Prozesse für maßgeschneiderte Pulver

Hosokawa Micron B.V. ist vor allem für seine innovativen Misch- und Trocknungssysteme bekannt, bietet darüber hinaus aber auch viele Technologien zur Herstellung von maßgeschneiderten Pulvern. Das Unternehmen entwickelt komplette Prozesse, mit deren Hilfe Kunden ihre Endprodukte direkt mit den gewünschten Eigenschaften ausstatten können.

Das im niederländischen Doetinchem ansässige Unternehmen Hosokawa Micron hat sich weltweit einen Namen für ein breites Spektrum an Misch- und Trocknungssystemen basierend auf dem Nauta® konischen Schneckenmischer gemacht. Diese Systeme haben sich in den vergangenen Jahrzehnten bei vielzähligen Anwendungen in diversen Branchen einen Spitzenplatz erobert. Folglich blickt das Unternehmen auf langjährige Erfahrungen bei der Verarbeitung nahezu aller erdenklichen Rohstoffe zurück. Dies hat zu einer zielgerichteten Strategie der Produktdiversifikation geführt, in deren Rahmen das Unternehmen innovative Technologien für immer neue Anwendungen entwickelt.

Komplette Fabriken

Hosokawa Microns Produktpalette macht die Errichtung von kompletten Fabriken zu einem Kinderspiel, so dass Kunden ihre Endprodukte direkt mit den gewünschten Eigenschaften ausstatten können. Auf diesen Produktionslinien werden nicht nur die Rohstoffe und Produkte einer mechanischen und/oder physikalischen Behandlung (wie z.B. Mischen, Trocknen und Imprägnieren), sondern auch chemischen Prozessen (wie z.B. Hochtemperaturreaktionen oder Polymerisation) unterzogen.

Hochtemperaturprozesse

Die Polymerisation, die Metallbeschichtung und die Kristallisation sind nur einige Beispiele für Hochtemperaturprozesse. Hosokawa Micron hat durch die Entwicklung verschiedener Verarbeitungsanlagen einschließlich dem konischen Paddelmischer (CPM) und dem konischen Paddeltrockner (CPD) auf die steigende Marktnachfrage nach dieser Art von Prozessen reagiert. Wie auch der Nauta Mischer eignen sich diese Mischer und Trockner für vielzählige Einsatzzwecke, wobei eine schnelle, effiziente und vollständige Produktentleerung garantiert ist.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Nauta Mischer sind der CPM und der CPD jedoch mit nur einer Antriebseinheit ausgestattet. Dies bietet den Vorteil einer weniger komplexen Konstruktion der Hochtemperatursysteme. Daher sind Modelle mit einem Nutzvolumen von bis zu 10.000 Litern für Produkttemperaturen von bis zu 325° C erhältlich.

Conical Paddle Dryer (CPD)

Neben den doppelwandigen Ausführungen lassen sich der CPM und der CPD an beliebige spezifische Anwendungen anpassen, egal ob ein Einsatz unter atmosphärischen Bedingungen, unter Überdruck oder unter Vakuum gewünscht ist. Alle Baustoffe, Lager, Dichtungen und Abdichtungen lassen sich auf die individuellen Prozessanforderungen ausrichten.

Polymerisation

Angesichts des starken Marktwachstums sowohl bei biologisch abbaubaren Polymeren als auch bei hochfesten Fasern gehen bei Hosokawa Micron zunehmend Anfragen nach Lösungen für den Polymerisationsprozess ein. Polymere werden in der Regel in einem Mischer synthetisiert, in dem Flüssigkeiten miteinander reagieren. Folglich muss das entstandene Polymer (ein Feststoff) nach der Synthese getrocknet werden. Nauta Vakuumtrockner sind hierfür bestens geeignet, insbesondere wenn die Flüssigkeit (das Monomer) wiederverwendet werden kann und ihr Siedepunkt höher liegt als der Schmelzpunkt des Polymers. So kann das üblicherweise toxische und leicht entzündliche Monomer abgetrennt und dann ohne jeglichen Qualitätsverlust in einem Kondensator zurückgewonnen werden. Hosokawa Micron hat bereits zahlreiche 16 m³ Vakuumtrockner für diese Art der Polymerisation ausgeliefert.

