WO1999061157A1 - Mahltrocknung von zellulose-derivaten, insbesondere methyl-zellulose - Google Patents

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    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
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    • B02C23/26—Passing gas through crushing or disintegrating zone characterised by point of gas entry or exit or by gas flow path

Definitions

  • Air whirling mills of the ULTRA-ROTOR type have been used successfully for many years for the grinding or simultaneous grinding and drying of cellulose derivatives.
  • Air vortex mills of this type are known, for example, from EP-A-226 900 and from the "Grinding and Drying Plant” brochure from Altenburger Maschinen KG Jburgering & Co.
  • Cellulose is usually produced and modified in reactors and then enters the next process step as wet cellulose pulp.
  • a free-flowing powder of methyl cellulose was obtained in one step.
  • the bulk density of the cellulose was always of great importance.
  • the cellulose is conveyed in the wet state, moisture content typically 60-70%, but 80% is possible and more, as a wet product, into a cold air stream in the ULTRA-ROTOR.
  • the hot air is first fed into the upper grinding zones and the product is then dried there.
  • water can be injected in the lower area of the rotor. This further increases the bulk weight. The water injection ensures that the product remains sufficiently moist and cool during the grinding phase.
  • Both fine celluloses, grain size 63 to 150 my, as well as coarser celluloses, grain size 200 to 800 my, intended for consumption, can be ground and dried with a high bulk density.
  • FIGS. 1 to 3 each of which shows an air vortex mill 1 with its drive motor 2 in a highly schematic manner.
  • the milled and / or dried product usually passes through such mills 1 from bottom to top. Because of the high flow velocities, the product stays in the mill for only a few seconds (e.g. 1 to 2 seconds).
  • FIG. 1 shows an air vortex mill according to the prior art. Below the lower grinding stage (grinding stages are only shown in Figure 3) their inlet 3. The product leaves the mill through the outlet 4 located above the grinding stages. This outlet 4 is followed only by the devices shown in FIG. 3, usually cyclones, which serve to separate the product from the air flow.
  • FIG. 2 shows an air vortex mill 1 in which the grinding and drying of cellulose derivatives is carried out by the method according to the invention.
  • the product is fed to inlet 3 together with ambient air.
  • the air vortex mill 1 is equipped with an inlet 5. It is located above the product inlet 3 and opens into the mill 1 at a height at which the crushing process takes place. Water can be injected via the inlet 5 in order to keep the product wet and cool during the comminution process.
  • FIG. 3 shows an air vortex mill 1 with seven grinding stages 8. Ambient air and product are supplied to the inlet 3. As indicated by an arrow, product can also be added up to the level of the second grinding stage (inlet 7).
  • the grinding process essentially takes place in the lower and middle region of the mill 1. As already mentioned, it is advisable to inject water at ambient temperature or cooler (e.g. 14 ° C) at the level of the grinding zones in which the crushing takes place, so that the product moisture does not drop below about 70%. In the illustrated embodiment, the injection takes place between the third and fifth grinding stage 8. Two water inlets 5, 5 'can also be provided.
  • the warm or hot air - e.g. with a temperature of 1 80 to 220 ° C - is only supplied at the level of the upper stages (in the illustrated embodiment at the level of the sixth stage).
  • the drying of the product takes place in this area.
  • a residual moisture of less than 5% H20 is aimed for. If this is not achieved in the top two stages, there is the possibility, on the one hand, of increasing the number of stages of the air vortex mill.
  • the residual moisture can be set to the desired level in a dryer of any kind connected to the outlet 4.
  • a dryer 9 connected to the outlet 4 is shown schematically. This is followed by a cyclone system 10 known per se for separating product and air.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Mahlen und Trocknen von Zellulose-Derivaten in einer Luftwirbelmühle (1), wobei das Produkt in nassem Zustand in die Luftwirbelmühle (1) gefördert wird, es in den ersten bzw. unteren Mahlzonen (8) der Luftwirbelmühle (1) als nasses Produkt kalt feingemahlen wird und der Trocknung dienende Warm-/Heissluft erst weiteren, sich an die ersten Mahlzonen(-stufen) anschliessenden Mahlzonen(-stufen) zugeführt wird.

