EP1385614A2 - Anlage zur herstellung von granulaten aus biopolymeren und mineralischen rohstoffen - Google Patents

Anlage zur herstellung von granulaten aus biopolymeren und mineralischen rohstoffen

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Publication number
EP1385614A2
EP1385614A2 EP02737831A EP02737831A EP1385614A2 EP 1385614 A2 EP1385614 A2 EP 1385614A2 EP 02737831 A EP02737831 A EP 02737831A EP 02737831 A EP02737831 A EP 02737831A EP 1385614 A2 EP1385614 A2 EP 1385614A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
biopolymer
granules
screw
raw materials
production
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02737831A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kretschmer
Reinhard Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Romonta Ceralith GmbH
Original Assignee
Romonta Ceralith GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Romonta Ceralith GmbH filed Critical Romonta Ceralith GmbH
Publication of EP1385614A2 publication Critical patent/EP1385614A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/10—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic in stationary drums or troughs, provided with kneading or mixing appliances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/805—Mixing plants; Combinations of mixers for granular material
    • B01F33/8051—Mixing plants; Combinations of mixers for granular material with several silos arranged in a row or around a central delivery point, e.g. provided with proportioning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F35/83—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/832—Flow control by weighing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/20—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by expressing the material, e.g. through sieves and fragmenting the extruded length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/80—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis
    • B01F25/84—Falling-particle mixers comprising superimposed receptacles, the material flowing from one to the other, e.g. of the sandglass type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0056—Biocompatible, e.g. biopolymers or bioelastomers

Definitions

  • the invention relates to a plant for producing granules from biopolymeric and mineral raw materials.
  • Said granules are extremely versatile products, which are suitable as thermal insulation, soundproofing, compensating insulation, for microclimatisation of living and working spaces in particular, and also as a filler in furniture, furnishing elements, packaging and the like. Furthermore, possible uses as an additive are seen, for example, in lightweight elements and other lightweight materials. They can also be used, for example, as adsorbents in exhaust gas or wastewater purification, as well as in modified form as valuable soil materials.
  • cereals such as wheat, rye, maize, triticale, rice, barley and buckwheat, oilseed extraction meal such as rapeseed, cottonseed, soybean, sunflower and linseed extraction meal, animal wool, preferably sheep's wool, vegetable fibers, especially cotton, are suitable as biopolymer raw materials.
  • Flax and flax, wood flour, Chinese reed, straw and dried grass are provided.
  • Limestone powder, hydrated lime, Portland cement, marl, clay powder, perlite, diatomaceous earth, glass and plaster are preferred mineral raw materials.
  • Sodium and potassium water glass, silica gel, sodium aluminate and organic acids, in particular acetic acid are provided as water repellents.
  • the hydrophobizing agent or agents are added at a suitable point in the process sequence, ie before and / or during the extrusion.
  • the apparatus must first be based on a mixing process with subsequent extrusion.
  • Composition can be produced.
  • the granules should be as dust-free as possible
  • the main material components for a granulated end product produced in the extrusion process with the possible uses described at the beginning are, on the one hand, vegetable raw materials, for example fine rye meal, fine rye bran, and
  • biopolymeric, mineral or hydrophobic substances can be added or used alternatively.
  • Extruders preferably twin-screw extruders
  • the various biopolymer and mineral components are available as silo goods, provided they are solid components.
  • Liquid components are stored frost-free in suitable tanks.
  • the solid components as well as the liquid components are fed via conveying devices, for example screw conveyors for solids and constant feed pumps for liquids and suspensions, if necessary using additional interim storage facilities, correspondingly assigned metering devices, the arrangement of intermediate containers directly above the individual metering devices making sense.
  • conveying devices for example screw conveyors for solids and constant feed pumps for liquids and suspensions, if necessary using additional interim storage facilities, correspondingly assigned metering devices, the arrangement of intermediate containers directly above the individual metering devices making sense.
  • Differential dosing scales can advantageously be used for dosing the solid components.
  • the liquid components are dosed, for example, by frequency-controlled dosing pumps. It is dosed directly into the extruder.
  • the individual components are mixed intensively and with the addition of heat from the outside. With regard to a constant end product quality, it is important that the individual components are added in defined, reproducible ratios to one another and as a function of the extruder screw speed at appropriate temperature conditions.
  • the feed materials are mixed intensively by means of the extruder screws, transported in the direction of the tool, which is designed as a perforated plate, and pressed through it.
  • the extruded strands pass a granulator, which is designed, for example, as a rotating knife.
  • the strands are cut into individual granules and transported to a downstream paddle screw. For this purpose, the forces released during cutting are advantageously used.
  • the granulate is transported further inside the paddle screw and cools down in the process. Post-reactions to form amylo-aminobiological complexes also take place here. At the same time, fine particles that have formed due to abrasion or during the cutting process are separated by means of an integrated sieve.
