DE19904657B4

DE19904657B4 - Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten

Info

Publication number: DE19904657B4
Application number: DE1999104657
Authority: DE
Inventors: Michael Jacob; Dr. Rümpler Karlheinz
Original assignee: Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Current assignee: Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: DE19904657A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis in einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, a) dass die verschiedenen Prozessstufen zur Herstellung des Endproduktes hintereinander in einer ein- oder mehrstufigen Wirbelschicht durchgeführt werden, b) dass der ersten Prozessstufe im Bereich des Wirbelraums der Wirbelschicht das pulverförmige Ausgangsmaterial in Form einer Feststoffvermischung aus Einzelkomponenten zugeführt wird, c) dass den verschiedenen Prozessstufen unterhalb der Wirbelschicht die Prozessluft zugeführt wird, wobei die Prozess- bzw. Zulufttemperatur für die Agglomeration des Produktes abhängig von der Zersetzungstemperatur der einzelnen Stoffkomponenten des Endproduktes ist und 20 bis 300°C und die Prozessluft für die Kühlung –20 bis –30°C beträgt, d) dass im Bereich des Wirbelraums über den gesamten Prozessbereich mittels eines Sprüh- oder Bedüsungssystems dem Feststoff in der Wirbelschicht ein Bindemittel, Wasser und/oder ein oder mehrere Materialkomponenten in Form von Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen zugeführt werden,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis in einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten Wirbelschicht.
Aus der DE 698 04 457 T2 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines granulären Waschmittelproduktes in einem Gasfluidisierungsgranulator vorbekannt, bei dem ein teilchenförmiges Material mit einem flüssigen Bindemittel bei bis zu 200°C in Kontakt gebracht und in einer nachfolgenden Verfahrensstufe während des Fluidisierungs- und Sprühvorganges bei 30° bis 10°C abgekühlt wird. Dabei liegt der DE 698 04 457 T2 , in der auf Seite 2, 2. Absatz die Unterschiede zwischen einem Gasfluidisierungsgranulator einerseits und einem Wirbelschichtgranulator andererseits besonders hervorgehoben werden, lediglich die Aufgabe zugrunde, eine Bildung von Klumpen und klebrigen Granulaten während des üblichen Gasfluidisierungsverfahrens zu verhindern.
Aus der GB 1 341 557 A kennt man bereits ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines aus festen und flüssigen Grundstoffen bestehenden Mischproduktes, bei dem eine Anzahl pulverförmiger Bestandteile heterogen einer Mischzone derart zugeführt werden, dass sie mittels eines dort hinzugeführten Gasstromes in einem Wirbelbett verbleiben, um zumindest eine flüssige Komponente in den Eintrittsbereich der pulverförmigen Bestandteile einzudüsen und mit Hilfe eines quergerichteten Austragsluftstromes im wesentlichen homogene und angehäufte Mischprodukt-Partikel aus der Mischzone abzuführen.
In der Werbeschrift der Anmelderin ”AGT-kontinuierliches Wirbelschichtgranulieren und Trocknen” (Glatt 0696-1500D HD-MIKE) ist ein Wirbelschichttrockner vorbeschrieben, in dem mittels eines temperierten Trocknungsluftstromes über einem speziellen Anströmboden eine Wirbelschicht aus arteigenem Material erzeugt wird, um auf die wirbelnden Partikel den aus einer Lösung, Suspension oder Schmelze bestehenden Ausgangsstoff mittels eines Sprühdüsensystems gleichmäßig und fein verteilt aufzusprühen und um das darin enthaltene Wasser zu verdampfen und von der Trocknungsluft abzuführen, damit der zurückbleibende Feststoffanteil sich an den Partikeln verfestigen und anwachsen kann, bis er die Wirbelschicht entgegen einem sichtenden Austragsluftstrom verlassen kann.
Es ist bekannt, bei der Produktion von Waschmitteln oder Vollmaschmittelkomponenten die jeweiligen Einzelkomponenten durch Sprühtrocknung oder Sprühgranulierung herzustellen und anschließend die so hergestellten Einzelkomponenten entsprechend der Rezeptur zu vermischen. Eine Vereinigung von unterschiedlichen Einzelpartikeln erfolgt dabei bei der Vermischung nicht.