Description

Mahltrocknung von Zellulose-Derivaten, insbesondere Methyl-Zellulose
Ausgangs Situation:
Für die Vermahlung bzw. gleichzeitige Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten werden Luftwirbelmühlen vom Typ ULTRA-ROTOR seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. Luftwirbelmühlen dieser Art sind beispielsweise aus der EP-A-226 900 sowie aus der Broschüre „Grinding and Drying Plant" der Altenburger Maschinen KG Jäckering & Co. bekannt.
Zellulose wird üblicherweise in Reaktoren hergestellt und modifiziert und kommt dann als nasse Zellulose-Pulpe in den nächsten Verfahrensschritt.
Hier wurde früher die Zellulose mit konventionellen Methoden getrocknet und anschließend oder vorher auf Kugelmühlen mit hohem Aufwand zerkleinert.
Auch andere Verfahrenstechniken wurden eingesetzt.
In den letzten Jahren wurden mehr und mehr Mahltrocknungsanlagen vom Typ ULTRA-ROTOR für die gleichzeitige Mahlung und Trocknung von Zellulose, insbesondere Methyl-Zellulose (MC) eingesetzt.
Hierbei erreichte man in einem Arbeitsschritt ein rieselfähiges Pulver von Methyl-Zellulose.
Neben anderen wichtigen Eigenschaften (z.B . Korngröße, Restfeuchte, Rieselfähigkeit) war immer wieder das Schüttgewicht der Zellulose von großer Bedeutung.
Üblicherweise erreichte man Schüttgewichte zwischen 200 und 300 g pro Liter.
Bestimmte Anwender suchten jedoch immer nach Wegen, ein höheres Schüttgewicht für die Zellulose zu erreichen. Problemlösung:
Bisher wurde Heißluft in den ULTRA-ROTOR gefördert und das Produkt wurde in den Heißluftstrom dosiert und gleichzeitig gemahlen und getrocknet, wie viele andere Produkte.
Zur Lösung der Aufgabe das Schüttgewicht zu erhöhen, wurde folgendes Verfahren entwickelt:
Die Zellulose wird im nassen Zustand, Feuchtigkeitsgehalt typischerweise 60 - 70%, j edoch auch 80% sind möglich und mehr, als nasses Produkt in einen Kaltluftstrom in den ULTRA-ROTOR gefördert.
In den unteren Mahlzonen wird das Produkt dann als nasses Produkt kalt (kalt = Umgebungsluft oder gekühlte Luft, z.B . mit Stickstoff oder CO2 gekühlt) feingemahlen. Während der Mahlphase sollte erreicht werden, daß zumindest die Umgebungstemperatur nicht überschritten wird. Die Heißluft wird erst in den oberen Mahlzonen zugeführt, und das Produkt dort dann getrocknet.
Durch diese Verfahrensmaßnahmen erreicht man Schüttgewichte, die deutlich über den bisher erreichten Schüttgewichten liegen und zwischen 300 und 500 oder sogar mehr Gramm pro Liter liegen.
Zusätzlich kann im unteren Bereich des Rotors Wasser eingedüst werden. Hiermit wird das Schüttgewicht weiter gesteigert. Durch die Wasserein- düsung wird erreicht, daß das Produkt während der Mahlphase ausreichend feucht und kühl bleibt.
Das erzielte höhere Schüttgewicht ist von enormer kommerzieller und technischer Bedeutung.
Sowohl feine Zellulosen, Korngröße 63 bis 150 my, als auch gröbere, eher für den Konsumbereich bestimmte Zellulosen, Korngröße 200 bis 800 my, können so gemahlen und getrocknet werden bei hohem Schüttgewicht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden, die jeweils stark schematisch eine Luftwirbelmühle 1 mit ihrem Antriebsmotor 2 zeigen. Das zu mahlende und/oder zu trocknende Produkt durchsetzt solche Mühlen 1 üblicherweise von unten nach oben. Wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten beträgt die Aufenthaltsdauer des Produkts in der Mühle nur wenige Sekunden (z.B . 1 bis 2 Sekunden).
Figur 1 zeigt eine Luftwirbelmühle nach dem Stand der Technik. Unterhalb der unteren Mahlstufe (Mahlstufen sind nur in Figur 3 dargestellt) befindet sich ihr Einlaß 3. Das Produkt verläßt die Mühle durch den oberhalb der Mahlstufen befindlichen Auslaß 4. An diesem Auslaß 4 schließen sich nur in Figur 3 dargestellte Einrichtungen an, üblicherweise Zyklone, die der Trennung des Produkts vom Luftstrom dienen .
Auch die Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten erfolgte bisher in Luftwirbelmühlen der in Figur 1 dargestellten Art. Dazu wurde das Produkt - wie in Figur 1 (Stand der Technik) dargestellt - zusammen mit Warmluft dem Einlaß zugeführt.
Figur 2 zeigt eine Luftwirbelmühle 1 in der die Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Das Produkt wird zusammen mit Umgebungsluft dem Einlaß 3 zugeführt. In Höhe der unteren und mittleren Mahlstufen oder -zonen findet das Zerkleinern des Produkts in nassem Zustand und bei relativ niedrigen Temperaturen (etwa Umgebungstemperatur) statt. Zusätzlich ist die Luftwirbelmühle 1 mit einem Einlaß 5 ausgerüstet. Er befindet sich über dem Produkteinlaß 3 und mündet in die Mühle 1 in einer Höhe, in der im wesentlichen der Zerkleinerungsprozess stattfindet. Über den Einlaß 5 kann Wasser eingedüst werden, um das Produkt während des Zerkleinerungsprozesses naß und kühl zu halten.
Erst in dem oberen Bereich der Luftwirbelmühle 1 wird Warmluft eingeführt. Dazu ist in diesem Bereich ein weiterer Einlaß 6 vorgesehen. Das gemahlene und getrocknete Produkt verläßt die Mühle 1 durch den Auslaß 4. Die Trennung des Produkts von der Luft erfolgt in bekannter Weise, z.B . in nur in Figur 3 dargestellten, angeschlossenen Zyklonen.
Figur 3 zeigt eine Luftwirbelmühle 1 mit sieben Mahlstufen 8. Dem Einlaß 3 wird Umgebungsluft und Produkt zugeführt. Wie durch einen Pfeil angedeutet, kann Produkt auch noch bis zur Höhe der zweiten Mahlstufe zugegeben werden (Einlaß 7).
Im unteren und mittleren Bereich der Mühle 1 findet im wesentlichen der Mahlprozess statt. Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, in Höhe derjenigen Mahlzonen, in denen im wesentlichen die Zerkleinerung stattfindet, Wasser mit Umgebungstemperatur oder kühler (z.B . 14°C), einzudüsen, um die Produktfeuchte nicht unter etwa 70% absinken zu lassen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel findet das Eindüsen zwischen der dritten und fünften Mahlstufe 8 statt. Auch zwei Wassereinlässe 5 , 5 ' können vorgesehen sein.
Die Warm- bzw. Heißluft - z.B . mit einer Temperatur von 1 80 bis 220°C - wird erst in Höhe der oberen Stufen (beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Höhe der sechsten Stufe) zugeführt. In diesem Bereich findet im wesentlichen die Trocknung des Produktes statt. Angestrebt wird eine Restfeuchte von unter 5% H20. Sollte diese in den oberen beiden Stufen nicht erreicht werden, besteht zum einen die Möglichkeit, die Anzahl der Stufen der Luftwirbelmühle zu erhöhen. Zum anderen kann in einem dem Auslaß 4 nachgeschalteten Trockner jedweder Art die Restfeuchte auf den gewünschten Grad eingestellt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein mit dem Auslaß 4 verbundener Trockner 9 schematisch dargestellt. An diesen schließt sich ein an sich bekanntes Zyklonsystem 10 zur Trennung von Produkt und Luft an.