  • the paddle screw is dust-tight and arranged in an inclined position in an increasing direction in the conveying direction.
  • a spur gear motor is provided as the drive.
  • Other types of drives are possible.
  • the granulate is fed from the extruder in the lower area.
  • Control openings can be provided at a suitable point.
  • an interchangeable sieve for screening off the fine fraction from the granulate.
  • the mesh size depends on the grain spectrum of the granulate.
  • the removal of the fine fraction takes place via a trough screw conveyor located directly under the paddle screw or another suitable conveying device. After leaving the paddle screw, the granulate is fed to a finished product silo by means of suitable conveying devices and can be removed from it for assembly.
  • a water vapor-gas mixture is created as a by-product.
  • the gas-tight design of the extruder and the constant suction of the vapor from the paddle screw ensure that the water vapor / gas mixture does not escape into the room air. It flows at a temperature of approx. 100 ° C and approximately atmospheric pressure together with the granulate into the paddle screw below.
  • the slightly cooled water vapor / gas mixture which has been completely absorbed by the ambient air, is mixed with the ambient air that has been sucked in, thereby further cooling.
  • This now saturated air-gas mixture is cleaned of entrained dust particles in an air filter.
  • the cleaned air-gas mixture is then cooled below the dew point.
  • the condensed water can thus be removed via a siphon.
  • the air-gas mixture which is still saturated, is heated by a reheater. It flows outside via an adsorber.
  • the electrical switchgear consists of the low-voltage system, the control system, the process control system, an uninterruptible power supply and the corresponding cabling.
  • the invention is explained in more detail with the aid of a flow diagram.
  • the feedstocks are biopolymeric, mineral and hydrophobic components, plus water.
  • the solid components are stored in bulk silos 1, 2 and 3. Tankers take care of the delivery.
  • the bulk goods silos 1, 2 and 3 are filled from these by means of compressed air conveyance via blow-in pipes. Due to the fact that the solid components tend to form mixtures that are at risk of dust explosion during loading, the bulk goods silos 1, 2 and 3 are designed to be pressure shock-proof and explosion-proof.
  • Assigned conveyor systems 7 and 8 are each loaded with a biopolymeric solid component via cellular wheel locks.
  • the conveyor system 9 is fed directly from the bulk material silo 3 with a mineral solid component without the interposition of a cellular wheel sluice.
  • the conveyor systems 7, 8 and 9 mentioned are spiral conveyors. Depending on the local conditions, the conveyor path can be bridged by connecting several conveyors in series. In the example, two spiral conveyors with different inclinations are arranged one after the other.
  • the conveyor systems 7, 8 and 9 transport the solid components into intermediate containers 10, 11 and 12, which are located directly above dosing scales 13, 14 and 15.
  • the intermediate containers 10, 11 and 12 are PVC-coated and provided with an antistatic polyester fabric.
  • the discharge takes place via fulling floors.
  • the dosing scale 15 for the mineral solid component from the bulk material silo 3 is provided with an agitator.
  • the dosing scales 13, 14 and 15 are differential dosing scales with a 3-point weighing system.
  • the bulk material is in each case discharged from it by means of a horizontally arranged screw with an infinitely variable speed and fed to the twin-screw extruder 19.
  • the material flows of the solid components from the bulk goods silos 1, 2 and 3 to the twin-screw extruder 19 are each carried out separately in parallel.
  • the hydrophobic liquid component is in a tank 4, the biopolymers
  • Liquid component stored in a tank 5 Liquid component stored in a tank 5.
  • a water connection 6 is also available
  • intermediate containers 16, 17 and 18 are provided in each case, which by means of feed pumps or by the pressure in the
  • Drinking water network can be filled.
  • the required amount of liquid is obtained from the respective by means of dosing pumps
  • the screws of the twin-screw extruder 19 rotate in the same direction.
  • twin-screw extrader 19 is designed so that the process engineering
  • Temperature zones and the tool heating are warmed up by the external components (cylinder heating), mixed intensively by means of the screws, transported in the direction of the tool and finally pressed through the perforated plate.
  • This is followed by a granulator 20 in which the strands emerging from the tool are cut into granules by rotating knives.
  • the knife drive is a frequency-controlled AC motor with a control range of 1:20.
  • the pellets are fed directly to the loading area of a paddle screw 21.
  • the paddle screw 21 is for reactions to form mechanical / chemical
  • the paddle screw 21 is dust-proof and is made by one
  • Helical gear motor driven The speed is infinitely adjustable.
  • the installation position of the paddle screw 21 rises 15 ° in the conveying direction. It has two covered control flaps.
  • the mesh size of the sieve depends on the grain spectrum of the granulate. In the example this is ⁇ 2 mm
  • a foldable trough conveyor screw 22 is arranged directly under the paddle screw 21.
  • the granulate is fed to a silo 24 via a conveyor system 23.
