Effektive Salzreinigung

Stefan Ruberg

Bei der Herstellung eines synthetischen Öles fällt prozessbedingt ein kristallines, anorganisches Salz an. Dieses wird mit Dekantern abgetrennt. Der dabei erzeugte Salzschlamm enthält noch rund 30% Öl. Mit diesem hohen Anteil an organischem Produkt wird der Salzschlamm als Sondermüll eingestuft und müsste sehr kostenaufwendig entsorgt werden. Es wurde daher nach einer Lösung gesucht, das Salz und das Öl möglichst vollständig voneinander zu trennen, so dass beide Stoffe einer weiteren Nutzung zugeführt werden können. Zur Trennung des Salzschlammes kommt nun ein Nutschentrockner nach dem AMD-Prinzip von Ruberg Mischtechnik zum Einsatz.

Beim AMD-Prinzip (Advanced Mixing and Drying) handelt es sich um eine spezielle Ausführungsform eines senkrechten zylindrischen Rührreaktors mit Schraubenbandrührwerk. Der Reaktorboden ist dabei nicht als Flach- oder Klöpperboden ausgeführt, sondern nach innen eingestülpt (Abb. 1). Dies hat zwei ganz entscheidende Auswirkungen: Die Stoff- und Wärmeaustauschfläche erhöht sich gegenüber einem flachen Boden um ca. 75% und die Mischwirkung im Reaktor wird wesentlich verbessert, da Totzonen im zentralen Innenteil vermieden werden. Der Reaktorboden besteht aus zwei Teilen, einem Kreisringelement und einem Kegelstumpfelement. Beide Elemente lassen sich als Filter- oder Heizfläche ausführen und damit sowohl zum Stoff- als auch zum Wärmeaustausch heranziehen. Zur Trennung des Salzschlammes im AMD-Nutschentrockner ist der Kegelstumpf des Behälterbodens als Heizfläche und das Kreisringsegment als Filterfläche ausgeführt. Die Oberfläche des Kreisringelementes kann mit einem Tuch oder mit Drahtgewebe bespannt werden, bevorzugt wird sie jedoch mit einem Kreisring aus mehrlagigem Sintermetallgewebe oder Vlies versehen.

Zur Trennung von Salz und organischen Anteilen wird der Salzschlamm zunächst gewaschen. Der AMD-Nutschentrockner wird hierzu bei laufendem Rührwerk mit Salzschlamm bis etwa zu einem Drittel des Behälterinhaltes befüllt (Abb. 2). Das Rührwerk ist am Kopf des Behälters gelagert, die Wellenabdichtung erfolgt somit ausschließlich im Gasraum. Dem Salzschlamm wird ein organisches Lösemittel zugesetzt. Das Schraubenbandrührorgan vermischt dann sehr schonend den Schlamm mit dem Lösemittel, sodass es praktisch zu keinem Abrieb der Salzkristalle kommt. Während des Mischvorganges lösen sich die organischen Bestandteile des Salzschlammes im Lösemittel (Dispersionswäsche).

Ist der Filterschlamm mit dem Lösemittel homogen vermischt, wird das Rührwerk stillgesetzt. Der Ablass des Ringraumes unterhalb der Filterfläche wird geöffnet und das Lösemittel abfiltriert. Durch Beaufschlagen des Nutschentrockners mit einem Druckgas oder Anlegen von Vakuum an den Filtratraum kann der Filtrationsvorgang nachdrücklich beschleunigt werden. Zurück bleibt ein lösemittelfeuchter Filterkuchen. Um ein von organischen Bestandteilen vollständig freies Salz zu erhalten, muss der Wasch- und Filtrationsvorgang in der Regel ein bis zweimal wiederholt werden.

Zur Abtrennung des Lösemittels aus dem Filterkuchen wird zunächst das Rührwerk wieder in Gang gesetzt. Rührwerkslagerung und Antrieb sind so ausgelegt, dass das Rührwerk problemlos aus dem Stand im Filterkuchen angefahren werden kann. Über die zylindrische Behälterwand sowie über die Wand des Kegelstumpfes des Behälterbodens wird dem AMD-Nutschentrockner nun Wärme zugeführt (Abb. 3). Bei Apparategrößen ab einem Behälterdurchmesser von 1 m besteht zusätzlich die Möglichkeit, das Rührorgan zu beheizen. Das zum zylindrischen Behälterteil randgängige Schraubenband sowie die wandnahen Rührarme am Kegelstumpf des Behälterbodens stellen einen intensiven Stoffaustausch im Bereich der Heizflächen und somit einen besonders guten Wärmeübergang sicher. Während sich das Salz im Nutschentrockner aufheizt, verdampft das Lösemittel und wird über den Brüdenstutzen abgezogen, in einem Kondensator verflüssigt und kann dann wiederverwendet werden. Durch Anlegen von Vakuum an den Brüdenraum wird erreicht, dass sich das Salz bei mäßigen Temperaturen trocknen lässt. Das trockene Salz wird im Nutschentrockner abgekühlt und über den seitlich angebrachten Austragsstutzen mit Hilfe des Schraubenbandrührers ausgetragen.

In der Regel führt die oben beschriebene Trocknung zu einem geruchsfreien, wiederverwendbaren Salz. Ist jedoch eine quantitative Abtrennung des Lösemittels bis zur Nachweisgrenze erforderlich, kann dies durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt, das Abstrippen des Lösemittels, erreicht werden. Auch hierzu eignet sich der AMD-Nutschentrockner.

Der Sintermetallfilterboden kann effektiv zur Gasverteilung herangezogen werden. Zum Abstrippen der Lösemittelreste wird in der Endphase der Trocknung ein Schleppgas in den Filtratsammelraum unterhalb der Sintermetallgewebes eingeblasen. Das Schleppgas wird durch das Sintermetallgewebe gleichmäßig verteilt und fluidisiert das Salz (Abb. 4). Hierdurch lassen sich auch die restlichen Lösemittelmoleküle entfernen und zum Kondensator leiten.

Die Reinigung des Salzes ist ein Beispiel für die universellen Einsatzmöglichkeiten des AMD-Nutschentrockners. Ähnliche Aufgabenstellungen fallen in vielen Bereichen der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie an. Für spezielle Aufgaben kann der Nutschentrockner auch in Sonderwerkstoffen wie Alloy, Hastelloy oder Inconell ausgeführt werden. Bei der Konstruktion des AMD-Trockners wurde auf bequemes Handling und gute Reinigungsmöglichkeiten besonders Wert gelegt. So lassen sich beispielsweise Aseptik-Schnellverschlüsse mit sterilisierbaren Dichtungen verwenden. Damit können die 3A-Sanitary-Standards sowie die Bedingungen der EHEDG problemlos eingehalten werden. Die Effektivität und universellen Einsatzmöglichkeiten des Nutschentrockners lassen sich am besten im Versuch demonstrieren. Hierzu steht im universell ausgestatteten Werkstechnikum des Herstellers eine Pilotausführung des AMD-Nutschentrockners in Modulbauweise (Werkstoff Hastelloy) zur Verfügung (Abb. 5).

Halle 9, Stand 304

E cav 230