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Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur
Herstellung oder Beschichtung von Granulaten in einer
Wirbelschicht, wobei ein flüssiges Medium das eine
granulat- oder beschichtungsbildende Verbindung oder
mindestens eine Reaktionskomponente hierfür enthält, auf in
der Wirbelschicht befindliche Partikel mit kleinerem
mittleren Durchmesser als jenem der herzustellenden
Partikel aufgesprüht und gleichzeitig im Medium enthaltenes
Lösungsmittel verdampft wird. Das Verfahren richtet sich
insbesondere zur Herstellung organischer oder anorganischer
Granulate, sowie zur Beschichtung von Granulaten mit einem
organischen oder anorganischen Hüllmaterial. Ein weiterer
Gegenstand der Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
umfassend eine Wirbelschichtsprühgranulationsanlage, womit
organische Lösungen oder Suspensionen sicher gehandhabt
werden können. Weitere Gegenstände der Erfindung sind
verfahrensgemäß erhältliche Granulate mit im wesentlich
sphärischem Habitus und umhüllte Granulate, wobei das
Granulat bzw. die Umhüllung aus einer oder mehreren
organischen oder anorganischen Verbindungen bestehen.
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An chemische Produkte in Form von Feststoffen werden
seitens der Märkte zunehmend höhere Anforderungen
hinsichtlich ihrer Schüttguteigenschaften gestellt. So
sollen die erzeugten Produkte staubfrei und gut rieselfähig
sein, sowie eine enge Korngrößenverteilung und eine
möglichst hohe Schüttdichte aufweisen.
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Während durch bekannte Sprühtrocknungsverfahren zwar nahezu
kugelförmige und damit gut rieselfähige Partikel
hergestellt werden können, handelt es sich bei solchen
Partikeln um Hohlkugeln mit geringer Dichte und
unerwünschter Neigung zur Staubbildung. Dem gegenüber
lassen sich durch eine Wirbelschicht-Sprühgranulation
annähernd sphärische massive Partikel herstellen.
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Eine Übersicht über bekannte Verfahren und Vorrichtungen
zur Wirbelschicht-Sprühgranulation gibt Hans Uhlemann,
Chem.-Ing.-Tech. 62 (1990), Seiten 822-834. Wesentliche
Merkmale der Wirbelschicht-Sprühgranulation sind die
Ausbildung einer stabilen Wirbelschicht innerhalb eines
Granulators (= Reaktors), das Aufsprühen des flüssigen
Mediums, das granulatbildendes Material in Form einer
Lösung, einer Suspension oder Schmelze enthält, auf die
Partikel der Wirbelschicht und das gleichzeitig erfolgende
Verdampfen des im flüssigen Medium enthaltenen
Lösungsmittels. Während der Wirbelschicht-Sprühgranulation
wachsen die Partikel an und Partikel der gewünschten
Zielkorngröße werden in geeigneter Weise aus der
Wirbelschicht abgetrennt. Mit dem Wirbelschichtgas
abgetrennte feine Partikel werden in geeigneter Weise in
den Prozess rezykliert. Uhlemann lehrt unterschiedliche
Verfahrensvarianten, Maßnahmen zur Eindüsung eines
flüssigen Mediums in die Wirbelschicht, zur Entstaubung der
Abluft sowie zur Regelung der Granulatfeuchte und
Granulatgröße. Als Wirbelschichtgas, das der Fluidisierung
dient und gleichzeitig Energieträger ist, wird in allen
Ausführungsformen von Uhlemann stets erhitzte Luft
verwendet. Hinweise, wonach es sich bei dem in den
Wirbelschicht-Reaktor einzusprühenden flüssigen Medium um
eine organische Lösung handelt und wie daraus resultierende
sicherheitstechnische Probleme bewältigt werden können,
lassen sich dem Uhlemann-Dokument nicht entnehmen.
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Offensichtlich werden in den von Uhlemann genannten
Einsatzgebieten für die Wirbelschicht-Sprühgranulation
stets wässrige Lösungen oder Suspensionen als in den
Reaktor einzusprühendes Medium verwendet.