  • a finishing area follows.
  • Paddle screw 21 slightly cooled now saturated air-gas mixture in an air filter of entrained dust particles.
  • the cleaned air-gas mixture is then cooled below the dew point.
  • the condensed water is discharged through a siphon.
  • the air / gas mixture which is still saturated, is heated by a reheater, and the relative humidity drops. It then flows outside via an adsorber.
  • Suitable measuring, control and regulating devices are also provided, which are designed in a manner customary in the art.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen. Besagte Granulate sind äusserst vielseitig einsetzbare Produkte, die sich als Wärmedämmstoff, Schallschutzstoff, Ausgleichsdämmstoff, zur Mikroklimatisierung von insbesondere Wohn- und Arbeitsräumen, darüber hinaus als Füllstoff in Möbeln, Einrichtungselementen, Verpackungen und dgl. eignen. Weiterhin werden Einsatzmöglichkeiten als Zuschlagstoff beispielsweise in Leichtbauelementen und anderen Leichtbaumaterialien gesehen. Sie sind beispielsweise auch als Adsorptionsmittel in der Abgas- bzw. Abwasserreinigung wie auch in modifizierter Form als Bodenwertstoff verwendbar. Mit der erfindungsgemässen Anlage ist ein Verfahren zur Herstellung von Extrudaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach DE 43 21 627, EP 0 632 101 und US 5,498,384 anlagentechnisch umsetzbar. Hauptmerkmal dieses Verfahrens ist, dass biopolymere Rohstoffe und mineralische Zusätze mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt und anschliessend in einem Extruder verarbeitet werden. Die erfindungsgemässe Anlage besteht im Wesentlichen aus Lagerbereichen und Speicherkapazitäten für feste und flüssige Einsatzprodukte sowie solchen für das Fertigprodukt und anfallende Feinanteile des Fertigprodukts, einem Extruder, einem Granulator, Fördermitteln für Einsatz- und Fertigprodukte sowie Dosiereinrichtungen für feste und flüssige Einsaztprodukte, weiterhin aus einer Abluft-/Abgasanlage, einem Temperiergerät für den Extruder und weiteren Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen. Sie ist durch die Zusammenschaltung der vorgenannten Anlagenteile und die Einordnung einer Paddelschnecke als Nachreaktionsraum mit integrierter Feinkornabsiebung und angeschlossener Abgasanlage gekennzeichnet. Alle Abläufe und Aggregate sind prozessgesteuert.

Description

Beschreibung
Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen.
Besagte Granulate sind äußerst vielseitig einsetzbare Produkte, die sich als Wärmedämmstoff, Schallschutzstoff, Ausgleichsdämmstoff, zur Mikroklimatisierung von insbesondere Wohn- und Arbeitsräumen, darüber hinaus als Füllstoff in Möbeln, Einrichtungselementen, Verpackungen und dgl. eignen. Weiterhin werden Einsatzmoglichkeiten als Zuschlagstoff beispielsweise in Leichtbauelementen und anderen Leichtbaumaterialien gesehen. Sie sind beispielsweise auch als Adsorptionsmittel in der Abgas- bzw. Abwasserreinigung wie auch in modifizierter Form als Bodenwertstoff verwendbar.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage soll ein Verfahren zur Herstellung von Extrudaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach DE 43 21 627, EP 0632 101 und US 5,498,384 anlagentechnisch umgesetzt werden. Das wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist, dass biopolymere Rohstoffe und mineralische Zusätze mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt und anschließend in einem Extruder verarbeitet werden.
Als biopolymere Rohstoffe sind insbesondere Getreide, wie Weizen, Roggen, Mais, Triticale, Reis, Gerste und Buchweizen, Ölsaatenextraktionsschrote, wie Raps-, Baumwollsaat-, Soja-, Sonnenblumen- und Leinsaatextraktionsschrote, tierische Wolle, vorzugsweise Schafwolle, Pflanzenfasern, insbesondere Baumwolle, Flachs und Lein, Holzmehl, Chinaschilf, Stroh und getrocknetes Gras vorgesehen. Als mineralische Rohstoffe kommen vorzugsweise Kalksteinmehl, Kalkhydrat, Portlandzemente, Mergel, Tonmehle, Perlite, Kieselgur, Glas und Gips in Betracht. Als Hydrophobierungsmittel sind zum Beispiel Natron- und Kaliwasserglas, Silicagel, Natriumaluminat und organische Säuren, insbesondere Essigsäure vorgesehen. Die Zugabe der bzw. des Hydrophobierungsmittels erfolgt an geeigneter Stelle des Verfahrensablaufs, d.h., vor und/oder während der Extrusion. Im Hinblick auf die konkrete Produktzusammensetzung wird auf die spezifizierten Angaben in der genannten Patentliteratur verwiesen.
