-
Anlage zum Patentgesuch der
-
Xlöckner-lIumboldt-Deutz Aktiengesellschaft vom 29.September 1975
Verwahren und Einrichtung zur thermischen Behandlung von nicht rieselfähigen, klebrigen,
klumpigen, temperaturempfindlichen Materialien Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Einrichtung zur thermischen Behandlung von nicht rieselfähigen,
klebrigen, klumpigen, temperaturempfindlichen Materialien, insbesondere von Kunststoffen,
in zwei aufeinanderfolgenden Stufen.
-
Gemäß den bisher bekannten Verfahren werden derartige Materialien,
insbesondere Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC), die nach dem
Polymerisationsprozeß eine hohe Feuchtigkeit und einen nicht umgesetzten Vinylchlorid
(yc) - Anteil aufweisen, mit Hilfe heißer Gase in einem Schwebegastrockner vorgetrocknet
und anschließend in einem Trommeltrockner oder einem Wirbelbett - Trockner aachgetrocknet.
Dieser Nachtrocknungsprozeß bereitet bei den bisher bekannten Verfahren nicht unerhebliche
Schwierigkeiten, weil temperatur und Einwirkeit der Gase auf diese fesperatur -
empfindlichen Materialien den Jeweiligen Aniorderungen
- hinsichtlich
Zusammensetzung und Beuchtigkeitsgehalt - genau angepaßt werden müssen. Auf Grund
produktionstechnischer Gegebenheiten ist es jedoch bisher nicht gelungen, zum Beispiel
bei der PVC - Herstellung, das überschüssige VC, wie es in geringen Mengen noch
in den PVC -Teilchen enthalten ist, auf einfache Weise, während des Herstellungsprozesses,
restlos zu entfernen. Die Freisetzung des im PVC noch inlösung enthaltenen Vinylchlorids
erfolgt von der Oberfläche des einzelnen PVC - Teilchens, an die es von innen diffundiert
(ausschwitzen).I)ieser Diffusionsvorgang wird durch das Konzentrationsgefälle zur
Oberfläche, die Länge des Diffusionsweges und vor allem auch durch die Temperatur
bestimmt. Die Restmengen von VC werden je nach Viskosität, Korngröße und Kornverteilung
sowie Außentemperatur unterschiedlich rasch an die Umgebung abgegeben. Um die Absenkung
des VC - Restgehaltes zu erreichen, müßten die bisher üblichen Entgasungszeiten
im Anschluß an den Polymerisationsprozeß erheblich ausgedehnt werden. Längere thermische
Behandlungszeiten mit den bisher bekannten Verfahren bei den bisher üblichen emperaturen
würden jedoch das PVC auf Grund thermiacher Uberbeanspruchung nachteilig beeinflussen
bzw. schädigen, Eine Temperaturabsenkung andererseits erfordert jedoch eine
unzumutbare
Verlängerung des ProzeßablauSes, Jegliche Änderung der Korngröße, Korndichte, Porösitmt
usw.
-
führen zu einer Veränderung der Produktionseigenschaften, wodurch
die Anwendung bestimmter Verarbeitungatefhniken und somit die Herstellung verschiedener
Produkte nicht mehr möglich wäre. Vom Markt werden PVC - Typen von feinst bis grobkörnig
und hochporös bis glasig gefordert.
-
Bei den bisher bekannten Versuchen, den VC - Anteil zu senken, ist
man zu der Überzeugung gekommen, daß eine weitgehende VC - Entfernung während der
derzeitigen Verfahrensabläufe unter Verwendung der herkömmlichen Einrichtungen nicht
möglich ist, ohne die Produktbreite einzuschränken. Das zur Auslieferung kommende
PVC enthält daher gewisse Restmengen von freiem VC, das das Bedienungspersonal gefährdet.
Um die Menschen vor gesundeitsschädigenden Einwirkungen zu schützen, müssen daher
entsprechende, aufwendige Schutzvorkehrungen, wie z.B. Überwachungsgeräte, Be- und
Entlüftungen usw. vorgesehen werden.
-
Das Problem der Entfernung des greien Vinylchlorids wird dem Mischvorgang
zugeordnet, der nach einer Zwischenlagerung und/oder einem Transport dem eigentlichen
Verarbeitungsverfahren,
wie EXtrudieren, Spritzgießen, Kalandrieren
usw. vorgeschaltet wird. Die verwendeten Schnellmischer und die Anwendung höherer
Pemperaturen können die Freisetzung des im PVC verbliebenen Vinychlorids beschleunigen;
jedoch sind hierbei wiederum umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen für das Personal
in den Mischräumen und Anlagen erforderlich, die mit einem erheblichen Kostenaufwand
verbunden sind.