Nachteilig ist, dass je nach Qualität der Mischung der Einzelkomponenten eine mehr oder weniger inhomogene Verteilung der verschiedenen Komponenten erfolgt. Beim Transport und bei der Lagerung kann es leicht zur Entmischung der Komponenten innerhalb der Verpackung bzw. der Container kommen. Durch den hohen Staubanteil und der Neigung zur Entmischung wird die Qualität der Waschmittel bzw. Waschmittelkomponenten erheblich verschlechtert. Dies wirkt sich sehr nachteilig aus, da diese Stäube in den häufigsten Fällen als gesundheitsschädlich einzustufen sind. Weiterhin besteht mit abnehmender Partikelgröße eine größer werdende Neigung zu Staubexplosionen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis zu entwickeln, das sich gegenüber den bekannten Granulaten durch eine homogene Zusammensetzung der Granulate oder Agglomerate aus den einzelnen Rohstoffkomponenten inklusive dem Bindemittel und der Feuchtigkeit auszeichnet, eine hohe Festigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung aufweist, gut in Wasser dispergierbar und staubarm bis nahezu staubfrei sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Herstellung des Produktes erfolgt durch Wirbelschichtagglomeration/-granulation in einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten Wirbelschicht. Dabei wird dem Feststoff in der Wirbelschicht über ein Bedüsungssystem ein Bindemittel und/oder Komponenten in Form von Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen zugeführt. Der Bindemittelgehalt im Produkt kann Werte von 1 bis 35 Mass.-% einnehmen. Durch die über die Prozeßluft eingebrachte Energie erfolgt eine Trocknung und Verfestigung der sich im Bedüsungsbereich der Wirbelschicht bildenden Agglomerate/Granulate. Dabei liegt die Zuführungstemperatur der Prozeßluft zwischen 20°C bis zur Zersetzungstemperatur der beteiligten Stoffe. Durch Einstellung der Trocknungsparameter kann die Produktfeuchte variiert werden. Werte ab 0 Mass.-% aufwärts je nach Flüssigkeitseintrag sind möglich. Die durch die Prozeßluft aus der Wirbelschicht mitgerissenen Partikel, insbesondere der Feinstaub, werden in einer im Wirbelschichtapparat integrierten mit Querschnittserweiterungen versehenen Expansionszone und in einem daran anschließenden Filtersystem von der Luft getrennt und in das Wirbelschichtbett zurückgeführt und dort agglomeriert. Damit entsteht ein staubarmes bzw. staubfreies Produkt mit einem Körnungsbereich von 0,2 bis 2,0 mm.
Der oben beschriebene Prozeß zur Herstellung des Endproduktes wird in verschiedenen Prozeßstufen wie z. B. Aufheizen, Agglomerieren, Coaten, Trocknen und Kühlen hintereinander in einer ein- oder mehrstufigen Wirbelschicht durchgeführt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis besteht darin, daß durch die Fluidisierung des Materials in der Wirbelschicht eine gleichmäßige homogene Zusammensetzung der einzelnen Granulate oder Agglomerate aus den einzelnen Rohstoffkomponenten einschließlich den Bindemitteln und der entsprechenden Feuchtigkeit entsteht. Eine Entmischung der Komponenten kann dadurch nicht mehr erfolgen.
Das Granulat oder Agglomerat weist eine einheitliche Qualität auf Die Herstellung der Granalien oder Agglomerate mittels Wirbelschichtagglomeration/-granulation hat weiterhin den Vorteil, 46 ein festes, abriebarmes sowie staubarmes Endprodukt entsteht, das in Wasser gut dispergierbar ist.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch die vollkommende Kapselung des Prozesses durch Prozeßführung in einem einzigen Apparat eine Gesundheitsgefährdung durch Kontakt mit den zugeführten Stäuben vermieden wird. Außerdem wird der Bereich der Staubexplosionsgefährdung auf den Innenraum des Wirbelschichtapparates reduziert.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung ist ein Querschnitt durch eine Wirbelschichtgranulationsanlage schematisch dargestellt.
Das Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis erfolgt durch Wirbelschichtagglomeration/-granulation in einer ein- oder mehrstufigen Wirbelschichtgranulationsanlage, wobei die verschiedenen Prozeßstufen zur Herstellung des Endproduktes wie Aufheizen, Agglomerieren, Coaten, Trocknen und Kühlen hintereinander in einer Wirbelschicht 9 durchgeführt werden.