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In Chemische Produktion 6/92, Seiten 18-21 wird das
Wirkprinzip eines kontinuierlichen Wirbelschicht-
Granulationstrockners gezeigt, der außer zur Trocknung auch
zur Agglomeration pulverförmiger Stoffe, zum Coaten
disperser körniger Stoffe sowie zur Durchführung chemischer
Reaktionen zwischen festen und fluiden Phasen geeignet ist.
Dem Trockner wird als Trocknungsmedium, in der Regel
Heißluft, aber auch Heißgas, über einen speziell
ausgestalteten Anströmboden zugeführt. Zur Intensivierung
des Wärmeübergangs kann im Umluftbetrieb ein Teil der
Abluft als Umluft zum Wärmetauscher zurückgeführt werden
und steht dem Reaktor als Trocknungsmedium wieder zur
Verfügung. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird
die aus einem Wirbelschicht-Sprühgranulator austretende
Abluft zur Vorerhitzung von als Trocknungsmedium
verwendeter Frischluft verwendet. Auch diesem Dokument
lassen sich weder Hinweise auf die Verwendung organischer
Lösungen als flüssiges zu versprühendes Medium entnehmen,
noch Anregungen, welches andere Heißgas anstelle Heißluft
verwendet werden soll und wie die Gefahr, der Bildung
explosiver Lösungsmitteldämpfe ohne zu großen technischen
Aufwand vermieden werden kann.
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Gemäß DE-Patentschrift 197 04 180 werden Alkalicyanid-
Granulate aus einem HCN-enthaltenen Gas und einer wässrigen
Lösung eines Alkalihydroxids in einer Wirbelschicht. Als
Fluidisierungsgas werden anstelle von Luft, womit
HCNexplosive Gemische bilden würde, Stickstoff oder
überhitzter Wasserdampf verwendet.
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Nach Kenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist
bisher kein technisches Verfahren bekannt, wonach das
Wirbelschicht-Sprühgranulationsverfahren zur Herstellung
solcher Schüttgüter herangezogen wurde, zu deren
Herstellung Lösungen oder Suspensionen in einem organischen
Lösungsmittel, das mit Luft explosive Dämpfe bildet,
herangezogen wurde. Der Einsatz organischer Lösungen stellt
somit eine verfahrenstechnische und sicherheitstechnische
Hürde beim Betreiben eines Wirbelschicht-
Sprühgranulationsprozesses dar. Um die Bildung explosiver
Dämpfe von Luft mit organischem Lösungsmittel zu vermeiden,
könnte ein Fachmann im gattungsgemäßen Verfahren als
Wirbelschichtgas anstelle von Luft Stickstoff verwenden.
Eine solche Betriebsweise wäre aber wegen des teuren
Wirbelschichtgases und zusätzlich erforderlichen
Vorkehrungen zur Rückgewinnung des organischen
Lösungsmittels aus dem Abgas wenig wirtschaftlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, ein
sicher und wirtschaftlich zu betreibendes Verfahren
aufzuzeigen, in welchem als zu versprühendes flüssiges
Medium ein solches verwendet wird, das ein organisches
Lösungsmittel enthält und womit im wesentlichen sphärische
massive Granulate hergestellt oder Granulate mit einem
Hüllmaterial umhüllt werden können. Das Verfahren sollte
zudem eine Rückgewinnung des organischen Lösungsmittels
ermöglichen und möglichst abgasarm betrieben werden können.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung sollte eine
sicher betreibbare Vorrichtung zur Herstellung und
Beschichtung von Granulaten in einer Wirbelschicht gefunden
werden, in welcher ein flüssiges Medium, das ein
organisches Lösungsmittel enthält, zur Anwendung gelangt.
Schließlich richtet sich eine weitere Aufgabe auf die
Bereitstellung im wesentlichen sphärischer massiver
organischer oder anorganischer Granulate oder mit einem
organischen oder anorganischen Material umhüllter
Granulate.
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Die vorgenannten Aufgaben lassen sich durch das in den
Ansprüchen definierte Verfahren, die Vorrichtung und die
Granulate und umhüllten Granulate lösen.