Mit Blick auf die Verfahrensdurchführung ist apparativ zunächst auf einen Mischprozess mit anschließender Extrusion abzustellen.
Beide Prozesse sind sowohl Verfahrens- als auch anlagenseitig in der Patent- und übrigen
Fachliteratur wie auch in einschlägigen Nachschlagewerken umfangreich beschrieben.
Für die Herstellung von Extrudaten in granulierter Form aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen konnte jedoch nicht auf ein praktikables Anlagenkonzept zurückgegriffen werden.
Ein solches zu entwickeln ist daher Aufgabe der Erfindung.
Auf der erfmdungsgemäß vorzuschlagenden Anlage sollen Granulate verschiedener
Zusammensetzung herstellbar sein. Die Granulate sollen möglichst staubarm zur
Verfügung stehen.
Die Aufgabe wurde nach den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen angegeben.
Stoffliche Hauptkomponenten für ein im Extrusionsverfahren hergestelltes, granuliertes Endprodukt mit den eingangs beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten sind zum Einen pflanzliche Rohstoffe, beispielsweise Roggenfeinschrot, Roggenfeinkleie, und zum
Anderen mineralische Zusätze, bevorzugt Weißkalkhydrat und Wasserglas, zuzüglich
Wasser.
Je nach Verwendungszweck und einzustellenden Parametern des Endprodukts können auch andere biopolymere, mineralische, bzw. hydrophobe Stoffe hinzukommen oder alternativ eingesetzt werden.
Das Herstellungsverfahren an sich ist in DE 43 21 627, EP 0 632 101 und US 5,498,384 beschrieben. Erfindungsgemäß ist dieses anlagentechnisch wie nachfolgend beschrieben umgesetzt. Hauptbestandteile eines Anlagenkomplexes, mit dem ein Granulat der in Rede stehenden Art herstellbar ist, sind:
- Lagerbereiche für feste und flüssige Einsatzprodukte,
- Förderanlagen für feste Einsatzprodukte, - Förderpumpen für flüssige Einsatzprodukte,
- Dosiereinrichtungen für feste und flüssige Einsatzprodukte,
- Extruder, vorzugsweise Doppelschneckenextruder,
- Granulator,
- Paddelschnecke mit Einrichtungen zur Absiebung des Feinkorns und als Nachreaktionsraum zur Festigkeitsausbildung und zur Oberflächenvergütung,
- Förderanlagen zur Abförderung des Fertigprodukts,
- Lagerbereich für das Fertigprodukt,
- Konfektionieranlage,
- Abluft-/Abgasreinigungsanlage, - Mittel zur Abförderung und Weiterbehandlung des Feinkorns,
- Elektroschaltanlage,
- Prozesssteueranlage.
Zusätzlich sollten folgende Anlagenbereiche vorgesehen werden: - Direktanschluss für Wasser,
- Zwischenlager für feste und flüssige Einsatzprodukte,
- Schüttdichtemesseimichtung.
Die verschiedenen biopolymeren und mineralischen Komponenten stehen als Siloware zur Verfügung, sofern es sich um Feststoffkomponenten handelt.
Flüssigkomponenten sind in geeigneten Tanks frostfrei untergebracht. Die Feststoffkomponenten wie auch die Flüssigkomponenten werden über Fördereinrichtungen, beispielsweise Schneckenförderer für Feststoffe und Konstantförderpumpen für Flüssigkeiten und Suspensionen, gegebenenfalls unter Nutzung weiterer Zwischenlagermöglichkeiten entsprechend zugeordneten Dosiereinrichtungen zugeführt, wobei die Anordnung von Zwischenbehältern direkt über den einzelnen Dosiereinrichtungen sinnvoll ist. Für die Dosierung der Feststoffkomponenten sind vorteilhaft Differentialdosierwaagen einsetzbar. Die Dosierung der Flüssigkomponenten übernehmen beispielsweise frequenzgesteuerte Dosierpumpen. Es wird direkt in den Extruder dosiert.
Im Extruder werden die einzelnen Komponenten intensiv und unter Wärmezufuhr von außen gemischt. Wichtig ist im Hinblick auf eine gleichbleibenden Endproduktqualität, dass die Zudosierung der Einzelkomponenten in definierten reproduzierbaren Verhältnissen zueinander und in Abhängigkeit von der Extraderschneckendrehzahl bei entsprechenden Temperaturverhältnissen erfolgt.
Die Einsatzstoffe werden mittels der Extruderschnecken intensiv gemischt, dabei in Richtung Werkzeug, das als Lochplatte ausgebildet ist, transportiert und durch dieses hindurch gepresst. Beim Austritt aus der Lochplatte passieren die extrudierten Stränge einen Granulator, der beispielsweise als rotierendes Messer ausgebildet ist. Die Stränge werden in Einzelgranulate geschnitten und in eine nachgeordnete Paddelschnecke befördert. Dazu werden vorteilhaft die beim Schneiden freiwerdenden Kräfte genutzt.
