DE1265715B - Kontinuierliches Verfahren zur Granulierung von wasserloeslichen Feststoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIj

Deutsche Kl.: 12 g-1/01

Nummer: 1265 715

Aktenzeichen: D 45201IV a/12 g

Anmeldetag: 17. August 1964

Auslegetag: 11. April 1968

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Granulierung eines wasserlöslichen Feststoffes durch Sprühüberziehen von Teilchen des Stoffes mit einer wäßrigen Lösung desselben.

Sprühtrocknungs- und Fließbettgranulierverfahren sind bekannt. Bei Sprühtrocknungsverfahren werden häufig zerbrechliche kugelförmige Hohlteilchen bzw. Schalenteilchen erhalten, die sich sehr leicht in staubförmige Produkte verwandeln. Bei Fließbettverfahren wird edn Produkt erhalten, das aus sehr feinen Teilchen, aus einem Agglomerat von feinen Teilchen oder aus unregelmäßigen Teilchen besteht, die eine rauhe Oberfläche mit unregelmäßigen Vorsprüngen aufweisen. Diese Produkte verwandeln sich leicht in staubförmiige Produkte, was z. B. besonders bei Pentachlorphenolaten der Fall ist.

Es ist auch bekannt, Partikeln eines Wirbelbettes mit einem Überzugsmaterial zu versehen, das mit Hilfe einer mit Preßluft betriebenen Düse in das Wirbelbett eingedüst wird. Dabei wird jedoch der ge- ao samte Gasstrom unterhalb des das Fließbett tragenden Siebes eingeblasen, so daß das Sieb in verhältnismäßig kurzer Zeit selbst überzogen werden und leicht verstopfen kann. Die kurze Umlaufdauer dieses Verfahrens führt zu feineren Teilchen, die nochmals dem Verfahren unterworfen werden müssen, oder zu unzureichend überzogenen bzw. Materialien mit einer nicht ausreichend getrockneten Überzugsschicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes kontinuierliches Verfahren zur Granulierung eines wasserlöslichen Feststoffes durch Sprühüberziehen von Teilchen des Stoffes mit einer wäßrigen Lösung desselben in verdünnten Zonen eines Fließbettes. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Neigung vieler Feststoffe zum Stäuben praktisch ausgeschaltet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung gemeinsam mit Wasserdampf in eine oder mehrere durch letzteren erzeugte verdünnte Zonen des Fließbettes eingebracht wird. Die Lösung und der Wasserdampf werden vorzugsweise in das Fließbett durch die Öffnungen einer Düse eingeführt, durch die in an sich bekannter Weise zwei fließfähige Materialien-gleichzeitig verdüst werden können.

Die Teilchen werden in den verdünnten Zonen innerhalb des Fließbettes überzogen. Auf diese Weise wird eine zu kurze Verweil- bzw. Umlaufzeit nahezu ausgeschlossen, wodurch der Nachteil eines unzureichenden Kontaktes und damit eines nicht ausreichenden Überzuges behoben wird. Ferner besteht erfindungsgemäß weit weniger die Gefahr, daß die Düse verstopfen kann. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise gestattet zudem, eine Düse ζ. B. zur Reinigung still-Kontinuierliches Verfahren zur Granulierung
von wasserlöslichen Feststoffen

Anmelder:

The Dow Chemical Company,

Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:
Frederic Chanler Tuttle,
Midland, Mich. (V. St. A.)

zulegen, ohne dadurch das Fließbettverfahren selbst zu unterbrechen.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Größe der bei dem Verfahren erhaltenen Granulate zu regeln, teilweise deshalb, um ein geeignetes Produkt zu erhalten, und teilweise deshalb, um die Aufrechterhaltung des Wirbelsehichtzuständes in dem Bett aufrechtzuerhalten. Es ist daher wünschenswert, ununterbrochen granuliertes Material aus dem Bett zu entfernen und abzusieben. Das Uberkornmaterial wird dann durch eine Mahlvorrichtung geführt, das gemahlene Uberkornmaterial und das Unterkornmaterial werden zu dem Fließbett an einem Punkt unterhalb der bzw. den obengenannten verdünnten Zonen zurückgeführt.