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Gefunden wurde demgemäß ein Verfahren zur Herstellung oder
zur Beschichtung von Granulaten in einer Wirbelschicht,
umfassend Aufsprühen eines flüssigen Mediums, das eine
granulat- oder beschichtungsbildende Verbindung oder
mindestens eine Reaktionskomponente hierfür enthält, auf in
der Wirbelschicht befindliche Partikel mit kleinerem
mittleren Durchmesser als jenem der herzustellenden
Partikel und gleichzeitiges Verdampfen des im Medium
enthaltenen Lösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass es
sich bei dem Lösungsmittel um ein organisches Lösungsmittel
handelt und dass man zur Erzeugung der Wirbelschicht ein
das organische Lösungsmittel enthaltendes erhitztes
Wirbelschichtgas verwendet und mindestens einen Teil des
die Wirbelschicht verlassenden Wirbelschicht-Abgases nach
Teilkondensation des Lösungsmittels und Wiedererhitzung des
so erhaltenen Gases als Wirbelschichtgas einsetzt. Die
Unteransprüche richten sich auf bevorzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Erfindungsgemäß enthält das zu versprühende Medium ein
organisches Lösungsmittel, dass unter den
Betriebsbedingungen der Wirbelschicht verdampft und damit
die Bildung des Granulats oder der Umhüllung des Granulats
ermöglicht. Vorzugsweise handelt es sich bei den
organischen Lösungsmitteln des flüssigen Mediums um solche
Lösungsmittel, welche einen Siedepunkt unter etwa 200°C,
insbesondere unter 150°C aufweisen. Besonders bevorzugt
handelt es sich um Lösungsmittel wie Alkohole mit 1 bis 8
C-Atomen, Ketone mit 3 bis 8 C-Atomen, sowie aliphatische,
cyclopaliphatische, aromatisch-aliphatische und aromatische
Kohlenwasserstoffe. Im Rahmen der Herstellung vieler
organischer und anorganischer Stoffe gelangen solche
Lösungsmittel zur Anwendung, so dass die in einem solchen
Lösungsmittel gelösten Stoffe unmittelbar in Granulate
überführt oder zur Ausbildung einer Hüllschicht auf einem
anderweitig gewonnenen Granulat herangezogen werden können.
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Gemäß einem weiteren erfindungswesentlichen Merkmal enthält
das Wirbelschichtgas, ein organischen Lösungsmittel. Andere
Bestandteile des Wirbelschichtgases sollen gegenüber dem
Lösungsmittel inert sein, dass heißt, keine explosiven
Dämpfe bilden. Demgemäß ist das Wirbelschichtgas
vorzugsweise frei von Luft oder Sauerstoff, zumindest liegt
der Gehalt an Luft oder Sauerstoff unter den im Betreib
vorkommenden Bedingungen unterhalb der Explosionsgrenze.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem
Wirbelschichtgas um ein Gemisch aus einem organischen
Lösungsmittel und Stickstoff. Gemäß einer besonders
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird ein Wirbelschichtgas mit einem möglichst
niedrigen Stickstoffgehalt verwendet. Zweckmäßigerweise
handelt es sich bei dem in dem Wirbelschichtgas enthaltenen
organischen Lösungsmittel um das gleiche Lösungsmittel,
welches auch in dem flüssigen Medium enthalten ist.
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Durch das Verdampfen des mit dem flüssigen Medium in das
System eingebrachten organischen Lösungsmittel ist der
Lösungsmittelgehalt in dem die Wirbelschicht verlassenden
Wirbelschichtgas, nachfolgend als Wirbelschicht-Abgas
bezeichnet, höher als in dem als Trocknungsmedium
eingesetzten Wirbelschichtgas. Gemäß einem weiterem Merkmal
der Erfindung wird daher mindestens ein Teil des die
Wirbelschicht verlassenden Wirbelschicht-Abgases in einer
Vorrichtung zur Teilkondensation des Lösungsmittels an
organischem Lösungsmittel abgereichert und das
abgereicherte Gas nach Wiedererhitzung erneut als
Wirbelschichtgas eingesetzt. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform wird eine möglichst vollständige
Kreisgasführung angestrebt und der mit dem flüssigen Medium
eingebrachte Anteil an organischem Lösungsmittel im
wesentlichen vollständig ausgeschleust, vorzugsweise aus
einem Teilstrom des Wirbelschicht-Abgases durch teilweise
oder im wesentlichen vollständige Kondensation.
