DE19927537A1 - Sprühtrocknungsanlage und Verfahren zu ihrer Verwendung - Google Patents
Sprühtrocknungsanlage und Verfahren zu ihrer VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fließbettapparat mit integrierter Sprühtrocknung sowie ein Verfahren zu dessen Verwendung. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung sprühgetrocknetem Pulvermaterials, dessen Produkteigenschaften je nach weiterer Verwendung gezielt variiert werden können.
Description
Die Erfindung betrifft einen Fließbettapparat mit integrierter Sprüh
trocknung sowie ein Verfahren zu dessen Verwendung. Gegenstand der
Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung sprühgetrocknetem Pul
vermaterial, dessen Produkteigenschaften je nach weiterer Verwendung
gezielt variiert werden können.
Üblicherweise werden im Handel befindliche Granulate hergestellt, in
dem eine Lösung oder eine Suspension einer oder mehrerer Kompo
nenten in einen mit Heißgas beschickten Sprühturm gesprüht werden.
Im Heißgasstrom verdampfen die flüssigen Anteile und es bilden sich
Feststoffpartikel, die mehr oder weniger statistisch geformt sind.
Bekannt ist auch die Granulierung in einem Wirbelbett, worin der Pro
zeßluftstrom einen speziell geformten Anströmboden durchströmt und
dabei eine Wirbelschicht aus festem Startmaterial erzeugt. Die Sprüh
flüssigkeit gelangt durch ein Düsensystem feinverteilt in den Wirbel
raum. Die wirbelnden Partikel werden benetzt, die Oberfläche angelöst
und die Partikel haften zusammen. Am Ende des Wirbelbetts wird kon
tinuierlich Feststoff entnommen. Gleichzeitig wird am Eingang eine ge
ringere Menge Feststoff zugeführt auf den Sprühflüssigkeit fein verteilt
wird. Ein Filtersystem bewirkt das kein Staub das Wirbelbett verläßt und
nur am Ausgang Granulatpartikel entnommen werden, die eine Min
destgröße aufweisen. Auch in einem solchen Wirbelbett bilden sich
Feststoffpartikel, die mehr oder weniger statistisch geformt sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Anlage und ein
Verfahren zum Betrieb der Anlage zur Verfügung zu stellen, mit deren
Hilfe Eigenschaften von sprühgetrockneten bzw. granulierten, pulver
förmigen Produkten nach Wunsch hinsichtlich Korngröße, Korngrößen
verteilung, Feuchte und Tablettierfähigkeit variiert werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Sprühtrocknungsanlage,
welche
- a) eine Sprühtrocknungseinheit (B)
- b) ein Fließbett (A)
- c) eine oder mehrere zusätzliche Sprüh- oder Zerstäubungsdüsen für flüssige Medien (C)
- d) einem Pulverdosiergerät (D) und
- e) einer Pulverrückführung (9) mit Ventilator (E) aufweist.
In der Sprühtrocknungseinheit der erfindungsgemäßen Sprüh
trocknungsanlage werden (B) flüssiges Medium (5), Sprühluft (6), pul
verförmiges Material (9) und Heißluft (4) zusammengeführt.
Eine besondere Ausführungsform besteht darin, daß sich eine Sprüh
trocknungseinheit (B) senkrecht über einem anschließenden Wirbelbett
in einem Sprühturm befindet.
In einer speziellen Ausführungsform kann die Sprühtrocknungseinheit
(B) der Anlage ein Sprühsystem enthalten, das aus einer mit Heißwas
ser beheizten Zweistoff-Sprühdüse mit koaxial angeordneter Pulver
rückführung und Heißgasumströmung besteht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt insbesondere durch eine Anlage, in der
eine oder mehrere zusätzliche Sprüh- oder Zerstäubungsdüsen für flüs
sige Medien (C) örtlich variabel im Fließbett angebracht werden können.
An das Fließbett schließt sich gemäß der vorliegenden Erfindung eine
durch eine Schleusenklappe (F) abgetrennte Pulverdosieranlage (D) an,
welche durch einen Überlauf (8) gespeist wird.