Das erfindungsgernäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von praktisch kugelförmigen Teilchen aus festem Natriumpentachlorphenolat, die einen Durchmesser innerhalb des Bereichs von 0,15 bis 4,76 mm aufweisen, geeignet.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der schematisch eine Vorrichtung erläutert wird, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist ein Gefäß 1 mit einem Zyklon 2, einem Förderwerk 3, einer Siebanordnung 4, einer Mahlvorrichtung S und einer Heizvorrichtung 6 verbunden. Das Gefäß 1 ist ein zylindrisches Gefäß, das nahe am Boden eine Siebplatte bzw. durchlöcherte Platte 10 aufweist. Unterhalb der Siebplatte ist.ein iJufteinlaß 11 vorgesehen;

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dec mit Hilfe einer Leitung 12 mit dem einen Ende zum Sieb 4 befördert, wo das Produkt nach seiner der Heizvorrichtung 6 verbunden ist. Mit Hilfe eines Größe aufgeteilt wird. Die zum Trocknen und zur Gebläses 13· und einer Leitung 14 kann Luft durch Aufrechterhaltung des Fließbettzustandes verwendete die Heizvorrichtung 6 und durch, die Leitung 12 in Luft wird aus dem Gefäß 1 durch das Rohr 16 und den unteren Teil des Gefäßes 1 eingeblasen werden. 5 durch eine Staubsammelvorrichtung, wie z.B. einen Am oberen Ende des Gefäßes befindet sich ein Gas- Zyklon 2, ausgetragen. Die in dem Zyklon 2 wiederauslaß, der mit Hilfe einer Leitung 16 mit einem gewonnenen feinen Teilchen werden ebenfalls in die Zyklon 2 oder einer anderen Staubsammelvorrich- Leitung 24 ausgetragen und zum Fließbett zurückgetung verbunden ist. Nahe am Boden des Gefäßes 1 ist leitet. Die von der Staubsammelvorrichtung zurückoberhalb des Siebes ein Produktauslaß 17 vorgesehen, io gewonnenen Teilchen, das Unterkornprodukt aus der durch den das Produkt mit Hilfe einer Leitung 18 Siebanordnung und der Ausstoß der Mahlvorrichtung ausgetragen und zu dem Förderwerk 3 weitergeleitet werden sodann durch die Leitung 24 unter Verwenwerden kann. Das Förderwerk trägt das Produkt in dung eines fließfähigen Trägermediums, wie z. B. die Siebanordnung 4 aus, wo die Unterteilung des Luft, in das Fließbett eingeführt. Diese Unterkorn-Produktes nach seiner Teilchengröße vorgenommen 15 teilchen werden nahe der Mitte des Bettes und unterwird. Die Siebanordnung ist — wie gezeigt — mit halb der bzw. den verdünnten Fließbettzonen eingedrei Auslaßöffnungen versehen: einem Auslaß für führt.

Überkornteilchen, der mit Hufe einer Leitung 19 mit Zur Erzielung von Teilchen der gewünschten

der Mahlvorrichtung 5 verbunden dst, einem Produkt- Größe ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die auslaß, der mit einer Leitung 21 verbunden ist, und ao Lösung in die von dem Wasserdampf geschaffene einem Auslaß für Unterkornteilchen, der mit einer verdünnte Fließbettzone eingeführt wird. Eine genaue Leitung 22 verbunden ist. theoretische Erklärung hierfür kann bisher nicht ge-

Das Gefäß 1 ist mit einer Produkteinlaßleitung 24 geben werden. Es kann jedoch angenommen werden, versehen, die in das Gefäß schräg von oben her hin- daß beim Überziehen der Teilchen in einer Atmoeinragt und deren Ende sich oberhalb der Siebplatte 25 Sphäre, die einen hohen Wasserdampfanteil aufweist, bzw. durchlöcherten Platte 10 nahe der Mitte des Ge- die Teilchenoberfläche so konditioniert wird, daß fäßes befindet. Es sind Vorrichtungen vorgesehen, beim Trocknen bzw. Abdampfen des Wassers aus der mit deren Hilfe ein Luftstrom durch die Leitung 24 Lösung, die die Teilchen überzieht, ein gutes Haften geführt werden kann. Die in dem Zyklon 2 zurück- des zurückbleibenden Feststoffes auf der Teilchengewonnenen feinen Feststoffteilchen werden ebenso 30 oberfläche erzielt wird. Obgleich die Lösung und der wie die Unterkornteilchen aus der Siebanordnung 4 Wasserdampf gesondert eingeführt werden können, und das aus der Mahlvorrichtung 5 mit Hilfe der ist es im allgemeinen am bequemsten, eine Düse zu Leitung 26 ausgetragene Produkt in die Leitung 24 verwenden, mit der Lösung und Wasserdampf geeingeführt. In den Leitungen 22 und 26 sowie in der meinsam eingeführt werden können, und einen Teil von dem Zyklon herkommenden Leitung sind Luft- 35 des Wasserdampfdruckes zur Zerstäubung der Löschleusen 27, 28 bzw. 29 vorgesehen, um zu verhin- sung zu benutzen.