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Bei der Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung oder Beschichtung von Granulaten wird als
Wirbelschichtgas zweckmäßigerweise ein Inertgas, das mit
den Bestandteilen des Mediums unter den Betriebsbedingungen
kein explosives Gemisch bildet, insbesondere also
Stickstoff, verwendet und der Inertgasanteil während des
Betriebs reduziert. Bei dieser Kreisgasfahrweise wird somit
das eingesetzte Inertgas schrittweise durch überhitzten
Dampf des organischen Lösungsmittels ersetzt. Nach einiger
Zeit stellt sich eine Gleichgewichtszusammensetzung des
Wirbelschichtgases ein. Der Anteil an Inertgas in dieser
Gleichgewichtszusammensetzung wird von dem Anteil an
zusätzlich eingebrachtem Inertgas bestimmt. Bei dem
zusätzlich eingebrachten Inertgas kann es sich um solches
handeln, mit welchem die Sprühdüsen zum Versprühen des
flüssigen Mediums beaufschlagt werden. Vorzugsweise wird
eine weitere Einspeisung von Inertgasen im laufenden
Prozess vermieden, so dass die Granulation und Trocknung im
stationären Betrieb das Wirbelschichtgas im wesentlichen
aus überhitztem Dampf des eingesetzten Lösungsmittels
besteht. Die Rückgewinnung des Lösungsmittels erfolgt dabei
allein durch Kondensation in einem moderaten
Temperaturbereich. Im Gegensatz zur Inertgasfahrweise,
welche zur Kondensation des Lösungsmittels eine sehr
niedrige Temperatur erforderlich macht und zu einer
Restbeladung des Inertgases an organischem Lösungsmittel
führt, reicht es bei der bevorzugten erfindungsgemäßen
Verfahrensweise aus, wenn die Lösungsmitteldämpfe des
Wirbelschicht-Abgases unter den Kondensationspunkt gekühlt
werden. Eine Nachbehandlung des lösungsmittelhaltigen
Abgases entfällt bei dieser Fahrweise vollständig. Durch
die erfindungsgemäße Verfahrensweise mit überhitztem
Lösungsmitteldampf als Wirbelschichtgas, kann der Verbrauch
an teuren sauerstofffreien Inertgasen ohne Minderung der
Anlagensicherheit auf ein Minimum, das sich aus der
Anfahrphase ergibt, reduziert werden.
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Das Versprühen des flüssigen Mediums erfolgt mittels
üblicher Ein- oder Mehrstoffdüsen. Diese können als
Druckdüsen oder als pneumatische Zerstäuber ausgeführt
sein. Im Falle von Ein- oder Mehrstoffdruckdüsen wird die
unter Druck stehende Lösung oder Suspension des zu
granulierenden oder eine Hüllschicht bildenden Stoffes oder
mindestens einer Reaktionssubstanz hierfür versprüht.
Werden hingegen pneumatische Zerstäuber eingesetzt, so wird
das flüssige Medium zusätzlich mittels eines
Zerstäubergases versprüht. Bei diesem Zerstäubergas kann es
sich um ein Inertgas und/oder um im Kreisgasprozess
vorhandenen überhitzten Dampf des organischen
Lösungsmittels handeln. Vorzugsweise wird im
Kreisgasbetrieb als Zerstäubergas ein Teilstrom des
Kreisgases eingesetzt. Die Ausbildung der Zerstäuberdüsen
sowie deren Anordnung innerhalb des Wirbelschichtreaktors
wird der Fachmann durch orientierende Versuche optimieren.
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Es ist möglich, das flüssige Medium von oben auf die
Wirbelschicht, von innerhalb der Wirbelschicht an der
Reaktorwand angeordneten Düsen in die Wirbelschicht sowie
von in der Nähe des Anströmbodens des Wirbelschichtreaktors
angeordneten Düsen von unten nach oben in die Wirbelschicht
einzusprühen.