-
Die Auf-gabe der ErSindung besteht daher darin, ein Verden fahren
zu schaffen, das eine jeweiligen Anforderungen entsprechende, kontinuierliche, thermische
Behandlung von nicht rieselfähigen, klebrigen, klumpigen, temperaturempfindlichen
Materialien, insbesondere von Kunststoffen, wie zum Beispiel PVC, in besonders wirXungsvoller
und wirtschaftlicher Weise ermöglicht, und das ein praktisch wasser- und/oder VO
freies Produkt liefert, welches ohne aufwendige Schutzvorrichtungen gelagert, transportiert,
gemischt und weiterverarbeitet werden kann. Dies wird dadurch gelöst, daß die Materialien
in der ersten Stufe in einem Schwebegastrockner vorbehandelt werden, und daß diese.vorbehandelten
Materialien nach Trennung von den Gasen in der zweiten Stufe in einem Vibrationstrockner
nachbehan&it werden. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen kann im Vergleich
zu den bisher bekannten Verfahren sehr vorteilhaft die Temperatur der Erocknungsgase
und
die Verweilzeit des Produktes und damit die Einwirkzeit der heißen Gase auf die
Materialien, insbesondere im Nachtrocknungsprozeß, auf dem Vibrationstrockner durch
einfache Regulierung genau auf die jeweils zu behandelnden Materialien eingestellt
werden. Dies. beruht vor allem auf der Tatsache, daß die Luftkammern des Vibrationstrockners
in Zonen unterteilt sind, die unabhangig voneinander,entaprechend den geforderten
Trocknungsbedingungen hinsichtlich Gastemperatur, Gasgeschwindigkeit usw. beliebig
angesteuert werden können. Die durch den Vibration strockn er hindurchgeführten
Materialien können daher einer genau definierten thermischen Behandlung unterzogen
werden. Die Turbulenz und die Verweilzeit der Materialien im Vibrationstrockner
lassen sich innerhalb bestimmter Grenzen durch Änerungen des Wurfwinkels, der Schwingfrequenz
und/oder der Schwingweite sehr leicht variieren. Im Vibrationstrockner werden die
Gasmengen und die Gasgeschwindigkeiten allein nach thermodynamischen Gesichtspunkten
festgelegt, da der Transport der Materialien durch die Schwingbewegung bewirkt wird.
Die urbulenz der Materialien im Vibrationstrockner, die durch die Schwingung und
durch die Gasgeschwindigkeit verursacht werden, begünstigen den Stoff- und den Wärmeaustausch.
-
Die spezifischen Merkmale des Vibrationstrockners ermögstichen
somit
eine Prozeßführung, die den jeweils zu behandelnden Materialien genau angepaßt werden
kann. Bei der Behandlung temperaturempfindlicher Materialien, insbesondere von Kunststoffen,
mit Hilfe von Gasen, kann mit einem Vibrationstrockner durch Einstellung unterschiedlicher
Betriebsbedingungen in den einzelnen Zonen, wie Erhitzen und Abkühlen der Materialien
auf unterschiedliche Temperaturen, die produktspezifisch aufeinander abgestimmt
sind, und die zeitlich nacheinander eingestellt werden können, ein sehr trockenes
Produkt erzeugt werden, das thermisch nicht geschädigt ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung erfolgt
die Behandlung der Materialien in einem gasdichten Vibrationstrockner durch Einstellung
eines Unterdruckes in der Ablufthaube. Auf diese Weise wird ein unkontrolliertes
Entweichen von Feinstanteilen, schädlichen Gasen, insbesondere Vinylchlorid, in
die Umgebung vermieden.
-
In vorteilhafter Wh2terbildung der Erfindung wird die Behandlung der
Matwrialien mittels heißer Gase und/oder Mikrowellen vorgenommen. Zu diesem Zwecke
wird wenigstens eine Zone des Vibrationstrockners mit einer Mikrowellen einheit
ausgerüste.