Ein einziges System

In manchen Fällen ist es besonders wichtig, dass die hergestellten Polymere von konstanter Qualität und völlig frei von Verunreinigungen sind. Hier ist es von großem Vorteil, wenn die aufeinanderfolgenden Prozessschritte in einem einzigen System durchgeführt werden können, d.h. ohne das Produkt an eine andere Maschine zu verbringen. Hosokawa Micron hat einen derartigen Prozess für einen seiner Kunden konzipiert, und zwar in einem Vakuumtrockner mit speziellem Rotor. Während der Synthese des betreffenden Polymers entsteht ein Alkohol, der mit Hilfe einer Flüssigchemikalie entfernt wird. Außer dem synthetisierten Polymer enthält der Mischer auch andere Flüssigkeiten. Diese Flüssigkeiten (80% der Mischung) werden erhitzt und dann unter Vakuum verdampft. Am Ende dieses Prozesses wird die Produkttemperatur schrittweise angehoben, wodurch nicht nur die verbleibende Flüssigkeit entfernt, sondern auch das Produkt ‚ausgehärtet' wird.

Herstellung von Katalysatoren

Die Verarbeitungsanlagen von Hosokawa Micron werden auch für die Herstellung von heterogenen Katalysatoren eingesetzt, bei denen es sich um mit aktiven Substanzen imprägnierte Trägermaterialien oder Träger handelt. An diesen Substanzen haften vorübergehend Moleküle an und werden somit reaktiv. Sobald die Reaktion der Moleküle abgeschlossen ist, bleibt allein der Katalysator zurück. Theoretisch bleiben diese Katalysatoren unverändert, aber in der Praxis werden sie nach und nach mit Reaktanten verunreinigt, so dass sie regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Zu den typischen Prozessschritten zur Herstellung eines heterogenen Katalysators zählen die Vorbereitung des Trägermaterials, die Imprägnierung des Trägers mit aktiven Wirkstoffgruppen und die Regeneration des Katalysators.

Trägermaterial

Bei dem Katalysatorträger handelt es sich üblicherweise um einen Feststoff mit großer Oberfläche. Typische Trägermaterialien sind Zeolithen und Kohlenstoffe, Aluminium- oder Siliziumverbindungen. Diese Stoffe werden durch Mischen, Trocknen und Homogenisierung hergestellt. Für die Trocknung von Aluminiumoxid-Katalysatoren beispielsweise (für die Ölraffination) werden Sprühtrockner verwendet. Hierbei wird das Ausgangsmaterial in Form von Schlämme zugeführt, was ein hohes Maß an Verdampfungswärme erforderlich macht. Anstatt eines Sprühtrockners kann allerdings auch der Hosokawa Micron Flash-Trockner DMR-H eingesetzt werden. Bei diesem Trocknersystem kann das Ausgangsmaterial in Form von Schlämme, Paste oder Filterkuchen zugeführt werden. Folglich kann die Schlämme vorab mechanisch entwässert werden, weshalb diese Methode wesentlich energieeffizienter ist als das thermische Trocknen.

DMR-H flash dryer

Aktive Wirkstoffgruppen

Die eigentlichen katalytischen Substanzen (‚Wirkstoffgruppen') werden auf das Trägermaterial aufgebracht. Meist handelt es sich dabei um eine aus Vanadium, Kobalt, Platin oder Nickel gewonnene Metallsalz-Lösung. Für die Imprägnierung des Trägermaterials mit diesen Lösungen sind Misch- und Trocknungsprozesse erforderlich. Hierbei liefern Nauta Mischer und Vakuumtrockner hervorragende Ergebnisse. Die Lösung wird unmittelbar vor der Mischschnecke in das Trägermaterial injiziert um sicherzustellen, dass der Wirkstoff gleichmäßig auf dem Träger verteilt wird. Das Produkt kann danach getrocknet und das Lösemittel zurückgewonnen werden. Dieser Prozess wird schonend durchgeführt, damit das Produkt nicht beschädigt wird und die Wirksamkeit und die Selektivität des Katalysators erhalten bleiben. Weitere Möglichkeiten bei diesen Prozessen sind das Kalzinieren des Katalysators, die Trocknung in inerter Atmosphäre und die Zuführung von Sauerstoff zur Passivierung der Metalle auf dem Träger.

Versuchszentrum

Hosokawa Micron verfügt in Doetinchem über ein Versuchs- und Entwicklungszentrum, in dem unsere Kunden Prozesse testen können. Unseren Kunden steht hier eine ganze Reihe von Anlagen zur Verfügung, darunter auch Mischer und Vakuumtrockner mit Kapazitäten von bis zu 6 m³ (Nutzvolumen). Das Versuchszentrum ist auch mit einem Flash-Trockner DMR-H ausgestattet, der für hohe Produkttemperaturen ausgelegt ist. So lässt sich z.B. die Trocknung von methanol-basierten Trägern testen. Neben Mischern und Trocknern liefert die Hosokawa Group auch Mahl- und Verdichtungsanlagen. Dank dem beispiellosen Knowhow seiner Verfahrenstechniker ist Hosokawa Micron in der Lage, hocheffektive Lösungen für alle Anwendungen zu entwickeln.