Eine Teilmenge des gebildeten Produkts kann erfindungsgemäß über
eine Flugförderung, in der ein Ventilator (E) als Förderorgan dient, ge
gebenenfalls nach Zerkleinerung in die Sprühtrocknungseinheit (B) zu
rückgeführt werden. Der als Förderorgan wirkende Ventilator (E) kann
gleichzeitig als Zerkleinerungseinheit des zurückgeführten Pulvers die
nen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt auch durch ein Verfahren zur Herstel
lung von sprühgetrocknetem Pulvermaterial, in dem
- a) in einem ersten Schritt ein flüssiges Medium, Sprühgas, pulver förmiges Material und Heißluft zusammengeführt werden,
- b) das entstehende pulverförmige Produkt in ein Fließbett fällt, auf genommen, fluidisiert und weitertransportiert wird,
- c) in einem oder mehreren Granulierungsschritt(en) mit weiterem flüssigen Medium besprüht, getrocknet und im Fließbett in Rich tung der Pulverdosieranlage gefördert wird, von welcher aus
- d) eine Teilmenge als pulverförmiges Material in den Prozeß zu rückgeführt wird.
Bei dem flüssigen Medium handelt es sich um eine Lösung, eine Dis
persion oder eine Suspension.
Eine besondere Variante des Verfahrens besteht darin, daß das zu
rückgeführte pulverförmige Material vor der Rückführung zerkleinert
wird.
Als Sprühgas, als Träger- und Heizgas Luft oder ein Inertgas kann ein
Gas ausgewählt aus der Gruppe N2 und CO2 verwendet werden. Das
Gas kann erfindungsgemäß im Kreislauf geführt werden, wobei es
durch Filter oder mit Hilfe von Dynamikfiltern von Partikeln befreit wird
und erneut den Sprühdüsen zugeführt bzw. aufgeheizt und in das
Fließbett eingeführt wird.
Erfindungsgemäß können an verschiedenen Stellen der Anlage ver
wendete flüssige Medien unterschiedliche Zusammensetzungen auf
weisen.
Die Lösung der vorliegenden Aufgabe erfolgt insbesondere auch da
durch, daß sich durch Variation der Parameter, Sprühdruck, Flüssig
keitsmenge, zurückgeführte Pulvermenge, Heißluftstrom und Tempe
ratur der Heißluft gezielt Partikelgrößen zwischen 50 bis 1000 µm ein
stellen lassen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird zu Beginn die Anlage mit pul
verförmigem Startermaterial über den Einfüllstutzen (3) beschickt. Über
die Kammern (1) wird im Sprühtrocknungsraum ein Luftstrom erzeugt.
Das eingeführte Startermaterial wird durch diesen Luftstrom fluidisiert
und bewegt sich in die Richtung der Austragsklappe (F). Der Pulver
strom erhält diese Bewegungsrichtung bei Erzeugung des Luftstroms
durch eine entsprechende Perforation des Conidurbodens. Das fluidi
sierte Produkt läßt sich durch einfaches Öffnen der Schleusenklappen
(F) austragen. An dieser Stelle der Anlage sind Vorrichtungen geschaf
fen, die es ermöglichen entweder das Produkt in eine Pulverdosieranla
ge oder über eine Flugförderung zur Sprühtrocknungseinheit zu führen.
Am Austrag über die Pulverdosieranlage befindet sich ein Überlauf (8)
für das Fertigprodukt. Der Ventilator (E) der Sprühtrocknungseinheit
dient sowohl als Fördermittel für das Produkt als auch als Zerkleine
rungseinheit für zurückzuführendes Pulvermaterial. Zurückgeführtes
Pulvermaterial der Rückführungsleitung (9) wird durch die besondere
Ausgestaltung der Sprühtrocknungsdüse mit den entsprechenden Me
dien Flüssigkeit (5) Sprühluft (6) und Heißluft (4) zusammengeführt.