Das pulverförmige Ausgangsmaterial wird über den Feststoffeintrag 2 und eine Zellenradschleuse 12 als Druckabschluß zur Umgebung der ersten Prozeßstufe im Bereich des Wirbelraums 11 der Wirbelschicht zugeführt. Entsprechend den spezifischen Materialbedingungen durchläuft das zugeführte Material unterschiedliche Prozeßstufen wie Aufheizen, Agglomerieren, Coaten, Trocknen und Kühlen. Der jeweiligen Prozeßstufe wird Prozeßluft 1 mit unterschiedlichen Temperaturen über die Zuluftkammern 10 und einem Luftverteilungsboden 11 der Wirbelschicht 9 zugeführt. Dabei bilden die Zuluftkammern 10 und der Luftverteilungsboden 11, als obere Begrenzung, den Anströmteil 1, in dem die Prozeßluft 1 in den Wirbelraum II eingebacht, verteilt und vergleichmäßigt wird.
Die Temperatur der Prozeßluft 1 für die Agglomeration des Produktes ist abhängig von der Zersetzungstemperatur der einzelnen eingebrachten Stoffkomponenten und liegt entsprechend der Stoffkomponenten zwischen 20 bis 300°C. Die Prozeßluft 1 für die Kühlung des bereits granulierten und getrockneten Materials wird am Ende der Prozeßstufen vor dem Bereich des Produktaustrages 3 zugeführt. Die Temperatur der Prozeßluft 1 für die Kühlung liegt zwischen –20 bis +30°C und richtet sich auch nach den einzelnen Stoffkomponenten im Endprodukt. Damit werden für das Verfahren optimale Bedingungen in der Wirbelschicht 9 durch Einstellung der jeweiligen Schichttemperatur geschaffen.
Der Wirbelraum II wird im unteren Bereich durch den Luftverteilungsboden 11 mit im wesentlichen rechteckiger Grundfläche und durch senkrechte bis leicht geneigte Seitenwände gebildet. Dabei können die Seitenwände des Wirbelraums II bis max. 10° von der Senkrechten geneigt angeordnet sein. In dem Wirbelraum II, der von der Prozeßluft 1 von unten nach oben durchströmt wird, befindet sich der fluidisierte Feststoff, der die Wirbelschicht 9 bildet. Im Bereich des Wirbelraums II wird über den gesamten Prozeßbereich mittels eines Sprüh- oder Bedüsungssystems 8 dem Feststoff in der Wirbelschicht 9 ein Bindemittel, Wasser und/oder ein oder mehrere Materialkomponenten in Form von Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen zugeführt. Der Trockenstoffanteil im Sprühmedium beträgt dabei 0 bis 100%, während der Binderanteil im Endprodukt einschließlich Feuchte 1 bis 35% beträgt.
Das Sprühsystem 8 besteht aus einer bekannten Ein- oder Mehrstoffdüse, wobei die Eindüsrichtung von oben nach unten oder umgekehrt bzw. geneigt erfolgen kann. Durch die Gestaltung des Wirbelraums II und der Zuführung von zusätzlichen Komponenten über das Sprühsystem 8 erfolgt eine homogene Feststoffvermischung, wobei Granulate mit einer homogenes Zusammensetzung aus den jeweiligen Einzelkomponenten gebildet werden.
Oberhalb des Wirbelraums II schließt sich die Expansionszone III an, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Prozeßluft 1 durch Querschnittserweiterungen verringert wird. Die Seitenwände der Expansionszone III weisen eine stärke Neigung von 15–45° zur Senkrechten auf, so daß eine Querschnittserweiterung bis mm anschließenden Filtersystem IV erfolgt. Durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Prozeßluft 1 erfolgt eine Vorabscheidung von aus dem Wirbelraum II mitgerissenen Partikeln, die wieder in den Wirbelraum rückgeführt werden.
An die Expansionszone III schließt sich ein integriertes Filtersystem IV zur Entstaubung der Prozeßluft 1 und zur gleichzeitigen Rückkehrung des Staubes in die darunterliegende Wirbelschicht 9 an. Das Filtersystem IV besteht aus Filterelementen 7, die mechanisch durch die Filterabreinigung 6 und/oder durch Druckluft 5 impulsmäßig gereinigt werden können. Der Einsatz anderer bekannter Filterelemente ist möglich. Durch das integrierte Filtersystem IV wird ein Kontakt mit den Stäuben vermieden und- die Staubexplosionsgefährdung auf den Innenraum des Wirbelschichtapparates reduziert.
Die gereinigte Prozeßluft verläßt das System als Abluft 4 während das Fertigprodukt ebenfalls über eine Zellenradschleuse 12 als Druckabschluß über den Produktaustrag 3 aus dem System ausgetragen wird.
Der Anlage können weitere Ausrüstungsteile, beispielsweise zur Explosionsunterdrückung/-entlastung oder zur Unterstützung der Feststoffbewegung z. B. durch Vibrationseinrichtungen, hinzugefügt werden.
In einem konkreten Fall wurde Waschmittelpulver mit einer Körnung kleiner 200 μm in einer Wirbelschicht mit zwei Kammern im Anströmbereich und mit einer Wirbelbodenfläche von 0,2 m² agglomeriert.
1. Kammer Agglomeration

