DE2004493C3 - Verfahren zur Herstellung von RuBpellets - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rußpellets durch Rühren eines Gemisches aus Ruß und einer Flüssigkeit

Die Umwandlung von staubenden pulverförmigen Materialien in nichtstaubende Perlen oder Pellets von erhöhter Dichte und festerem Zusammenhalt wird seit Jphrzehnten in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere in der Rußindustrie vorgenommen. Die US-PSen 2131686 und 23 06 698 gehören zu den jüngsten Patenten, die auf solche Verfahren gerichtet sind.

Wie in diesen Patentschriften und in einer Vielzahl von später erteilten Patenten beschrieben, werden die Materialien, und insbesondere der in erster Linie für diese Verfahren in Frage kommende Ruß benetzt, und zwar gewöhnlich mit der gleichen Gewichtsmenge Wasser, und durch Rühren in einem langgestreckten Trog oder Rohr bewegt. Zum Rühren dienen Metallstifte, die spiralförmig längs einer Metallwelle befestigt sind, die sich in der Achse des Troges horizontal dreht.

Feinteilige, pulverförmige Materialien, wie insbesondere Ruß, werden sehr viskos und klebrig, wenn sie feucht sind, und die Verdichtung verursacht nicht nur ein Verkleben der Teilchen miteinander, sondern auch von Teilchen mit anderen Oberflächen, insbesondere mit den Wänden des Behälters, der sie enthält. Es bildet sich ein schwerer Kuchen fast unmittelbar nach dem Anfahren des Verfahrens, wodurch der Fluß des Rußes durch die Vorrichtung verhindert und einige der zum Rühren verwendeten rotierenden Stifte verschlissen und zuweilen abgebrochen werden. Durch den Widerstand des an der Wand angesetzten Kuchen:; ist natürlich zusätzliche Energie für die Drehung der mit Stiften besetzten Welle erforderlich Außerdem brechen gelegentlich Stücke oder Klumpen des Kuchens von der Masse los, wodurch augenblicklich der Widerstand gegen die Drehung verringert wird, während andererseits besonders dicke Kuchenansätze den Antrieb außergewöhnlich stark belasten. Hierbei ergeben sich ungleichmäßiger, stoßweiser Betrieb und Schwankungen in der Produktqualität. Das ständige Ansetzen von nassem Pulver an den Wänden und sein zufälliges Entfernen durch die Spitzen der Stifte hat starke Vibrationen und Erschütterungen in den Stiften und in der Welle zur Folge, wodurch sich hohe Beanspruchungen ergeben, die den Bruch von Stiften und zuweilen sogar von Wellen zur Folge haben. Dieses in Abständen auftretende, kurzzeitige Vibrieren verbraucht außergewöhnlich viel Energie.

Das Naßpelletisieren wird großtechnisch seit mehr als 30 Jahren durchgeführt, ohne daß bisher erfolgreiche Mittel zur Ausschaltung der schädlichen Folgen des Ansetzens von Kuchen an den Wänden der Pelletisiervorrichtung vorgeschlagen wurden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfugung zu stellen, mit dem diese Nachteile beseitigt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung von Rußpellets durch Rühren eines Gemisches von Ruß und einer Flüssigkeit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Verhindern des Anbackens von Ruß an den Wänden der Pelletisierungszone diese Wände beheizt werden.