Das entstehende Pulver bzw. Granulat wird vom Fließbett aufgenom
men und wird wie bereits oben beschrieben, weitertransportiert. Beim
Passieren der Granulationsdüsen (C) wird weiteres Medium, welches
eine andere Zusammensetzung haben kann als das in die Sprühdüse
mit Pulverrückführung eingebrachte, auf die gebildeten Partikel ge
sprüht. Es erfolgt eine weiteres Granulieren und eine erneute Einstel
lung der Korngrößenverteilung. Aus den Kammern (1) über die Coni
durböden eingeschleuste Luft wird das Produkt auf die gewünschte
Endfeuchte getrocknet. In die Anlage integrierte Dynamikfilter (G) wird
ein Austrag von Pulverpartikeln in die Umgebung verhindert.
Statt der drei Granulationsdüsen (C), wie in Abb. 1 dargestellt,
können an der entsprechenden Stelle der Anlage ein oder mehrere
Sprühdüsen oder Sprühtrocknungsdüsen oder auch nur eine, zwei oder
mehr als drei Granulationsdüsen angebracht sein. Diese zusätzlichen
Düsen können sich direkt am Anfang des Fließbetts oder weiter nach
hinten verschoben befinden. Die Wahl des Ortes, an dem das ur
sprünglich gebildete Pulvermaterial erneut ein- oder mehrmal(s) be
sprüht wird, ist u. a. auch davon abhängig, welche Restfeuchte das ge
wünschte Produkt haben soll. Es versteht sich von selbst, daß ein Pro
dukt mit besonders niedriger Restfeuchte nach dem letzten Besprühen
eine längere Verweilzeit im Wirbelbett erforderlich macht als eines mit
höherer.
Je nach Wunsch können durch die verschiedenen Düsen unterschiedli
che Zusammensetzungen auf die bereits gebildeten Partikeloberflächen
aufgebracht werden, so daß Partikel mit einem schichtförmigen Aufbau
erhalten werden können. Es kann aber auch dazu dienen, eine gleich
mäßigere Korngrößenverteilung zu erzielen.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anlage nicht nur mit Luft als Trä
germedium betrieben werden. Es ist auch möglich die gesamte Anlage
im Kreislauf mit einem Inertgas, wie z. B. Stickstoff, oder mit Kohlendi
oxidgas zu fahren.
Die Anlage ist so ausgestaltet, daß die Parameter Flüssigkeitsmenge,
Sprühdruck, rückgeführte Pulvermenge, Heißgasmenge, Heißgastem
peratur, Warmluftmenge, Warmlufttemperatur individuell regelbar sind.
Daher lassen sich durch die zurückgeführte Pulvermenge, die einge
speiste Flüssigkeitsmenge und den Sprühdruck je nach Wunsch die Ei
genschaften des Endprodukts einstellen hinsichtlich der Feuchte, der
Korngröße und der Korngrößenverteilung. Je nach Wunsch können in
der beschriebenen Anlage pulverförmige Produkte hergestellt werden
mit Partikelgrößen zwischen 50 und 1000 µm. Je nach Fahrweise kön
nen die Partikel aus einer einzigen chemischen Substanz bestehen
oder einen schichtförmigen Aufbau von verschiedenen Substanzen zei
gen oder je nach gewählten Verfahrensparametern einen mehr oder
weniger kristallinen oder vorwiegend amorphen Aufbau aufweisen, wo
bei im letzteren Fall die Partikel sowohl aus einer als auch aus einem
Gemisch von verschiedenen Komponenten bestehen können.
Besonders gesteuert werden können die Bildung der Partikel durch eine
in die Anlage integrierte Sprühdüse, welche geeignet ist, um sprühge
trocknete Granulate herzustellen. Eine entsprechende Ausführungsform
einer solchen Sprühdüse ist in Fig. 2 dargestellt.
Bei dieser Sprühdüse handelt es sich an sich um ein Sprühsystem, das
aus einer mit Heisswasser beheizbaren Zweistoff-Sprühdüse [(1), (2),
(3)] besteht, welche wiederum mit einer koaxial angeordneten Pulver
rückführung (4) und einer Heissgasumströmung (5) ausgestattet ist.