Durch die Einwirkung der Mikrowellen auf die zu behandelnden
Materialien erfolgt sehr vorteilhaft eine Erwärmung der Feststoffpartikel von innen
heraus, wobei die im inneren der Materialpartikel befindliche Feuchtigkeit an die
Oberfläche getrieben wird, wo sie von dem Gasstrom sofort entfernt wird.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Brfindung können
die Materialien im Vibrationstrockner einer Nachpolymerisation unterworfen werden.
Auf diese Weise können sehr vorteilhaft leichtflüchtige Reaktionsteilnehmer, wie
zum Beispiel der im Polyvinylchlorid vorhandene freie Vinylchloridanteil , an das
Behandlungsgut angelagert und mit diesem fest gebunden werden. Um beispielsweise
bei einer Behandlung von PVO im Vibrationstrockner die noch ungebundenen, also freien
VO - Anteile fest abbinden zu können, ist eine Temperatursteigerung während des
Trocknungsprozesses erforderlich, um die Nachpolymerisation durchführen zu können,
was durch die Wärmeerzeugung im inneren des Gutes durch Mikrowellenenergie bewirkt
werden kann.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Erläuterung der in der Zeichnung schematisch dargestellten
Einrichtung zur urchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung.
-
Diese Einrichtung besteht aus einem Schwebegastrockner 1, dem huber
eine Leitung 2 ein Vibrationstrockner 3 nachgeschaltet ist. Zwischen dem Schwebegastrockner
1 und dem Vibrationstrockner 3 ist in der Leitung 2 ein Abscheider 4 angeordnet,
der abgasseitig huber eine Gasleitung 5 mit einem Filter 6 in Verbindung steht.
-
Die nicht rieselfähigen, klebrigen, klumpigen, temperaturempfindltcheu
Materialien werden dem Schwebegastrockner 1 im unteren Bereich - in Pfeilrichtung
7 - und die heißen Gase von unten in Pfeilrichtung 8 zugeführt. ie von unten nach
oben strömenden heißen Gase befördern das Material huber die Leitung 2 in den Zyklonabscheider
4. Die Materialien werden von den heißen Gasen soweit vorgetrocknet, daß sie im
Abscheider 4 leicht von den Gasen getrennt werden können. Die auf diese Weise vorgetrockneten
und im Abscheider aus den Gasen abgeschiedenen adaterialien gelangen anschließend
in den Vibrationstrockner 3, während die aus dem Abscheider 4 nach oben über die
Leitung 5 abgeführten Gase zwecks Entstaubung dem Filter 6 zugeführt werden. Im
Vibrationstrockner 3 werden die auf diese Weise vorgetrockneten Materialien durch
die Vibrationsbewegungen
:doc: von der Gutautgabeseite zur Gutaustragsseite
hin bewegt. Gleichzeitig werden dem Vibrationstrockner 3 von unten heiße Gase zugeführt,
die durch die Sieböffnungen und durch die auf dem Sieb befindliche Materialachicht
hinaurchströmen. Durch die vibrierende Bewegung des Siebbodens und durch die Gase,
die die auf dem Sieb befindliche Materialschicht durchströmen, wird eine starke
Turbulenz bzw. Bluidiaierung des Materials bewirkt.
-
Bei dieser Behandlung der Materialien im Vibrationstrockner 3 können
somit sehr vorteilhaft die dem Trockner von unten in Pfeilrichtung 9 zugeführten
Gase in ihrer Temperatur, Menge und Geschwindigkeit variiert und dadurch der Behandlungsprozeß
den jeweils zu behandelnden Materialien optimal angepaßt werden. Die aus dem Vibrationstrockner
3 nach oben durch die Leitung 10 austretenden Gase werden einem Filter 11 zugeleitet.
Falls in diesen Abgasen nur verhältnismäßig geringe Mengen an Staub vorhanden sind,
können sie auch huber die in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Leitung 12 dem
Filter 6 zur Entstaubung zugeleitet werden.
-
Mit dieser vorbeschriebenen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung können somit in sehr
vorteilhafter Weise rieselfähige,
klebrige, klumpige, temperaturempfindliche Materialien, insbesondere Eunststoffe,
mit Hilfe von heißen Gasen und/oder Mikrowellen einer Nachtrocknung und/oder einem
Reaktionsprozeß unterworfen werden, wobei die vorhandenen, überschüssigen flüchtigen,
organischen Substanzen beseitigt oder an die Materialien gebunden werden, und der
Wassergehalt minimiert wird.
-
Patentansprüche