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Kontakttrockner für die Kalzinierung und Pyrolyse

Weniger Emissionen und höhere Produktqualität im Hochtemperaturprozess
Kontakttrockner für die Kalzinierung und Pyrolyse

In vielen Bereichen der Industrie geht es buchstäblich heiß her. Mit der Entwicklung neuartiger Materialien nimmt die Anzahl an Hochtemperaturprozessen kontinuierlich zu. In diesem Temperaturbereich setzt man oft Trockenschränke oder Drehrohröfen ein. Es lohnt sich jedoch, über Alternativen nachzudenken. Dynamische Verfahren in horizontalen oder vertikalen Kontakttrocknern bieten deutliche Vorteile – vor allem hinsichtlich Produktqualität, Energieeffizienz und Emissionen.

Bisher finden die thermophysikalischen oder auch thermochemischen Prozesse wie Verbrennen, Kalzinieren, thermische Spaltung, Vergasung oder auch Schmelzung in verschiedenen technischen Apparaten wie Brennöfen, Drehrohren oder Trockenschränken statt. Bei diesen Prozessen ist ein besonders hoher Energieeinsatz nötig und oftmals leidet die Produktqualität. Das dynamische Verfahren der Kontakttrocknung ermöglicht dagegen eine effizientere Behandlung von Filterkuchen, Schlämmen oder Schüttgütern – und lässt sich in verschiedene Prozessketten integrieren.

Dabei wird das jeweilige Einsatzmaterial in einen Feststoff und ein flüssiges Kondensat getrennt. Die Reaktoren und Hochtemperaturtrockner von BHS-Sonthofen Process Technology erlauben Beheizungstemperaturen von bis zu 650 °C. Die Maschinen werden auf der Grundlage fundierter Berechnungen nach der Finite Element-Methode (FEM) mit speziellen Hochtemperaturstählen gefertigt und halten so auch dauerhaft hohen Belastungen stand.

Verfahrenstechnische Vorteile

In traditionellen Hochtemperaturöfen findet keine Bewegung statt. Dies führt zu ungleicher Trocknung – eine genaue Prozesskontrolle ist damit nicht möglich. Bei Hochtemperaturprozessen spielt jedoch die Temperatur jedes Partikels eine zentrale Rolle. Abweichende Temperaturen führen zu Ausschuss. Durch die stetige Homogenisierung im Kontakttrockner werden Zeit und erforderliche Produkttemperatur immer präzise gesteuert, was zu höherer Produktqualität führt und den Ausschuss verringert.

Das Besondere an den dynamischen Verfahren ist die kontinuierliche Durchmischung während der gesamten Prozessdauer. Das heißt: Durch Kombination der Prozessschritte Erhitzen und Mischen wird über den gesamten Prozess ein homogenes Produkt erreicht. Dabei werden ständig neue Partikel am Heizelement vorbeigeführt, sodass die Heizfläche durchgehend optimal ausgelastet bleibt. Durch die Flächengestaltung lässt sich der Wärmeübergang in das Produkt optimieren. Zudem verhindert die Durchmischung punktuelle, zu hohe oder zu niedrige Temperaturen. Sämtliche Parameter können durchgängig und exakt gesteuert werden. Das ist für die Produktqualität entscheidend. Gleichzeitig führt die homogene Durchmischung zu erheblichen Effizienzsteigerungen.

Nicht mehr Energie als nötig

Aufgrund der steigenden Energiekosten geraten zunehmend auch energieintensive Hochtemperaturprozesse auf den Prüfstand. Die Beheizung von Drehrohren erfolgt zum Beispiel durchgängig mit Erdgas. Das Produkt wird dabei kontinuierlich durchgerollt, der Energieaufwand ist hoch. Bei der Kontakttrocknung erlaubt die homogene Temperaturverteilung eine exakte Dosierung des Energieeintrags. Die Ausführung der Maschinen als komplett geschlossenes, isoliertes System reduziert Wärmeverluste auf ein Minimum. Das schont Energieressourcen und senkt so Produktionskosten.