dem, daß Luft aus der Leitung 24 in die betreffenden Mit dem Begriff »verdünnte Fließbettzone« wird

Vorrichtungen gelangt. hier eine Fließbettphase verstanden, in der die Ab-

Wie in der Zeichnung gezeigt wird, ist eine Düse stände zwischen den Teilchen sehr groß sind. Diese 31, mit deren Hilfe zwei verschiedene, gesondert zu- 40 Phase ist gewöhnlich von der dichten Ftießbettphase geführte fließfähige Materialien gemeinsam versprüht bzw. der normalen Fließbettphase durch eine Trägwerden können, so angeordnet, daß sie die beiden heitsphase getrennt.

Materialien waagerecht in das Gefäß hinein austrägt. Die durch den Wasserdampf erzeugten verdünnten

Es kann eine Anzahl solcher Düsen verwendet wer- Fließbettzonen müssen von dem Fließbett bzw. der den, die im Abstand voneinander entlang der Peri- 45 dichten Fließbettphase des Bettes völlig umgeben pherie des Gefäßes 1 angeordnet werden, doch ist in sein. Die verdünnte Zone ist auf diese Weise von der Zeichnung nur eine einzige Düse gezeigt. Teilchen umgeben, die sich meiner dichten Fließbett-

Beim Betrieb der Vorrichtung werden Teilchen des phase befinden. Der Wasserdampf wird in das Bett in Feststoffes, die kleiner als die gewünschten sind, in Querrichtung zu dem Luftstrom, der zur Aufrechtdas Gefäß 1 durch die Leitung 24 eingetragen. Mit 50 erhaltung des Fließbettzustandes dient, eingeführt. Hilfe des Gebläses 13 wird Luft durch die Heizvor- Dies kann sehr bequem in der Weise geschehen, daß richtung 6 geblasen, um dort erhitzt und sodann in man den Wasserdampf von der äußeren Peripherie das Gefäß 1 unterhalb der Siebplatte bzw. durch- des Bettes her einfuhrt. Auf diese Weise kann eine löcherten Platte 10 mit einer solchen Geschwindig- einzige Zone oder eine Vielzahl von Zonen geschafkeit eingeführt zu werden, daß die in das Gefäß 1 ein- 55 fen werden, indem der Wasserdampf von mehreren geführten Teilchen die Form eines Wirbelschichtbet- Punkten entlang der äußeren Peripherie des Bettes tes bzw. Fließbettes annehmen. Wasserdampf unter her eingeführt wird. Wenn eine Vielzahl derartiger Überdruck, der durch die Düse 31 eingeblasen wird, Zonen innerhalb des Bettes verwendet wird, ist es zerstäubt die der Düse zugeführte Lösung und schafft von wesentlicher Bedeutung, daß sich die verdünnin der Nähe des Düsenauslasses eine verdünnte Fließ- 60 ten Fließbettzonen nicht überschneiden. Im allgebettzone. Die Teilchen des Fließbettes, die durch die meinen erstrecken sich die durch den Wasserdampf verdünnte Fließbettzone hindurchgelangen, werden in erzeugten Zonen nicht über ein Drittel des Durchdemjenigen Teil der Atmosphäre, der einen hohen messers des Fließbettes hinaus.
Wasserdampfgehalt aufweist, mit der Lösung über- Der Wasserdampf wird zweckmäßig unter einem

zogen. 6g Druck von 3,5 bis 6,5 atm benutzt. Das Verhältnis

Ein Teil des teilchenförmigen Feststoffes wird von Wasserdampf zu Lösung wird im allgemeinen im ununterbrochen durch das Rohr 18 aus dem Fließ- Bereich von 0,05 bis 0,60, vorzugsweise 0,1 bis bett abgezogen und mit Hilfe des Förderwerkes 3 0,25 Gewichtsteilen Wasserdampf je Gewichtsteil