Innerhalb der Paddelschnecke wird das Granulat weiter transportiert und kühlt dabei ab. Außerdem finden hier Nachreaktionen zur Bildung amylo- aminobiologischer Komplexe statt. Gleichzeitig werden Feinanteile, die sich durch Abrieb oder beim Schneidvorgang gebildet haben, mittels einer integrierten Siebung abgetrennt.
Die Paddelschnecke ist staubdicht ausgeführt und in schräger Einbaulage in Förderrichtung ansteigend angeordnet. Als Antrieb ist ein Stirnradgetriebemotor vorgesehen. Andere Antriebsarten sind möglich.
Die Beschickung mit Granulat aus dem Extruder erfolgt im tieferliegenden Bereich.
An geeigneter Stelle können Kontrollöffnungen vorgesehen werden. Im Boden der Paddelschnecke vor dem Granulatauslauf befindet sich ein auswechselbares Sieb zur Absiebung des Feinanteils aus dem Granulat. Die Maschenweite ist abhängig vom Kornspektram des Granulats.
Den Abtransport des Feinanteiles übernimmt über eine direkt unter der Paddelschnecke angeordnete Trogförderschnecke oder ein anderes geeignetes Fördermittel. Das Granulat wird nach Verlassen der Paddelschnecke mittels geeigneter Fördereinrichtungen einem Fertigproduktsilo zugeführt und kann aus diesem zur Konfektion entnommen werden.
Bei der Extrasion entsteht ein Wasserdampf-Gas-Gemisch als Nebenprodukt. Durch die gasdichte Ausführung des Extruders sowie die ständige Absaugung des Brüdens aus der Paddelschnecke ist dafür gesorgt, dass das Wasserdampf-Gas-Gemisch nicht in die Raumluft austritt. Es strömt mit einer Temperatur von ca. 100 °C und annähernd Atmosphärendrack zusammen mit dem Granulat in die darunter befindliche Paddelschnecke. Im Bereich des Siebbodens der Paddelschnecke wird das leicht abgekühlte und von der Umgebungsluft vollständig absorbierte Wasserdampf-Gas- Gemisch mit angesaugter Umgebungsluft gemischt und dadurch weiter abgekühlt. Dieses nunmehr gesättigte Luft-Gas-Gemisch wird in einem Luftfilter von mitgerissenen Staubteilchen gereinigt. Das gereinigte Luft-Gas-Gemisch wird danach unter den Taupunkt abgekühlt. Das kondensierte Wasser kann somit über einen Siphon abgeführt werden.
Das noch gesättigte Luft-Gas-Gemisch wird über einen Nachwärmer aufgeheizt. Es strömt über einen Adsorber ins Freie.
Alle Abläufe und Aggregate sind elektronisch überwacht und mittels einer Elektroschaltanlage betrieben und gesteuert bzw. geregelt. Dazu besteht die Elektroschaltanlage aus der Niederspannungsanlage, der Steuerung, dem Prozessleitsystem, einer unterbrechungsfreien Stromversorgung und entsprechender Verkabelung. Am Beispiel einer Anlage zur Herstellung von Dämmstoffgranulat zum Einblasen oder Schütten in Hohlräume von Dächern, Decken und Wänden und dgl., bestehend aus festen und flüssigen Einsatzkomponenten bzw. Suspensionen wird die Erfindung anhand eines Fließschemas näher erläutert. Die Einsatzstoffe sind biopolymere, mineralische und hydrophobe Komponenten, zuzüglich Wasser.
Im Fließschema haben die verwendeten Bezugszeichen folgende Bedeutung:
1 Schüttgutsilo für eine biopolymere Feststoffkomponente, 2 Schüttgutsilo für eine weitere biopolymere Feststoffkomponente,
3 Schüttgutsilo für eine mineralische Feststoffkomponente,
4 Tank für eine hydrophobe Flüssigkomponente,
5 Tank für eine biopolymere Flüssigkomponente,
6 Wasseranschluss, 7 Förderanlage für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 1,
8 Förderanlage für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 2,
9 Förderanlage für die mineralische Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 3, 10 Zwischenbehälter für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem
Schüttgutsilo 1, 11 Zwischenbehälter für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 2,
12 Zwischenbehälter für die mineralische Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 3,
13 Dosierwaage für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 1, 14 Dosierwaage für die biopolymere Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 2,
15 Dosierwaage für die mineralische Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo 3,
16 Zwischenbehälter mit Dosierpumpe für die hydrophobe Flüssigkomponente,
17 Zwischenbehälter mit Dosierpumpe für die biopolymere Flüssigkomponente, 8 Zwischenbehälter mit Dosierpumpe für Wasser, 19 Extruder, Doppelschneckenextruder, 0 Granulator, 1 Paddelschnecke, 22 Trogförderschnecke,
23 Förderanlage für Fertigprodukt,
24 Silo für Fertigprodukt,
25 Abluft-/Abgasanlage.
Die Feststoffkomponenten sind in Schüttgutsilos 1, 2 und 3 gelagert. Die Anlieferung übernehmen Tankfahrzeuge. Die Schüttgutsilos 1, 2 und 3 werden aus diesen mittels Druckluftförderung über Einblasrohre befüllt. Aufgrund der Tatsache, dass die Feststoffkomponenten bei der Beschickung zur Bildung von staubexplosionsgefährdeten Gemischen neigen, sind die Schüttgutsilos 1, 2 und 3 druckstossfest und explosionsgeschützt ausgeführt.