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Üblicherweise werden feine Feststoffpartikel mit dem
Wirbelschicht-Abgas aus der Wirbelschicht ausgetragen. In
an sich bekannter Weise werden diese Feststoffpartikel in
einer Feststoff-Gas-Trennvorrichtung, beispielsweise in
eines Zyklons oder eines Oberflächenfilters mit
Druckstoßreinigung vom Abgas abgetrennt. Die so
abgetrennten Feststoffpartikel können entweder direkt zur
Regelung der Keimzahl dem Wirbelschichtreaktor zugeführt
werden oder nach Auflösung in dem zu versprühenden
flüssigen Medium rezykliert werden.
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Dem Fachmann ist bekannt, dass zur Aufrechterhaltung eines
stationären Betriebszustandes und Erhalt eines gewünschten
Teilchenspektrums die Keimzahl in geeigneter Weise aufrecht
erhalten werden muss. Geeignete Maßnahmen hierzu sind aus
dem genannten Uhlemann-Dokument bekannt.
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Ein Granulatteilstrom wird kontinuierlich oder
diskontinuierlich aus der Granulationswirbelschicht in an
sich bekannter Weise - siehe Uhlemann-Dokument - entnommen,
gegebenenfalls gekühlt und nach Bedarf unter
Schutzgasatmosphäre gelagert. Die Granulation und damit
auch der Granulatabzug können auch batchweise durchgeführt
werden, was aber unter wirtschaftlichen Aspekten weniger
vorteilhaft ist. In Abhängigkeit vom gewünschten
Teilchenspektrum des erfindungsgemäß hergestellten
Granulats lässt sich dieses in einer üblichen
Austragsvorrichtung mit oder ohne integrierter
Sichteinrichtung aus dem Wirbelschichtreaktor austragen.
Bei nachgeschalteter Sichteinrichtung wird, sofern
erforderlich, der Feinanteil in die Wirbelschicht
rezykliert. Besonders bevorzugt werden Teilchen mit einer
Größe innerhalb des gewünschten Teilchenspektrums derart
kontinuierlich aus dem Reaktor ausgetragen, dass die darin
befindliche Masse konstant bleibt.
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Die erfindungsgemäße Wirbelschicht-Sprühgranulation lässt
sich bei Überdruck, Normaldruck oder Unterdruck
realisieren. Ein günstiger Verfahrensdruckbereich ist dann
gegeben, wenn mit dem Wirbelschichtgas bei maximal
zulässiger Systemtemperatur spezifikationsgerechtes
Granulat bei maximaler Kapazität erzeugt wird. Um einen
Lufteinbruch in das System zu vermeiden, wird die Anlage
vorzugsweise im Normaldruck oder im leichten Überdruck etwa
einem Überdruck bis 200 mbar über Umgebungsdruck betrieben.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Wirbelschichtgas kann
elektrisch oder mittels eines Wärmeträgermediums, wie
Dampf, in üblichen Wärmeaustauschern auf die erforderliche
Temperatur gebracht werden. Zum wirtschaftlichen Betreiben
einer Wirbelschicht-Sprühgranulationsanlage kann eine
Kombination der beiden genannten Gaserhitzertypen
zweckmäßig sein.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich im
wesentlichen sphärische und dichte granulatförmige
Feststoffe aus organische Lösemittel enthaltenden Lösungen
oder Suspensionen erzeugen. Die Mittelwerte der erzeugten
Partikelgrößenverteilungen liegen bei einer üblichen
Wirbelschicht-Sprühgranulation in einer Bandbreite von im
allgemeinen größer 100 µm bis kleiner 30 mm.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform, und diese wird
insbesondere dann angestrebt, wenn Partikel mit kleinerem
mittleren Korndurchmesser als 100 µm hergestellt werden
sollen, erfolgt die Wirbelschicht-Sprühgranulation mittels
einer sogenannten zirkulierenden Wirbelschicht. Die
Geschwindigkeit des Wirbelschichtgases wird hierbei
gegenüber dem stationären Wirbelschichtbetrieb so
gesteigert, dass Partikel mit dem Gasstrom aus dem
Wirbelschichtreaktor ausgetragen und nach Abtrennung vom
Abgasstrom, wieder in den Wirbelschichtreaktor
zurückgeführt werden, wobei sichergestellt sein muss, dass
die Masse an Material innerhalb der zirkulierenden
Wirbelschicht so groß ist, dass mit hoher
Wahrscheinlichkeit Sprühtröpfchen auf die zirkulierenden
Partikel auftreffen, so dass die Partikel wachsen können.