Die Mittel, mit denen dieses Erhitzen vorgenommen wird, sind nicht entscheidend wichtig. Geeignet ist jedes System, mit dem Wärme zugeführt und annehmbar gleichmäßig gehalten wird. Beispielsweise genügen Dampfleitungen oder elektrische Heizelemente, die an der Wand der Pelletisierungsvorrichtung befestigt werden, für diesen Zweck. Diese Vorrichtungen sind jedoch entweder schwierig an der Pelletisierungsvorrichtung zu befestigen oder teuer im Betrieb, so daß erfindungsgemäß ein Wassermantel bevorzugt wird. Im allgemeinen wird das Anbacken des Kuchens bei der Temperatur von heißem Wasser einwandfrei verhindert, wobei bereits eine Temperatur von etwa 66° C genügt. Vorzugsweise wird die Temperatur im Bereich zwischen etwa 7 Γ und 93° C gehalten. Eine obere Grenze gibt es nicht, jedoch muß die Temperatur unter der Abbautemperatur des Produkts gehalten werden. Diese Abbautemperatur wird bei Verwendung von heißem Wasser nie erreicht. In keinem Fall wird ein Vorteil erzielt, wenn die Temperatur über die mit gewöhnlichem heißem Wasser erhaltene Temperatur, d. h. etwa 93° C, erhöht wird.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet sich beispielsweise eine Vorrichtung, die aus einem rohrförmigen Gehäuse und einer axial in diesem Gehäuse drehbaren Welle, auf der in Abständen radiale Rührstifte angeordnet sind, sowie Mitteln zum Einführen von RuD und Flüssigkeit in das Gehäuse und zur Entnahme der gebildeten Pellets aus dem Gehäuse, besteht, wobei die Wand des rohrförmigen Gehäuses über im Vr'esentlichen seine ganze äußere Oberfläche heizbar ausgestaltet ist. Zweckmäßig ist ein die äußere Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses einschließender Mantel für das strömende Heizmedium. Vorteilhaft wird eine Heizschlange für das strömende Heizmedium um das rohrförmige Gehäuse geführt und mit dessen äußere Oberfläch« durch wärmeleitende Klebstoffe verbunden.

Es ist natürlich 2:weckmäßig, daß der Wassermantel den gesamten Bereich des Troges bis zur Höhe der Schicht des zu pelletisierenden Materials, d. h. bis zu der Höhe, bis zu der sich der Kuchen sonst gewöhnlich ansetzt, einschließ!. Es ist zwar nicht wesentlich, daß der Mantel sich über die gesamte Länge des Troges erstreckt, jedoch wird er vorteilhaft über die gesamte Länge der Pelletisierungsvorrichtung eingebaut, um ständig störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.

In den folgenden Beispielen wird der Betrieb einer üblichen Naßpelletisierungsvorrichtiing mit und ohne Anwendung des Verfahrens der Erfindung verglichen. Die Pelletisierungsvorrichtung, die bei dem in Beispiel 1 beschriebenen Versuch verwendet wurde, bestand aus

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einem waagerechten zylindrischen Rohr von 76^2 cm Durchmesser und 244 cm Länge. Die axiale Welle war mit insgesamt 250 Stiften besetzt, die einen Abstand von 19 mm hatten und in zwei im wesentlichen parallelen Spiralen über die Unge der Welle, die sich mit 390 UpM drehte, auseinandergezogen waren. Alle Stifte waren ursprünglich keilförmig wie ein Meißel geschärft, wobei die Schneide sich in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse befand.

Beispiel 1

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Bei einer neu in Betrieb genommenen Pelletisierungsvorrichtung, die mit einem Durchsatz von stündlich 953 kg High-Straicture-HAF-RuB von 953 kg Wasser (zur Pelietisierung) beim Umgebungstemperatur arbeitete, setzte sich fast augenblicklich nach dem Anfahren der übliche Kuchen an der Wand an. Nach ununterbrochenem Betrieb von 6 Wochen wurde die Belastung des 40 HP-Antriebsmioiors so hoch, daß der Trennschalter regelmäßig anzuspiechen begann. Ferner waren die Stifte in der Nähe des Eintrittsendes um 13 cm und bis unter die keilförmig geschärfte Schneide verschlissen. In diesem Augenblick wurde der Versuch abgebrochen. Die Pelletisierungsvorrichtung wurde gereinigt, und sämtliche verschlissenen Stifte wurden erneut geschärft. Nach erneutem Einschalten der gereinigten Apparatur betrug die Belastung des Motors 28 A, und im Verlauf von 3 Tagen ununterbrochenen Betriebs setzte sich ein Kuchen an und s':ieg die Belastung allmählich auf 44 A (33,2 HP). if)