Über Zellenradschleusen werden zugeordnete Förderanlagen 7 und 8 mit jeweils einer biopolymeren Feststoff omponente beaufschlagt. Die Beschickung der Förderanlage 9 erfolgt ohne Zwischenschaltung einer Zellenradschleuse direkt aus dem Schüttgutsilo 3 mit einer mineralischen Feststoffkomponente. Die genannten Förderanlagen 7, 8 und 9 sind Spiralförderer. In Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen ist der Förderweg durch Reihenschaltung von mehreren Förderern überbrückbar. Im Beispiel sind jeweils zwei Spiralförderer mit unterschiedlichen Neigungen nacheinander angeordnet. Die Förderanlagen 7, 8 und 9 transportieren die Feststoffkomponenten in Zwischenbehälter 10, 11 und 12, die sich direkt über Dosierwaagen 13, 14 bzw. 15 befinden.
Die Zwischenbehälter 10, 11 und 12 sind PVC- beschichtet und mit einem antistatisch wirkenden Polyestergewebe versehen. Der Austrag erfolgt über Walkböden. Die Dosierwaage 15 für die mineralische Feststoffkomponente aus den Schüttgutsilo 3 ist mit einem Rührwerk versehen. Die Dosierwaagen 13, 14 bzw. 15 sind Differentialdosierwaagen mit 3- Punkt- Wägesystem. Das Schüttgut wird jeweils mittels einer horizontal angeordneten Schnecke mit stufenlos veränderbarer Drehzahl aus diesen ausgetragen und dem Doppelschneckenextruder 19 zugeführt.
Die Stoffströme der Feststoffkomponenten sind von den Schüttgutsilos 1, 2 und 3 bis zum Doppelschneckenextruder 19 jeweils getrennt parallel ausgeführt. Die hydrophobe Flüssigkomponente ist in einem Tank 4, die biopolymere
Flüssigkomponente in einem Tank 5 gelagert. Weiterhin steht ein Wasseranschluss 6 zur
Verfügung.
Für die Flüssigkomponenten und Wasser sind jeweils Zwischebehälter 16, 17 und 18 vorgesehen, die mittels Förderpumpen bzw. durch den vorhandenen Druck im
Trinkwassernetz befüllbar sind.
Mittels Dosierpumpen wird die benötigte Flüssigkeitsmenge aus den jeweiligen
Zwischebehälter 16, 17 bzw. 18 abgesaugt und dem Doppelschneckenextrader 19 zugeführt. Die Zudosierang aller genannten Einsatzstoffe erfolgt in definierten Rezepturverhältnissen in Abhängigkeit von der Extruderschneckendrehzahl und den übrigen
Verfahrensbedingungen.
Die Schnecken des Doppelschneckenextruders 19 sind gleichsinnig drehend.
Dadurch ist eine gute Durchmischung der Einsatzkomponenten gewährleistet. Der Doppelschneckenextrader 19 ist so konzipiert, dass die verfahrenstechnischen
Teilaufgaben wie Einziehen, Mischen, Kneten, Scheren und Fördern optimal realisierbar sind. Dazu ist die Schneckengeometrie an die verfahrenstechnischen Erfordernisse angepasst. Die Schnecken bestehen vorteilhafterweise aus Schaftwellen mit austauschbaren Schneckenbuchsen. Im Doppelschneckenextrader 19 mit Hauptantrieb, Getriebe, Temperiergerät für mehrere
Temperaturzonen und die Werkzeugheizung werden die einzelnen Einsatzkomponenten durch Wärmezufuhr von Außen (Zylinderheizung) erwärmt, mittels der Schnecken intensiv gemischt, dabei in Richtung Werkzeug transportiert und schließlich durch die Lochplatte gepresst. Es schließt sich ein Granulator 20 an, in dem die aus dem Werkzeug austretenden Stränge durch rotierende Messer zu Granulat geschnitten werden. Der Messerantrieb ist ein frequenzgeregelter AC-Motor mit einem Regelbereich von 1: 20.