Bei dieser Ausführungsform wird also die Wirbelschicht
innerhalb des Wirbelschichtreaktors pneumatisch gefördert.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen einer
Hüllschicht auf Granulatpartikeln werden diese
Granulatpartikel welche in beliebiger Weise zuvor
hergestellt worden sein können, in einer Wirbelschicht mit
einer Lösung oder Suspension des Hüllmaterials in einem
organischen Lösungsmittels besprüht. Durch das Beschichten
eines Granulats, wobei die Schichtdicke nur wenige
Atomlagen des Schichtmaterial oder wenige µm bis 100 µm
oder mehr betragen kann, lassen sich die Eigenschaften des
Granulats verändern, beispielsweise die Lagerstabilität,
die Silolagerfähigkeit, die Fließfähigkeit, die
Lösegeschwindigkeit und Verträglichkeit mit anderen Stoffen
eines Granulatgemischs.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Herstellung oder Beschichtung von
Granulaten in einer Wirbelschicht, umfassend einen
Wirbelschichtreaktor (1) mit Anströmboden (2) für ein
erhitztes Wirbelschichtgas und mindestens einer
Sprühdüse(3) zum Einsprühen eines flüssigen Mediums in den
Reaktor, eine Feststoff-Gas-Trennvorrichtung (4) zur
Abtrennung von Feststoffpartikeln aus dem Wirbelschicht-
Abgas, eine Vorrichtung (5) zum Erhitzen des dem Reaktor
zugeführten Wirbelschichtgases und eine Vorrichtung (7) zum
Austragen von Granulat aus dem Reaktor, dadurch
gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine
Kondensationsvorrichtung (8) zur Kondensation von
organischem Lösungsmittel aus mindestens einem Teilstrom
des von Feststoffpartikeln befreiten Wirbelschicht-Abgases
und eine Kreislaufleitung (9) von der
Kondensationsvorrichtung (8) zum Erhitzer (5) erhält.
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Die Figur zeigt ein Schema einer Wirbelschicht-
Sprühgranulationsvorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Vorrichtung umfasst einen Wirbelschichtreaktor (1),
eine Feststoff-Gas-Trennvorrichtung zur Staubausscheidung
(4), eine Vorrichtung zur mindestens teilweisen
Kondensation des in mindestens einem Teilstrom des
Wirbelschicht-Abgases enthaltenen organischen
Lösungsmittels (8) und eine Vorrichtung zur Erwärmung
Wirbelschichtgases (5) sowie die in der Figur gezeigten
Leitungen zwischen den einzelnen Vorrichtungen. Der
Wirbelschichtreaktor enthält in seinem unteren Teil einen
Anströmboden (2), durch welchen das über eine Leitung (6)
in den untersten Teil des Reaktors eingeführte
Wirbelschichtgas in gleichmäßig über den Anströmboden
verteilter Form strömt, um das im Reaktor befindliche
teilchenförmige Material in einer stationären oder in einer
zirkulierenden Wirbelschicht zu halten. Innerhalb des
Wirbelschichtreaktors sind eine oder mehrere Sprühdüsen (3)
angeordnet, durch welche das flüssige Medium (M) über eine
Leitung (11) zugeführt wird. Der Reaktor umfasst eine
Vorrichtung zum Austragen des Granulats (G), welche in der
Figur als einfache Leitung (7) ausgebildet ist. Der Reaktor
selbst kann in bekannter Weise ausgebildet sein,
beispielsweise als Rundreaktor oder als Fließrinne.
