln, mit der ohne nachgeschaltete Regeleinrichtungen eine hohe Dosiergenauigkeit bei gleichzeitig großer Flexibilität und Homogenität der Flüssigkomponenten erreicht werden kann.

Die Erfindung soll für das Agglomerieren von Waschpulvern eingesetzt werden und dabei eine vollständige Granulierung der feinkörnigen, pulvrigen Waschrohstoffe bei konstanter Viskosität ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren einer Vorrichtung zur Agglomeration von Waschpulvern durch dosiertes Benetzen mit in einer Gesamtmischung enthaltenen Flüssigkomponenten gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 2 gelöst. Die Agglomeration von Waschpulvern erfolgt dabei in einem Düsenmischsystem einer Pulverwirbelschicht dadurch, dass in einer Rohstoffbereitstellungsstufe die Flüssigkomponenten separat temperiert werden, wobei die Temperierung der einzelnen Rohstoffkomponenten so erfolgt, dass die in der jeweiligen Rohstoffmenge enthaltene Wärme zu einem Viskositätsminimum der Gesamtmischung führt, eine intermetierende Dosierung jeder einzelnen, separat temperierten Flüssigkomponente in einem pulsierenden Strom bei gleichzeitiger Dämpfung des Flüssigstroms erfolgt, wobei die Dosierungsmenge in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Agglomerationseffekt eingestellt wird. Dann werden die einzeln dosierten Flüssigkomponenten unmittelbar nach dem Erreichen eines erforderlichen Dämpfungsdruckes, der proportional zum optimierten Düsenvordruck des Düsenmischsystems erfolgt, in einem statischen Mischverfahren in weniger als 10 Sekunden vorgemischt und durch direktes Vernebeln der gemischten Flüssigkomponenten in der Pulverwirbelschicht gleichmäßig ausgebildet werden. Agglomerate werden mit hoher Agglomeratqualität erzeugt.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Rohstoffbereitstellungsstufe, einer Dosierungs- und Dämpfungseinheit, einer Vormischung und einer Agglomerationsstufe und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffbereitstellungsstufe aus einer Vorwärmeinrichtung für die separate Aufheizung der einzelnen Flüssigkomponentenströme besteht, die Dosierungseinheit in Form von oszillierenden Kolbenpumpen für jede der Flüssigkomponenten mit einer Pulsationsdämpfung gekoppelt ist, die unmittelbar danach in ein statisches Mischsystem mündet und die Agglomerationsstufe aus einem Zwei-Stoff-Düsensystem besteht, in dem die vernebelte Flüssigkomponente mit dem trockenen Pulverstrom in Kontakt gebracht und agglomeriert wird.

Zur Rohstoffbereitstellung I sind in den Gemischleitungen 44, 45 Viskositätsmeßgeräte 42, 43 angeordnet, die mit ihren Signalausgängen 46, 47 mit den Reglern der jeweiligen Heizbänder 10 zur Einstellung des jeweiligen Viskositätsminimums der Gesamtmischung über die Rohstoffbereitstellungstemperatur verbunden sind. Das Viskositätsminimum der Gesamtmischung ist dadurch definiert, daß – ausgehend von einer bestimmten Zusammensetzung der Gesamtmischung – das theoretisch erzielbare Viskositätsminimum in dem jeweiligen Verarbeitungsbereich erreicht wird.

Zur Erzielung eines optimalen Agglomerationseffektes wird die Dosiermenge über eine geeignete Einstellung der Kolbenpumpen 12–17 in der Dosiermaschine 11 geregelt. Da jede Agglomeration ein Wechselspiel zwischen Trenn- und Anhaftungsvorgängen ist, die von verschiedenen Prozeßparametern abhängen, ist der Agglomerationsgrad durch das Verhältnis von anhaftenden und weggeschlagenen Teilchen definiert. Eine optimale Agglomeration bzw. ein hoher Agglomerationsgrad ist dann gegeben, wenn innerhalb der zur Verfügung stehenden Agglomerationsstrecke im Fluidmischer ein Höchstmaß an anhaftenden Teilchen erreicht wird.

Zur Steuerung der Dämpfung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß in einem regelbaren Pulsationsdämpfer das Druckniveau in Abhängigkeit von dem für das jeweilige Agglomerationsergebnis optimierten Düsenvordruck eingestellt wird. Hierzu sind Druckfühler 48, 49 mit einem Regler 50 des Pulsationsdämpfers 18 gekoppelt.

Eine hohe Agglomeratqualität ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilchen des erzeugten Pulvers eine vorbestimmte Größe haben und staubfrei sind, d. h., das das Pulver nur geringe Feinstanteile aufweisen. Die Gleichmäßigkeit der Agglomerate ist dann gegeben, wenn das Partikelspektrum der Agglomerate innerhalb enger Grenzen gehalten werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 Prinzipbild des erfindungsgemäßen Verfahrens;

2 Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer Waschmittelherstellung erläutert.

