cav – Prozesstechnik für die Chemieindustrie 06.2020

Kontinuierlich vermischen
Im kontinuierlichen Verfahren werden die
Produktströme konstant und geregelt eng
zusammengeführt und homogenisiert. Die
Transportwege zur Vermsichung sind sehr
klein, es ergeben sich deutlich kleinere
Mischzeiten. Das resultiert in einer kompakteren
Bauweise des kontinuierlichen Mischers.
Zum Vergleich, ein kontinuierlicher
Mischer beinhaltet etwa ein Zehntel des Volumens
eines Batchmischers bei gleichem
Durchsatz. Dadurch wird nicht nur die Gesamtanlage
kompakter, sondern auch der
Energiebedarf wird reduziert. Im Gegensatz
zum Batchprozess steht beim kontinuierlichen
Mischen der Aufsprühstrom nicht als
Parameter zur Verfügung. Denn dieser ist
durch das Rezept und die Durchsatzleistung
vorbestimmt.
Die Mischzeit ist im kontinuierlichen Fall
die mittlere Verweilzeit der Produkte im
Mischer. Dabei bestimmt die axiale Position
der Düse das Verhältnis zwischen Vorund
Nachmischzeit. Der kontinuierliche
Mischer GCM bietet einen speziellen Ort
für die Zugabe der Flüssigkeit im Einlauf -
stutzen, durch den das Schüttgut in den
Mischer fällt. Dieser Ort ermöglicht ein
sehr frühes Hinzugeben der Flüssigkeit
und maximiert so die Nachmischzeit. Das
Sprühbild und die Anzahl der verwendeten
Düsen bestimmen dann die Aufsprühzeit.
Der GCM ist so ausgelegt, dass mit mittleren
Verweilzeiten von 5 bis 40 s eine homogene
Mischung erreicht werden kann.
Werden die entstandenen Agglomerate in
dieser Zeit nicht aufgelöst, dann muss eine
verlängerte Verweilzeit in Betracht gezogen
werden.
Zugabe von hochviskosen Ölen
In einer praktischen Anwendung sollte ein
feines organisches Pulver mit hochviskosem
Öl besprüht werden. Aufgrund der kleinen
Durchsatzmengen wurde dies mit einem
Batchprozess umgesetzt. Die geeignete Düse
wurde im Gericke-Testcenter ermittelt. Zum
Einsatz kommt eine innenmischende Zweistoffdüse
mit hohem Luft- und Öldruck.
Durch diesen hohen Energieeintrag konnte
die hochviskose Flüssigkeit in feine Tropfen
zerstäubt werden. Die hohe Viskosität der
Flüssigkeit und das feinkörnige Pulver begünstigen
das Bilden von Agglomeraten.
Dank des Dispersers wurden zu keinem
Zeitpunkt Agglomerate im gesamten Batch
gefunden und die totale Mischzeit blieb unter
einer Minute.
Besprühen von Feststoffen mit einer innenmischenden Zweistoffdüse. Wie auf dem
Bild zu erkennen ist, interferiert die Zerstäubungsluft die Partikelwolke.
Mischen mit einem Flüssigpolymer
Ein bestehender Batchmischprozess, dessen
Kapazität nicht ausreichte, sollte durch einen
kontinuierlichen Mischprozess ersetzt werden.
Dabei war es wichtig, dass analog zum
bestehenden Batchprozess die Produkte in
derselben Reihenfolge aufgegeben werden.
Nur so wird sichergestellt, dass das Endprodukt
die gewünschten Eigenschaften aufweist.
Konkret war der Ablauf im Batchprozess
wie folgt: Zuerst wurde die pulverförmige
Hauptkomponente aufgegeben, die
dann in einem zweiten Schritt mit einem
Flüssigpolymer besprüht wurde. Nach einer
definierten Mischzeit wurde die zweite Feststoffkomponente
hinzugegeben und weiter
vermischt. Beim kontinuierlichen Prozess
sind die Zeitabstände zwischen der Zugabe
der einzelnen Zutaten viel kürzer. Ein Vorteil
war, dass das Flüssigpolymer schon gleich
beim Feststoffeinlass hinzugegeben werden
konnte. Durch diese Anordnung war die Verweilzeit
zwischen der Zugabe des Flüssigpolymers
und der zweiten Feststoffkomponente
ausreichend. Aufgrund der hohen Viskosität
des Polymers wurde von Anfang an auf eine
Zweistoffdüse gesetzt. Dabei hat sich herausgestellt,
dass eine innenmischende Zweistoffdüse
der außenmischenden überlegen ist, da
diese nicht durch das Polymer verstopfte.
Die Beispiele zeigen, dass eine erfolgreiche
technische Umsetzung auf zwei Prinzipien
beruht: Dem Aufteilen der kontinuierlichen
Flüssigphase in kleine Tropfen durch verschiedene
Düsentypen und dem Einsatz effizienter
Disperser, die die Flüssigkeit und
unerwünschte Agglomerate mittels sehr hoher
Scherkräfte fein verteilen. Dieses komplexe
Aufgabenfeld sperrt sich gegen eine
theoretische Herangehensweise. Detailaus -
legungen wie Typ, Anzahl und die Position
der Düse(n), können nur mithilfe empirischer
Erfahrung bewältigt werden.
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Suchwort: Gericke
AUTOR:
DR. FABIAN MÜLLER
Produktmanager Mischer,
Gericke
AUTOR:
DR. RALF
WEINEKÖTTER
Geschäftsführer,
Gericke
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