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Die eigentliche Granulationskammer des
Wirbelschichtreaktors ist bei runder Bauart im unteren Teil
in der Regel zylindrisch ausgebildet, wobei das Verhältnis
Durchmesser zu Höhe meistens im Bereich von 1 zu 1 bis 1 zu
5, vorzugsweise 1 zu 2,5 liegt. An diesen zylindrischen
Teil in welchem sich im wesentlichen die Wirbelschicht
befindet, schließt sich der Expansionsraum mit nach oben
zunehmendem Durchmesser an. Auch im Falle eines
fließrinnenartigen Reaktors befindet sich in einem unteren
Teil mit senkrechten Wänden die Wirbelschicht, und hieran
schließt sich ein oberer, sich erweiternder Teil als
Expansionsraum an. Am oberen Ende der Granulationskammer
wird das Wirbelschichtgas über eine Leitung (12) in eine
Vorrichtung zur Feststoff-Gas-Trennung (4) geleitet, in
welcher feine Partikel (Staub) abgeschieden werden. Bei
dieser Vorrichtung handelt es sich um bekannte Apparate,
wie Abluftfilter und Zyklone. Bei Bedarf werden ein oder
mehrere Abscheidezyklone in Reihe geschaltet und
gegebenenfalls ein Abluftfilter nachgeschaltet. Die
Feststoffabscheider sind mit einer oder mehreren
Feststoffrückführleitungen (13) versehen, durch welche der
Staub wieder in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt
wird. Zum pneumatischen Abschluss des/der
Feststoffabscheider - diese Ausführungsform ist
insbesondere bei einem Wirbelschichtreaktor mit
zirkulierender Wirbelschicht erforderlich - werden übliche
Apparate, wie Zellradschleusen, eingesetzt.
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Das von Feststoffanteilen befreite Wirbelschichtabgas wird
zumindest teilweise über eine Leitung (14) in eine
Vorrichtung (8) zur Kondensation des im Abgas enthaltenen
organischen Lösungsmittels geführt. In der
Kondensationsvorrichtung wird zumindest ein Teil des
organischen Lösungsmittels mittels eines Kühlmediums
kondensiert. Das kondensierte organische Lösungsmittel (OS)
wird über eine Leitung (15) ausgetragen. Bei der
Kreisgasführung wird das Restgas aus der
Kondensationsvorrichtung über eine Leitung (9) einer
Vorrichtung zur Erhitzung des Wirbelschichtgases zugeführt.
Letzteres gelangt von dort über eine Leitung (6) in eine
unter dem Anströmboden angeordnete Kammer, welche ein
gleichmäßiges Anströmen des Wirbelschichtgases über den
gesamten Querschnitt des Wirbelschichtreaktors ermöglicht.
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Die Vorrichtung zum Erhitzen des Wirbelschichtgases kann in
beliebiger Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann das
Gas elektrisch und/oder mit einem geeigneter Heizmedien in
einem Wärmeaustauscher aufgeheizt werden. Insbesondere beim
Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird als
Wirbelschichtgas Stickstoff (N2) verwendet, welche über
eine Leitung (16) der Vorrichtung (5) zur Erhitzung des
Wirbelschichtgases zugeführt wird. In der Anfahrphase wird
der Abgasüberschuss (A) über eine Leitung (17) aus dem
Kreisprozess ausgeschleust. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform, nämlich der Kreisgasführung wird ein Teil
des entstaubten Wirbelschicht-Abgases über eine Leitung
(10) direkt in eine Kreislaufleitung (9) geführt.