Lösung gehalten. Bei langsamerer Einführungsgeschwindigkeit der Lösung kann man im allgemeinen mit niedrigeren Wasserdampfdrücken arbeiten. Beim Arbeiten ist es im allgemeinen vorzuziehen, eine verdünnte Fließbettphase zu haben, die sich etwa 30 bis 60 cm in ein Bett hinein erstreckt, das einen Durchmesser von 183 cm oder darüber aufweist. Es wird im allgemeinen eine Düse verwendet, die das Material in einem auseinandergehenden Winkel austrägt, so daß die innerhalb des Bettes erzeugte Zone einen Druchmesser aufweist, der etwa ein Achtel bis ein Drittel der Länge der Zone beträgt. Wenn die verdünnten Fließbettzonen so groß sind, gelangt keine ausreichende Zahl von Teilchen durch die Zone, was zu einer Zunahme des Anteils an Unterkornteilchen führt. Im allgemeinen werden die Zonen des verdünnten Fließbettzustandes so gehalten, daß das Gesamtvolumen der verdünnten Fließbettzonen 5 bis 12% des Gesamtvolumens des Fließbettes ausmacht.

Die in die verdünnte Fließbettzone eingeführte Lösung ist im allgemeinen gesättigt, so daß nur wenig Wasser verdampft werden muß. Die zur Aufrechterhaltung des Fließbettzustandes verwendete Luft wird auf eine Temperatur vorerhitzt, die unterhalb der Zersetzungstemperatur des gehandhabten Produktes liegt, und die Menge der Luft wird danach bemessen, daß der gewünschte Fließbettzustand erzielt wird. Es liegt auf der Hand, daß die Menge der eingeführten Lösung so bemessen werden muß, daß die verwendet Luft zur Trocknung des Produktes ausreicht.

Die feinen Teilchen des gewünschten Materials, die in das Bett eingeführt werden, müssen an einem Punkt unterhalb der verdünnten Fließbettzonen eingeführt werden. Es wird bevozugt, die kleinen Teilchen nahe am Boden des Fließbettes bzw. kurz oberhalb des Siebes quer zu dem Luftstrom, der zur Aufrechterhaltung des Fließbettzustandes verwendet wird, und in Richtung nach unten einzuführen. Die Einführungsleitung sollte so angeordnet werden, daß die Einführung nicht in die verdünnten Fließbettzonen hinein erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von granulierten Alkalipentachlorphenolaten geeignet. Das erhaltene Produkt ist abriebfest und unterliegt keinen Sublimations- und Umkristallisationserscheinungen, so daß es sich beim Lagern nicht in eine staubförmige Masse umwandelt. Es liegt jedoch auf der Hand, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung anderer teilchenförmiger Feststoffe aus wäßrigen Lösungen verwendet werden kann. Beispiele für ander Stoffe, die auf diese Weise in Teilchenform hergestellt werden können, sind die Alkali- und Erdalkalichloride, wie z. B. Natrium- oder Calciumchlorid, die Alkali- und Erdalkalisilikate und anorganische Salze organischer Substanzen, wie z. B. die Alkalisulf onate von alkyliertem Diphenyloxyd, und andere Reinigungs- bzw. Netzmittel. Die erhaltenen Produkte bestehen im allgemeinen aus eine hohe Dichte aufweisenden kugelförmigen Teilchen.

Teilchendurchmesser von 1,00 bis 0,42mm hergestellt. Das Fließbett hatte einen Durohmesser von 244 cm, und die zur Erzeugung des Fließbettzustandes verwendete Luft wurde auf eine Temperatur von etwa 220⁰C erhitzt. Die Geschwindigkeit der Luft innerhalb des Bettes, bezogen auf den Gesamtquerschnitt des Fließbettes, variierte innerhalb des Bereichs von 82 bis 94,5 cm/Sek. Es wurden zahlreiche Versuche durchgeführt, bei denen die Höhe des Bettes zwischen etwa 30 und 76 cm variiert wurde. Entlang der äußeren Peripherie des Bettes wurden in gleichmäßigem Abstand voneinander sechs Doppeldüsen derart angeordnet, daß der Abstand der Düsen von der Siebplatte den 0,2- bis 0,4fachen Wert der Höhe des Bettes hatte. Die Düsen wurden so angeordnet, daß sie die Materialien direkt in das Bett aus-, trugen. Die Unterkornteilchen wurden in das Bett unter Verwendung von Luft an einem Punkt nahe der Mitte des Bettes und kurz oberhalb der Siebplatte eingeführt.