Unter Nutzung der bei der Granulierang auftretenden Tangentialkräfte wird das Granulat direkt dem Beschickungsbereich einer Paddelschnecke 21 zugeführt. Die Paddelschnecke 21 ist für Reaktionen zur Bildung von mechanisch/chemischen
Eigenschaften des Granulats erforderlich. Sie ist weiterhin für den Abtransport und die
Kühlung des Granulats sowie für die Abtrennung von Feinkorn, das sich durch Abrieb oder beim Schneidvorgang gebildet hat, notwendig. Die Paddelschnecke 21 ist staubdicht ausgeführt und wird von einem
Stirnradgetriebemotor angetrieben. Die Drehzahl ist stufenlos einstellbar. Im Beispiel ist die Einbaulage der Paddelschnecke 21 in Förderrichtung 15° ansteigend. Sie besitzt zwei abgedeckte Kontrollklappen.
Im Boden der Paddelschnecke 21 befindet sich auf vorteilhaft ca. 2000 mm Länge vor dem Granulatauslauf ein auswechselbares Sieb zur Absiebung des Feinkorns aus dem Granulat.
Die Maschenweite des Siebes ist abhängig vom Kornspektrum des Granulats. Im Beispiel ist diese < 2 mm
Zum Abtransport des Feinkorns ist eine abklappbare Trogförderschnecke 22 direkt unter der Paddelschnecke 21 angeordnet. Über eine Förderanlage 23 wird das Granulat einem Silo 24 zugeführt.
Es schliesst sich ein Konfektionierbereich an.
Das bei der Extrusion entstehende Wasserdampf-Gas-Gemisch wird in einer Abluft-/
Abgasanlage 25 behandelt. Diese trennt das im Bereich des Siebbodens der
Paddelschnecke 21 leicht abgekühlte nunmehr gesättigte Luft-Gas-Gemisch in einem Luftfilter von mitgerissenem Staubteilchen. Das gereinigte Luft-Gas-Gemisch wird danach unter den Taupunkt abgekühlt. Das kondensierte Wasser wird über einen Siphon abgeführt.
Das noch gesättigte Luft-Gas-Gemisch wird über einen Nachwärmer aufgeheizt, dabei sinkt die relative Feuchte. Es strömt anschließend über einen Adsorber ins Freie.
Weiterhin sind geeignete Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen vorgesehen, die in fachüblicher Art und Weise ausgebildet sind.

Claims

PatentansprücheAnlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen
1. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen, bestehend aus Lagerbereichen und Speicherkapazitäten für feste und flüssige Einsatzkomponenten sowie für das Fertigprodukt und anfallende Feinanteile des Ferigprodukts, einem Extruder, einem Granulator, Fördermittel für Einsatz- und Fertigprodukte sowie Dosiereinrichtungen für feste und flüssige Einsatzkomponenten, weiterhin bestehend aus einer Abgasanlage, einem Temperiergerät für den Extruder und Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Anlagenteile durch einen Nachreaktionsraum zur Bildung von mechanisch/chemischen Eigenschaften des Granulats in Form einer Paddelschnecke (21) mit integrierter Feinkomabsiebung und angeschlossener Abluft-/Abgasanlage (25) ergänzt sind, wodurch sich folgendes Fließschema ergibt:
- Lagerung der biopolymeren und mineralischen Feststoffkomponenten,
- Lagerung bzw. Bereitstellung der biopolymeren und übrigen Flüssigkomponenten, - Dosierang und Zuführang aller Feststoff- und Flüssigkomponenten zum Extruder (19) unter Zwischenschaltung von geeigneten Förderanlagen und -einrichtungen, gegebenenfalls bei Integration von zusätzlichen Speichermöglichkeiten,
- Verarbeitung der zudosierten Einsatzkomponenten im Extrader (19) zu Fertigprodukt in Strangform, - Granulierang der Stränge im nachgeschalteten Granulator (20) zu Granulat aus Fertigprodukt und Zuführang des selben zur Paddelschnecke (21),
- Nachreaktionen des Granulats zur Bildung amylo- aminobiologischer Komplexe, Transport und Kühlung des Fertigprodukts bei gleichzeitiger Abtrennung des Feinkorns vom Granulat innerhalb der Paddelschnecke (21) mit getrenntem Austrag, - Lagerung und Konfektionierung des Granulats.
2. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlage für die Produktion von Dämmstoffgranulat zum Einblasen oder Schütten in Hohlräume von Dächern, Decken und Wänden und dgl., bestehend aus festen und flüssigen Einsatzkomponenten bzw. Suspensionen, wie folgt aufgebaut ist:
- Lagerung einer biopolymeren Feststoffkomponente in einem Schüttgutsilo (1);
- Lagerung einer zweiten biopolymeren Feststoffkomponente in einem Schüttgutsilo (2);
- Lagerung einer mineralischen Feststoffkomponente in einem Schüttgutsilo (3);
- Lagerung einer hydrophoben Flüssigkomponente in einem Tank (4); - Lagerung einer biopolymeren Flüssigkomponente in einem Tank (5);
- Wasseranschluss (6);
- Beschickung einer Förderanlage (7) mit der biopolymeren Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo (1) bzw. einer Förderanlage (8) mit der zweiten biopolymeren Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo (2) jeweils mittels Zellenradschleusen; - Beschickung einer Förderanlage (9) mit der mineralischen Feststoffkomponente aus dem Schüttgutsilo (3) ohne Zwischenschaltung einer Zellenradschleuse;
- Transport der Feststoffkomponenten mittels der Förderanlagen (7, 8 und 9) in entsprechend zugeordnete Zwischenbehälter (10, 11 bzw. 12), die mit Dosierwaagen (13, 14 bzw. 15), vorzugsweise ausgebildet als Differentialdosierwaagen mit 3- Punkt- Wägesystem, gekoppelt sind, wobei das Schüttgut direkt von diesen mittels horizontal angeordneter Schnecken mit stufenlos veränderbarer Drehzahl ausgetragen und dem nachgeordneten Doppelschneckenextrader (19) zudosierbar sind;
- Transport der hydrophoben und biopolymeren Flüssigkomponenten mittels Förderpumpen und Wasser durch den vorhandenen Druck im Trinkwassernetz in entsprechend zugeordnete Zwischebehälter (16, 17 und 18), die mit Dosierpumpen versehen sind, wodurch die Flüssigkomponenten dem Doppelschneckenextrader (19) zudosierbar sind;
- Extrusion aller Einsatzkomponenten im Doppelschneckenextrader (19), wobei dieser im Wesentlichen aus Hauptantrieb, Getriebe, gleichsinnig drehenden Schnecken, Zylinder- und Werkzeugheizung mit Temperiergerät für mehrere Temperaturzonen und dem Werkzeug, letzteres ausgebildet als Lochplatte, besteht; - Nachfolgende Granulierang der die Lochplatte verlassenden Stränge aus Fertigprodukt in einem Granulator (20), der vorteilhaft durch rotierende Messer mit frequenzgeregeltem AC- Antrieb im Regelbereich von 1: 20 gebildet ist, und Übergabe des Granulats unter Nutzung der beim Schneiden entstehenden Tangentialkräfte direkt in den Beschickungsbereich einer Paddelschnecke (21);
- Transport des Granulats bei gleichzeitiger Nachreaktion zur Bildung amylo- aminobiologischer Komplexe, sowie Kühlung und Absiebung des Feinkorns aus dem Granulat innerhalb der Paddelschnecke (21);
- Abtransport des Feinkorns mittels einer direkt unter der Paddelschnecke (21) angeordneten abklappbaren Trogförderschnecke (22);
- Transport des von Feinanteilen gereinigten Granulats mittels eine Förderanlage (23) zu einem Silo (24);
- Anschließende Konfektionierung bei Bedarf.
3. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Paddelschnecke (21) staubdicht ausgeführt ist, abgedeckte Kontrollklappen aufweist, mittels Stirnradgetriebemotor mit stufenlos einstellbarer Drehzahl angetrieben und in Förderrichtung ansteigend, vorzugsweise mit einer Steigung von ca. 15°, eingebaut ist, dass im tieferliegenden Bereich Mittel zur Aufnahme des Granulats aus dem Doppelschneckenextrader (19) angeordnet sind, dass sich im Boden der Paddelschnecke (21) ein auswechselbares Sieb mit einer in Abhängigkeit vom Kornspektrum des Granulats definierten Maschenweite, beispielsweise < 2 mm, zur Absiebung des Feinanteiles aus dem Granulat befindet, und zwar vorteilhaft auf einer Länge von ca. 2000 mm vor dem Austrag, und dass die Paddelschnecke (21) im höhergelegenen Bereich eine Absaugung für das bei der Extrasion entstehende Wasserdampf-Gas-Gemisch aufweist.
4. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Absaugung der Paddelschnecke (21) eine Abluft-/Abgasanlage (25) zur Behandlung des Wasserdampf - Gas-Gemischs angeschlossen ist.
5. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach den Ansprüchen 1 bzw.2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbehälter (10, 11 und 12) mit PVC beschichtet und mit einem antistatisch wirkenden Polyestergewebe versehen sind, das die schüttfähigen Einsatzkomponenten jeweils mittels Walkböden austragbar sind und dass die Dosierwaage (15) für die mineralische Feststoffkomponente aus den Schüttgutsilo (3) ein Rührwerk besitzt.
6. Anlage zur Herstellung von Granulaten aus biopolymeren und mineralischen Rohstoffen nach den Ansprüchen 1 bzw.2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderanlagen (7, 8 und 9) Spiralförderer sind, wobei diese in Abhängigkeit von den örtlichen Verhältnissen durch Reihenschaltung von mehreren Förderern gegebenenfalls mit unterschiedlichen Neigungen gebildet sein können.
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