Vorteil dieses Sprühsystems ist, daß das Pulver unmittelbar am Austritt
mit den über die Zerstäubungsluft erzeugten Flüssigkeitströpfchen in
Kontakt kommt und granuliert oder agglomeriert wird. Damit die Granu
late nicht verkleben und die Oberflächenfeuchte abgeführt werden kann,
ist das Sprüh- und Pulverteil in einen Heissgasstrom eingeschlossen, wo
die notwendige Energie zur Verdampfung der Flüssigkeit direkt umge
setzt wird. Die Nachtrocknung findet im Fliessbett statt.
Insbesondere auch durch Einbau dieses Sprühtrocknungssystems ist es
möglich, gezielte Partikelgrößen zu erzielen.
Ein besonderer Vorteil dieser Sprühtrocknungsanlage besteht daher
darin, daß in einer einzigen Anlage in Abhängigkeit von den eingestell
ten Verfahrensparametern und von den verwendeten zu versprühenden
flüssigen Medien sehr unterschiedliche Produkte herstellen lassen.
Zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung werden im folgen
den ein allgemeines Fließschema (Fig. 1) der beschriebenen Sprüh
trocknungsarilage und Beispiele gegeben, die im Rahmen des Schutz
bereichs der vorliegenden Erfindung liegen, nicht jedoch geeignet sind,
die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.
Fig. 1 zeigt ein verallgemeinertes Fließschema einer möglichen Ausfüh
rungsform einer solchen Sprühtrocknungsanlage, in der die gegebenen
Ziffern und Buchstaben die folgenden Bedeutungen haben:
Anhand der in der Beschreibung genannten und der in dem Fließsche ma gegebenen Komponenten ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, durch Auswahl im Handel erhältlicher Einzelkomponenten eine entsprechende Anlage zu erstellen. Es versteht sich für den auf dem Fachgebiet tätigen Fachmann von selbst, daß zum Betrieb der Anlage sowohl zusätzliche elektrische als auch mechanische Regelungsein heiten eingebaut werden müssen, um die Verfahrensparameter, wie be schrieben, regeln und variieren zu können. 1 Lufteinführungskammern
2 Abluftkammern
3 Einfüllstutzen
4 Heißluftzufuhr
5 Flüssigkeitszufuhr
6 Sprühluft
7 Heizmedium
8 Produkt
9 Pulver
A Fließbettapparat
B Sprühtrocknungseinheit
C Granulationsdüsen
D Pulverdosiergerät
E Ventilator zur Pulverrückführung
F Schleusenklappen
G Dynamikfilter
Anhand der in der Beschreibung genannten und der in dem Fließsche ma gegebenen Komponenten ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, durch Auswahl im Handel erhältlicher Einzelkomponenten eine entsprechende Anlage zu erstellen. Es versteht sich für den auf dem Fachgebiet tätigen Fachmann von selbst, daß zum Betrieb der Anlage sowohl zusätzliche elektrische als auch mechanische Regelungsein heiten eingebaut werden müssen, um die Verfahrensparameter, wie be schrieben, regeln und variieren zu können. 1 Lufteinführungskammern
2 Abluftkammern
3 Einfüllstutzen
4 Heißluftzufuhr
5 Flüssigkeitszufuhr
6 Sprühluft
7 Heizmedium
8 Produkt
9 Pulver
A Fließbettapparat
B Sprühtrocknungseinheit
C Granulationsdüsen
D Pulverdosiergerät
E Ventilator zur Pulverrückführung
F Schleusenklappen
G Dynamikfilter
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von sprühgetrocknetem Pulvermaterial,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) in einem ersten Schritt ein flüssiges Medium, Sprühgas, pulver förmiges Material und Heißluft zusammengeführt werden,
- b) das entstehende pulverförmige Produkt in ein Fließbett fällt, auf genommen, fluidisiert und weitertransportiert wird,
- c) in einem oder mehreren Granulierungsschritt(en) mit weiterem flüssigen Medium besprüht, getrocknet und im Fließbett in Rich tung der Pulverdosieranlage gefördert wird, von welcher aus
- d) eine Teilmenge als pulverförmiges Material in den Prozess zu rückgeführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei dem flüssigen Medium um eine Lösung, eine Dispersion oder
eine Suspension handelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
zurückgeführte pulverförmige Material vor der Rückführung zerklei
nert wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
als Sprühgas als auch als Träger- und Heizgas Luft oder ein Inert
gas ausgewählt aus der Gruppe N₂, CO2 oder . . . verwendet wird.
5. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gas im Kreislauf geführt wird.
6. Verfahren gemäß der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeich
net, daß das im Kreislauf geführte Gas durch Filter von Partikeln
befreit wird und erneut den Sprühdüsen zugeführt bzw. aufgeheizt
und in das Fließbett eingeführt werden.
7. Verfahren gemäß der Ansprüche 1, und 4 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gas mit Hilfe von Dynamikfiltern von Partikeln
befreit wird.
8. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die verwendeten flüssigen Medien an verschiedenen Stellen
der Anlage unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
9. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß sich durch Variation der Parameter, Sprühdruck, Flüssigkeits
menge, zurückgeführte Pulvermenge, Heißluftstrom und Temperatur
der Heißluft gezielt Partikelgrößen zwischen 50 bis 1000 µm ein
stellen lassen.
10. Sprühtrocknungsanlage, gekennzeichnet durch
- a) eine Sprühtrocknungseinheit (B)
- b) ein Fließbett (A)
- c) eine oder mehrere zusätzliche Sprüh- oder Zerstäubungsdüsen für flüssige Medien (C)
- d) einem Pulverdosiergerät (D) und
- e) einer Pulverrückführung (9) mit Ventilator (E).
11. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Sprühtrocknungseinheit (B) flüssiges Medium
(5), Sprühluft (6), pulverförmiges Material (9) und Heißluft (4) zu
sammengeführt werden.
12. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich eine Sprühtrocknungseinheit (B) senkrecht über
einem sich anschließenden Wirbelbett in einem Sprühturm befindet.
13. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sprühtrocknungseinheit (B) ein Sprühsystem ent
hält, das aus einer mit Heißwasser beheizten Zweistoff-Sprühdüse
mit koaxial angeordneter Pulverrückführung und Heißgasumströ
mung besteht.
14. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine oder mehrere zusätzliche Sprüh- oder Zerstäu
bungsdüsen für flüssige Medien (C) örtlich variabel im Fließbett an
gebracht werden können.
15. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich an das Fließbett eine durch eine Schleusenklap
pe (F) abgetrennte Pulverdosieranlage (D) anschließt, welche durch
einen Überlauf (8) gespeist wird.
16. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Teilmenge des gebildeten Produkts über eine
Flugförderung, in der ein Ventilator (E) als Förderorgan dient, gege
benenfalls nach Zerkleinerung in die Sprühtrocknungseinheit (B) zu
rückgeführt wird.
17. Sprühtrocknungsanlage gemäß Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilator (E) gleichzeitig als Zerkleinerungsein
heit des zurückgeführten Pulvers dient.
18. Sprühsystem, das aus einer mit Heißwasser beheizten Zweistoff-
Sprühdüse mit koaxial angeordneter Pulverrückführung und Heiß
gasumströmung besteht
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19927537A1 true DE19927537A1 (de) | 2000-12-21 |
Family
ID=7911468
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19927537A Withdrawn DE19927537A1 (de) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Sprühtrocknungsanlage und Verfahren zu ihrer Verwendung |
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JP (1) | JP2003501252A (de) |
KR (1) | KR20020009634A (de) |
CN (1) | CN1355723A (de) |
AU (1) | AU5402800A (de) |
CA (1) | CA2374220A1 (de) |
CZ (1) | CZ20014439A3 (de) |
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