Zunächst wird die Flüssigkomponente in drei Verfahrensstufen, nämlich der Rohstoffbereitstellung, der Rohstoffdosierung und der Komponentenvormischung betrachtet. In der Verfahrensstufe I erfolgt das Lagern der durch Leitungen 1–6 zugeführten Flüssigkomponenten und durch Energiezufuhr 41 ein Temperieren der Komponenten. In der Verfahrensstufe II müssen zur Rohstoffdosierung die Hubzahlen von Kolbenpumpen der Dosiermaschine 11 gezählt und mit den Vorgabewerten verglichen werden. Ferner ist eine Einstellung der Flüssigkeitsdämpfung erforderlich. Der im Saugwindkessel 9 und im Pulsationsdämpfer 18 eingestellte Dämpfungsdruck ist proportional zum optimierten Düsenvordruck, der im Düsenmischsystem 38 einer Wirbelschichtanlage über Druckregler 39, 40 und über Luftmengenventile 30–35 geregelt wird.

In der Verfahrensstufe III erfolgt das Fördern und Mischen der Flüssigkomponenten über statische Mischer 19, 20, wobei hier die Mischzeiten zur Vermeidung von Abkühlungseffekten unterhalb von 10 Sekunden gehalten werden müssen.

Die Verfahrensstufe IV betrifft die eigentliche Agglomeration der pulverförmigen Feststoffe, die als Feststoffstrom 29 in eine Wirbelschicht eingeleitet werden. Über ein Düsenmischsystem 38 wird die Flüssigkomponente direkt in einen Flüssigkeitsnebel verwandelt, der beim Zusammentreffen mit dem Pulverstrom zu einer Benetzung führt.

Analog zu dem anhand von 1 dargestellten Verfahrensablauf läßt sich die Vorrichtung gemäß 2 wie folgt beschreiben:

I. Rohstoffbereitstellung

Die Flüssigrohstoffe A–F werden über Leitungen 1–6 dem Agglomerationsverfahren zugeführt und dabei mit unterschiedlichen Temperaturen in Lagertanks, z.B. in Tank 7, bereitgestellt. In einer mengenregulierenden Fördereinheit, z.B. einer Zahnradpumpe 8, werden die Rohstoffe bis zu einem Saugwindkessel 9 transportiert. Auch die Rohstoffleitungen werden für jeden Strang einzeln mit elektrisch regulierbaren Heizbändern 10 temperiert.

II. Rohstoffdosierung

Die Mengenregulierung erfolgt über eine Dosiermaschine 11 mit sechs oszillierenden Kolbenpumpenköpfen 12–17 für die Flüssigrohstoffe in den Leitungen 1–6. Die einzelnen Produktströme sind mit je einem Pulsationsdämpfer 18 ausgerüstet.

III. Flüssigkomponentenvormischung

Eine Vormischung der mengendosierten Rohstoffe erfolgt in zwei parallel arbeitenden statischen Mischrohren 19, 20. Die Mischrohre enthalten vorzugsweise Einbauten 19a, 20a, die in Strömungsrichtung liegen und zu einer intensiven Vermischung der Rohstoffe führen.

IV. Agglomeration der Waschpulver im Fluidmischer

Die Flüssigkomponenten werden über die Leitungen 44, 45 bei konstantem Flüssigkeitsdruck, der in den Druckfühlern 48, 49 gemessen wird, und variierbarem Luftdruck, eingestellt über Luftmengenventile 30–35, in acht Luftzerstäubungsdüsen 21–28 vernebelt. Diese Luftzerstäubungsdüsen 21–28 befinden sich im Zentrum eines fluidisierten Waschpulverstromes 29. Nach Beendigung des Zersträubungsprozesses wird das Zweistoff-Düsensystem 38 zeitabhängig freigeblasen, um ein Nachtropfen der Flüssigkomponenten zu verhindern. Zur Steuerung der Zerstäubung und des Freiblasens sind die Luftmischventile 33–35 und Fluidverteiler 36, 37 mit einem Regler 50 verbunden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile bestehen in einer genauen Mengendosierung für die Flüssigkomponenten, so daß zusätzliche, teure Wiegeinrichtungen und Durchflußmessungen für die Flüssigkomponentendosierung eingespart werden können. Durch Wegfall derartiger Regeleinrichtungen können die Flüssigkomponenten direkt nach der Mischung in den Zerstäuber eingeleitet werden, so daß die Verweildauer in den Roh ren und Anlagenteilen wesentlich verkürzt wird. Dadurch vermindert sich auch der Aufwand für eine Temperaturregulierung und die Gefahr der Entmischung bzw. der Viskositätsinhomogenitäten der Flüssigkomponenten.