Claims

P a t e n t a n s p r u c h
1 ) Verfahren zum Mahlen und Trocknen von Zellulose-Derivaten in einer Luftwirbelmühle ( 1 ), dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in nassem Zustand in die Luftwirbelmühle ( 1 ) gefördert wird, daß es in den ersten bzw. unteren Mahlzonen (8) der Luftwirbelmühle ( 1 ) als nasses Produkt kalt feingemahlen wird und daß der Trocknung dienende Warm-/ Heißluft erst weiteren, sich an die ersten Mahlzonen (-stufen) anschließenden Mahlzonen (-stufen) zugeführt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der unteren bis mittleren Mahlzonen (8) Wasser eingedüst wird.
3 ) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen (5 , 5 ' ) Wasser eingedüst wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß Warm-/Heißluft in Höhe der oberen Mahlzonen (8) zugeführt wird.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt und Umgebungsluft über einen unterhalb der untersten Mahlzone (8) gelegenen Einlaß (3 ) zugeführt werden.
6) Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß Produkt auch noch bis zur Höhe der zweiten Mahlzone (8) zugeführt wird.
7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellulose mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 80%, vorzugsweise 60 bis 70%, als nasses Produkt in einem Luftstrom in den unteren Bereich einer von unten nach oben durchströmten Luftwirbelmühle ( 1 ) eingeführt wird, daß in die unteren bis mittleren Mahlzonen (8), in denen im wesentlichen der Zerkleinerungsprozeß stattfindet, Wasser zugeführt wird und daß in die oberen Mahlzonen (8), in denen im wesentlichen der Trocknungsprozeß stattfindet, Warm-/Heißluft zugeführt wird. 8) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in einem der Luftwirbelmühle nachgeordneten Trockner (9) nachgetrocknet wird.
9) Luftwirbelmühle ( 1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im unteren Bereich mit einem Produkt-/Luft-Einlaß (3 ), im unteren bis mittleren Bereich mit einem Wassereinlaß (5, 5 ') und im oberen Bereich mit einem Warm-/Heiß-Luft-Einlaß (6) ausgerüstet ist.
10) Luftwirbelmühle ( 1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an ihren Auslaß (4) ein Trockner (9) angeschlossen ist, dem ein Zyklon-System ( 10) nachgeordnet ist.
1 1 ) Luftwirbelmühle ( 1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie vom Typ ULTRA-ROTOR ist.
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