Der Prozess im geschlossenen System erleichtert die Bedienung enorm. Anders als bei offenen Hochtemperaturöfen kommt das Produkt nicht mit der Umwelt in Berührung. Somit ist das Bedienpersonal keinen unerwünschten Emissionen ausgesetzt. Auch Befüllung und Entleerung erfolgen automatisiert und erfordern kein Personal.

Herzstück der eingesetzten Anlagen sind indirekt beheizte, vertikale oder horizontale Kontakttrockner, die sowohl chargenweise als auch kontinuierlich betrieben werden können. Oft lassen sich mehrere Schritte wie Mischen, Verdampfen und Reagieren in einer Maschine kombinieren. Auch weitere nachgeschaltete Zerkleinerungsprozesse können oft durch das dynamische Trocknungsverfahren eingespart werden, da das Produkt bereits in gewünschter Form aus dem Trockner kommt.

Einsatzbeispiel Kalzinierung

Die Kalzinierung umfasst eine große Bandbreite von Prozessen, bei denen Ausgangsstoffe wie Mineralien oder Metalle unter thermischer Behandlung modifiziert werden. Oft werden Mineralien mit unterschiedlichem Hydratgehalt mit dem Ziel erhitzt, physikalisch gebundenes Wasser abzuspalten. Dabei werden Gase und Wasserdampf freigesetzt.

Für einen solchen Kalzinierprozess passte BHS einen kontinuierlichen Horizontaltrockner bei einem Kunden hinsichtlich eines intensiven Wärmeübergangs und exakter Materialförderung an. Spezielle Hochtemperaturschleusen für Ein- und Ausgangsströme stellen den leistungsfähigen Hochtemperaturbetrieb sicher. Brüden werden durch Heißgasfilter von Stäuben befreit. Seit der Inbetriebnahme läuft der Trockner mit einer Durchsatzleistung von mehr als 1 t/h.

Pyrolyse und Vergasung

Bei der Pyrolyse wird das Ausgangsmaterial unter Ausschluss von Sauerstoff thermisch gespalten. Ziel ist es beispielsweise, Gase oder Öle zur weiteren Verwendung zu gewinnen. Die Vergasung geht als thermochemischer Umwandlungsprozess über die Pyrolyse hinaus. So wird zum Beispiel Biomasse in Gase oder Asche umgewandelt. Auch Kunststoffe werden in einen gasförmigen Zustand überführt. Ein weiteres Anwendungsgebiet für Hochtemperaturprozesse ist die Pyrolyse von Altreifen. Dabei entstehen Rohstoffe, die für die Herstellung von Ruß und Öl verwendet werden.

BHS lieferte auch Equipment, um organische Reststoffe in Recyclinggase umzuwandeln. Ziel war es, unter Ausschluss von Sauerstoff Sondergase mit hoher Ausbeute zu erzeugen. Weitere Anforderung war eine konstante und homogene Produkttemperatur. Der in diesem Prozess eingesetzte Horizontaltrockner mit elektrischem Heizmantel ist für Temperaturen von bis zu 600 °C ausgerüstet. Ein klarer Vorteil dieses dynamischen Systems ist die Handhabung von klebrigem, viskosem Material ohne Einschränkung der Produkthomogenisierung und Wärmeübertragung.

Neue Anwendungen erforschen

BHS-Sonthofen bietet seinen Kunden umfassende Testmöglichkeiten im hauseigenen Test Center. Beispiele für weitere mögliche Anwendungen sind die thermische Reinigung von Metallen oder die Herstellung von Kathoden- und Anodenmaterial. Die Anlage vor Ort ist flexibel ausgeführt, BHS passt je nach Aufgabenstellung die Maschine an und wählt zusätzliche Module aus – etwa zur Abgasnachbehandlung.

BHS-Sonthofen GmbH, Sonthofen

Halle 4a, Stand 108


Autor: Jan Wankerl

Technical Sales Manager,
BHS-Sonthofen Process
Technology



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