Zulufttemperatur 150°C
Schichttemperatur 60°C
Sprühmedium 30%ige Binderlösung
im Produkt 10% Binderanteil 5% Wasseranteil

2. Kammer Kühlung

Kühllufttemperatur 25°C
Austrittstemperatur Waschmittelagglomerat 35°C

Aufteilung der Wirbelfläche

75% Agglomeration
25% Kühlung

Es wurden feste und gleichmäßig homogene Agglomerate mit einer Korngröße von 400 bis 800 μm, ohne Staubanteile < 200 μm erzeugt, die gut in Wasser löslich sind.
Zusammenfassend läßt sich folgendes feststellen:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trackenstoffbasis in einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten Wirbelschicht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Waschmittelgranulate oder -agglomerate herzustellen die sich durch eine homogene Zusammensetzung der aus den einzelnen Rohstoffkomponenten inklusive dem Bindemittel und der Feuchtigkeit auszeichnen, eine hohe Festigkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung aufweisen, gut in Wasser dispergierbar und staubarm bis nahezu staubfrei sind.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Herstellung des Produktes in einer Wirbelschicht erfolgt. Dabei wird dem Feststoff in der Wirbelschicht über ein Bedüsungssystem ein Bindemittel und/oder Komponenten in Form von Lösungen. Suspensionen oder Schmelzen zugeführt. Durch die über die Prozeßluft eingebrachte Energie erfolgt eine Trocknung und Verfestigung der sich im Bedüsuagsbereich der Wirbelschicht bildenden Agglomerate/Granulate. Dabei liegt die Zuführungstemperatur der Prozeßluft zwischen 20°C bis zur Zersetzungstemperatur der beteiligten Stoffe. Durch Einstellung der Trocknungsparameter kann die Produktfeuchte variiert werden. Die durch die Prozeßluft aus der Wirbelschicht mitgerissenen Partikel werden in einer im Wirbelschichtapparat integrierten mit Querschnittserweiterungen versehenen Expansionszone und in einem daran anschließenden Filtersystem von der Luft getrennt und in das Wirbelschichtbett zurückgeführt und dort agglomeriert. Damit entsteht ein staubarmes bzw. staubfreies Produkt mit einem Kömungsbereich von 0,2 bis 2,0 mm.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Vollwaschmitteln und Vollwaschmittelkomponenten in Granulat- oder Agglomeratform auf Trockenstoffbasis in einer im wesentlichen horizontal ausgerichteten Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, a) dass die verschiedenen Prozessstufen zur Herstellung des Endproduktes hintereinander in einer ein- oder mehrstufigen Wirbelschicht durchgeführt werden, b) dass der ersten Prozessstufe im Bereich des Wirbelraums der Wirbelschicht das pulverförmige Ausgangsmaterial in Form einer Feststoffvermischung aus Einzelkomponenten zugeführt wird, c) dass den verschiedenen Prozessstufen unterhalb der Wirbelschicht die Prozessluft zugeführt wird, wobei die Prozess- bzw. Zulufttemperatur für die Agglomeration des Produktes abhängig von der Zersetzungstemperatur der einzelnen Stoffkomponenten des Endproduktes ist und 20 bis 300°C und die Prozessluft für die Kühlung –20 bis –30°C beträgt, d) dass im Bereich des Wirbelraums über den gesamten Prozessbereich mittels eines Sprüh- oder Bedüsungssystems dem Feststoff in der Wirbelschicht ein Bindemittel, Wasser und/oder ein oder mehrere Materialkomponenten in Form von Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen zugeführt werden, e) dass im Bereich des Wirbelraums durch Fluidisierung eine Feststoffvermischung erfolgt und somit Granulate homogener Zusammensetzung aus den Einzelkomponenten gebildet werden, f) dass die Strömungsgeschwindigkeit der dem Wirbelraum von unten zugeführten Prozessluft in der über dem Wirbelraum befindlichen Expansionszone durch Querschnittserweiterungen verringert wird, dabei eine Vorabscheidung von aus dem Wirbelraum mitgerissenen Partikeln und Rückführung der abgeschiedenen Partikel in den Wirbelraum erfolgt, g) dass die Abscheidung und Rückführung des Prozessstaubes in den Wirbelraum in einem oberhalb der Expansionszone angrenzenden integrierten Filtersystem mit Abreinigungsmechanismus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindeanteil im Produkt einschließlich Feuchte 1 bis 35% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Rohstoffes in die Wirbelschicht und der Austrag des Fertigproduktes aus der Wirbelschicht unter Druckabschluss zur Umgebung erfolgt.