In diesem Augenblick wurde Wasserdampf auf die Außenseite des zylindrischen Rohrs Jurch eine etwa 30,5 m lange Kupferschlange, die mit leitfähigem Zement mit dem Mantel verklebt unc mit Isolierung bedeckt war, zuir Einwirkung gebracht. Nach etwa einstündigem Beitrieb unter Wärmezufuhr war die Belastung des Motors auf 28 A gefallen, und der Kuchen war weitgehend auseinandergefallen.

Nach einer Betriebszeit von 19 Wochen in der beschriebenen Weise zeigte sich, daß nur ein sehr ·<" geringer Verschleiß der Stifte stattgefunden hatte, nämlich weniger als 3,2 mm an der Vorderkante und weniger als 1,6 mm an der Hinterkante des Stiftes.

Dieser Verschleiß war bereits durch den unvermeidlichen Abrieb in einer lockeren Rußschicht zu erwarten. Die Wand des PelietisUirungsrohres blieb praktisch frei von angesetztem Kuchen.

Der Dampfverbrauch während dieses Versuchs betrug 27,2 kg/Stunde bei einem Druck von 7,7 atü.

Beispiel 2

Eine andere Pelletiisierungsvorrichtung der oben beschriebenen Art, jedoch mit nur 51 cm Durchmesser, wurde mit einem 12,7 mm weiten ringförmigen Mantel versehen, der den gesamten Bereich des rohrförmigen Gehäuses umgab. Der Mantel bestand aus nichtrostendem Stahi Typ 304, Gauge 16, und war mit Leitblechen versehen, um gute Verteilung des fließenden Wassers zu erzielen. Die Vorrichtung wurde zuerst ohne Einwirkung von Wärme betrieben. Während dieser Zeit setzte sich der Kuchen in üblicher Weise an. Der 20 HP-Antriebsmotor war dann mit 15 bis 2OA (12-16 HP) belastet. Gleichzeitig traten die üblichen häufigen und schweren Stromstöße auf. Ohne Entfernung des schweren gezackten Kuchens oder ohne Änderung des Betriebes in irgendeiner anderen Weise wurde heißes Wasser bei einer Temperatur von etwa 74° C in einer Menge von 34 1 /Minute kontinuierlich in den Mantel eingeführt Die Rücklau'temperatur betrug etwa 69°C für einen berechneten Wärmefluß von 8467 kcal/Stunde. Innerhalb von 2 Stunden nach der ersten Anwendung der Wärme war die Stromaufnahme auf 10 A gefallen. Sie blieb anschließend ständig auf dieser Höhe mit nur gelegentlichen und geringfügigen Stößen nach oben. Die anschließenden Untersuchungen ergaben, daß der gesamte Kuchen vollständig verschwunden war, und an der stetigen Leistungsaufnahme war erkennbar, daß kein neuer Kuchen gebildet wurde.

Wie die vorstehenden Beispiele zeigen, wird erfindungsgemäß nicht nur eine verbesserte Pelletisierung, sondern auch eine Senkung der Betriebskosten aufgrund des stark verringerten Verschleißes der Stifte und des niedrigeren Stromverbrauchs erreicht, indem beispielsweise der Stromverbrauch bei einer einzigen Maschine um 87 kWh/Tag gesenkt wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Rußpellets durch Rühren eines Gemisches von RuB und einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern des Anbackens von Ruß an den Wänden der Pelletisierungszone diese Wände beheizt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände auf Temperaturen von ι ο wenigstens etwa 66° C erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände von außen beheizt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- is zeichnet, daß die Wände durch eine umlaufende heiße Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, beheizt werden.