Eine Dosierung mit acht Zweistoff-Düsen und integrierter Luftvor- und -nachblaseinrichtung ermöglicht eine optimale Benetzung des Waschpulvers beim Anfahren und Abschalten. Für einen störungsfreien Prozeßablauf erfolgt das Vor- und Nachblasen in genauer zeitlicher und mengenabhängiger Steuerung der Prozeßströme.

A–F: Flüssigkomponenten
I–IV: Rohstoffbereitstellung, Rohstoffdosierung, Flüssigkomponentenvormischung, Agglomeration der Waschpulver im Fluidmischer
1–6: Leitungen
7: Tank
8: Zahnradpumpe
9: Saugwindkessel
10: Heizbänder
11: Dosiermaschine
12–17: Kolbenpumpe
18: Pulsationsdämpfer
19, 20: statischer Mischer
21–28: Fluiddüsen
29: Pulverstrom
30–35: Luftmengenventile
36, 37: Fluidverteiler
38: Zweistoff-Düsensystem
39, 40: Druckregler
41: Energiezufuhr
42, 43: Viskositätsmeßgeräte
44, 45: Gemischleitungen
46, 47: Signalausgänge
48, 49: Druckfühler
50: Regler

Claims

Verfahren zur Agglomeration von Waschpulvern mit einheitlicher Partikelgröße durch dosiertes Benetzen mit in einer Gesamtmischung enthaltenen Flüssigkomponente mittels eines Düsenmischsystems in einer Pulverwirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Rohstoffbereitstellungsstufe die Flüssigkomponenten separat temperiert werden, wobei die Temperierung der einzelnen Rohstoffkomponenten so erfolgt, dass die in der jeweiligen Rohstoffmenge enthaltene Wärme zu einem Viskositätsminimum der instabilen Gesamtmischung führt, eine intermittierende Dosierung jeder einzelnen, separat temperierten und pulsationsgedämpften Flüssigkomponente erfolgt, wobei die Dosierungsmenge in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Agglomerationseffekt eingestellt wird, die einzeln dosierten Flüssigkomponenten unmittelbar nach dem Erreichen eines erforderlichen Dämpfungsdruckes, der proportional zum optimierten Düsenvordruck des Düsenmischsystems erfolgt, in einem statischen Mischverfahren in weniger als 10 Sekunden vorgemischt und zur Vermeidung einer Entmischung direkt nach der Mischung durch Vernebeln der gemischten Flüssigkomponenten in der Pulverwirbelschicht gleichmäßig ausgebildete Agglomerate mit hoher Agglomeratqualität erzeugt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Rohstoffbereitstellungseinheit (I), einer Dosierungs- und Dämpfungseinheit (II), einer Vormischungs- und einer Agglomerationseinheit (III, IV), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffbereitstellungseinheit (I) aus einer Vorwärmeinrichtung für die separate Aufheizung der einzelnen Flüssigkomponentenströme (A–F) besteht, dass die Dosiereinheit (II) in Form von oszillierenden Kolbenpumpen (12–17) für jede der Flüssigkomponenten mit einer Pulsationsdämpfung (18) für jede Komponente gekoppelt ist, die unmittelbar danach in ein statisches Mischsystem (19, 20) mündet und dass die Agglomerationsstufe (IV) aus einem Zweistoff-Düsensystem (38) besteht, in dem die direkt nach ihrer Mischung über Fluiddüsen (21-28) vernebelte Flüssigkomponente mit dem trockenen Pulverstrom (29) in Kontakt gebracht und agglomeriert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeinrichtung mehrere beheizte Tank- und Rohrleitungen für die einzelnen Flüssigkomponenten (A–F) umfasst, wobei die Leitungen (1–6) für die Flüssigkomponenten (A–F) bis zu der Rohstoffdosierung (II) über Heizbänder (10) temperierbar ist und dass die Pulsationsdämpfung aus einer Kombination von Saugwindkesseln (9) und Druckwindkesseln (18) besteht, wobei die Saugwindkessel (9) vor der Dosiereinheit (II) und die Druckwindkessel (18) nach der Dosiereinheit (II) in Förderrichtung gesehen angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweistoff-Düsensystem (38) über Flüssigkeitsdruckregler (39, 40) auf konstanten Druck regelbar ist und dass über Luftmischventile (30–35) die Zusammensetzung des Fluids variierbar ist, wobei Öffnungen der Fluiddüsen (21–28) im Zentrum eines fluidisierten Pulverstroms (29) münden.