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Aus dem Wirbelschichtreaktor wird das gewonnene Granulat
kontinuierlich oder periodisch über eine geeignete
Abzugsvorrichtung - in der Figur als einfache Abzugsleitung
(7) dargestellt - aus der Wirbelschichtkammer abgezogen.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dieser
Abzugsvorrichtung um einen üblichen Sichter. Als Sichtergas
können ein inertes Gas oder vorzugsweise überhitztes
Kreislaufgas, also insbesondere überhitzter
Lösungsmittelbedarf, verwendet werden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit Kreislauffahrweise müssen
nur in der Anfahrphase Abgase ausgeschleust werden. Hierbei
wird der Wirbelschicht-Abgasteilstrom, welcher über die
Kondensationsvorrichtung geführt wird, derart behandelt,
dass keine größere Menge Lösungsmitteldampf im
ausgeschleusten Abgas enthalten ist. Im stationären Betrieb
ohne erneute Zufuhr von Inertgasen fällt kein
auszuschleusendes Abgas an, und die Kondensation kann auf
einem mäßigen Temperaturniveau erfolgen. Die Aufteilung der
Wirbelschichtabgasteilströme, welche einerseits über die
Kondensationsvorrichtung und andererseits direkt der
Vorrichtung zum Erhitzen des Wirbelschichtgases zugeführt
werden, wird derart geregelt, dass nach der Inbetriebnahme
der Anlage die mit dem flüssigen Medium eingebrachte
organische Lösungsmittelmenge vollständig kondensiert und
aus dem Kreislauf ausgeschleust wird. Sofern zum Versprühen
des flüssigen Mediums anstelle des überhitzten
Wirbelschichtgases ein anderes intertes Gas, wie
Stickstoff, zur Anwendung gelangt, fällt dieser Anteil als
Abgas (A) an und wird aus dem Prozess ausgeschleust.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Granulate auf
der Basis einer oder mehrerer organischer oder
anorganischer Verbindungen mit einem im wesentlichen
sphärischen Habitus und dichtem Aufbau. Bei den Granulaten
kann sich um solche Stoffe handeln, welche bereits als
solche in einem zu versprühenden flüssigem Medium gelöst
oder suspendiert enthalten sind oder aus zwei oder mehr
Ausgangsstoffen wovon mindestens einer in dem flüssigen
Medium enthalten ist, gebildet werden; eine weitere
Reaktionskomponente kann auch gasförmig eingeführt werden.
Erfindungsgemäß lassen sich auch solche organischen und
anorganischen Granulate erzeugen, welche Bestandteile
enthalten, die zwar in festem Zustand miteinander
verträglich sind, nicht jedoch oder in unbefriedigender
Weise in Form einer einzigen Lösung.
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Erfindungsgemäß umhüllte Granulate enthalten einen Kern,
welcher in beliebiger Weise hergestellt worden sein kann
und eine durch erfindungsgemäße Wirbelschicht-
Sprühgranulation auf diesen Kern aufgebrachte Umhüllung aus
einer oder mehreren organischen und anorganischen
Verbindungen. Die Umhüllung befindet sich als dichte,
festhaftende Schicht auf dem Kern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise
zur Herstellung von Alkalialkoholat- und
Erdalkalialkoholat-Granulaten von aliphatischen,
gesättigten oder ungesättigten, unverzweigten oder
verzweigten Alkoholen mit 1 bis 12, insbesondere 1 bis 6
Kohlenstoffatomen heranziehen. Insbesondere eignet sich das
Verfahren zur Herstellung von Granulaten von
Nätriummethylat, Natriumethylat, Kaliummethylat und
Kaliumethylat. In diesen Fällen wird eine alkoholische
Lösung des entsprechenden Alkalimetallalkoholats mit einem
bevorzugten Alkoholatanteil im Bereich von 20 bis 30 Gew.-%
in eine Wirbelschicht eingesprüht, welche das
herzustellende Alkoholat enthält. Die
Wirbelschichttemperatur wird hierbei auf 70 bis 95°C
eingestellt, indem ein etwa 150 bis 250°C heißes
Wirbelschichtgas, bei welchem es sich um den überhitzten
Alkohol und bei Bedarf zusätzlich Stickstoff handelt, durch
die Wirbelschicht geleitet wird. Der mit der Alkohollösung
eingebrachte und durch den Trocknungsprozess in das
Wirbelschicht-Abgas gelangende Alkohol wird in der
Kondensationsvorrichtung kondensiert und aus dem
Kreisgassystem ausgeschleust.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch zur
Umhüllung von pharmazeutischen Produkten sowie zur
Herstellung und Umhüllung von Produkten der Lebensmittel-
und Futtermittelindustrie verwenden.