Es wurde ein Wasserdampfdruck von 4 bis 4,4 atm verwendet, um eine etwa 32°/oige Lösung von Natriumpentachlorphenolat in einer Menge von etwa 4,9 g/cm² des Gesamtquerschnitts des Fließbettes pro Stunde einzuführen. Bei diesem Wasserdampfdruck wurde geschätzt, daß die an jeder Düse erhaltenen verdünnten Fließbettzonen eine Länge von etwa 38 cm und einen Durchmesser von 12,7 cm aufwiesen. Die Bettemperatur betrug etwa HO⁰C.

Der Versuch wurde in der oben beschriebenen Weise wiederholt, nur wurde der Wasserdampf zwischen 3,5 und 4,5 atm variiert. Auch hierbei wurde noch ein zufriedenstellendes Produkt erhalten. Oberhalb von 4,5 atm trat ein Stäubchen auf. Wenn die Menge der eingeführten Lösung jedoch auf 9,8 g/cm² und Stunde erhöht wurde, betrug der zur Erzielung der gewünschten verdünnten Fließbettzonen optimale Wasserdampfdruck 4,7 bis 5,2 atm. Bei Drücken bis zu 6,8 atm wurde ein zufriedenstellendes Produkt ohne übermäßiges Stäuben erhalten.

Die Stellung und die Höhe der Düse oberhalb der Siebplatte in dem Bett wurden variiert. Es wurde gefunden, daß ein zufriedenstellendes Produkt stets erhalten werden konnte, wenn der Abstand zwischen Sieb und Düse derart war, daß die verdünnte Fließbettzone weder die Siebplatte berührte, noch oben aus dem Bett herausragte.

Der kontinuierlich aus dem Bett abgezogene Anteil wies die folgende Siebanalyse auf:

Beispiel 1

Mit Hilfe einer ähnlichen Vorrichtung, wie sie in der Zeichnung gezeigt wird, wurde ein teilchenförmiges Natriumpentachlorphenolatprodukt mit einem

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Maximale Sieböfinung	Gewichts prozent	Akkumulative Gewichts
mm	auf dem Sieb	prozentsumme
1,40	12	12
1,00	16	28
0,71	19	47
0,59	16	63
0,50	20	83
0,42	8	91
0,35	4	95
0,297	3	98
0,210	1	99
0,149	1	100
Teilchen, die durch	Spur
das 0,149-mm-Sieb
hindurchfallen

Beim Sieben wurde der Anteil des Produktes, der einen Teilchendurchmesser zwischen 0,42 und 1,00 mm aufwies, in einer Menge von etwa 63 % erhalten.

Die in dem Zyklon zurückgewonnenen Unterkornteilchen machen etwa 3 Gewichtsprozent des kontinuierlich aus dem Bett abgezogenen Anteils aus. Auf der Grundlage von 100 Gewichtsteilen kontinuierlich aus dem Bett abgezogenen Materials werden also 63Teile Produkt, 28 Teile Überkornmaterial und 9 Teile Unterkornmaterial erhalten. Die 9 Teile Unterkornteilchen, die 28 Teile Überkornteilchen nach dem Mahlen und die etwa 3 Teile Unterkornmaterial aus dem Zyklon wurden in das Bett zurückgeführt.

In ähnlicher Weise wie oben beschrieben, wurden Calciumchlorid und das Natriumsulfonat von alkyliertem Diphenyloxyd in Form eines aus kugelförmigen Teilchen hoher Dichte bestehenden Produktes hergestellt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zur Granulierung eines wasserlöslichen Feststoffes durch Sprühüberziehen von Teilchen des Stoffes mit einer wäßrigen Lösung desselben in verdünnten Zonen eines Fließbettes, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung gemeinsam mit Wasserdampf in eine oder mehrere durch letzteren erzeugte verdünnte Zonen des Fließbettes eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung und der Wasserdampf in das Fließbett durch die öffnungen einer Düse eingeführt werden, durch die in an sich bekannter Weise zwei fließfähige Materialien gleichzeitig verdüst werden können.

In Betracht gezogene Druckschriften:.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1158481.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen