In den letzten Jahren hat sich das indirekte Trocknungsverfahren im Vertikal- oder Horizontaltrockner als besonders produktschonend und wirtschaftlich erwiesen. Das Verfahren zeichnet sich durch den Wegfall von Emissionen wie Geruch, Gase, Staub und Lärm aus. Nicht zuletzt überzeugen die Apparate durch ihre kompakte Bauweise sowie minimalen Wartungsaufwand und Platzbedarf.

Dünnschichttrockner sind eine Sonderbauform des Dünnschichtverdampfers. Dünnschichttrockner von GIG Karasek bestehen aus einem horizontalen oder vertikalen Mantel mit Stutzen für Produkte, Brüden und Heizmedium sowie einem speziellen Rotorsystem.

Das Produkt wird kontinuierlich über den gesamten Umfang der Heizwand verteilt, mit Hilfe spezieller Streich bzw. Förderelemente der Wandkontakt ständig erneuert und der Produktstrom zugleich weitertransportiert. Die Rotorblätter berühren den Heizmantel nicht, verhindern jedoch durch massiv gebaute, mit definiertem Spalt angeordneten, Wischerelemente eine Verkrustung bzw. Verblockung der Heizfläche, wie dies oft beim Verdampfen von Flüssigkeiten mit Feststoffen entstehen kann.

Durch diese Wischerkonstruktion besteht im Trockner die Möglichkeit, flüssiges Einsatzprodukt bis hin zur Pulverform aufzutrocknen. Die Aggregate können sowohl einzeln als auch kombiniert (Vortrocknung im vertikalen, Nachtrocknung im horizontalen Verdampfer) eingesetzt werden. Wer beide Varianten vereint, kann sich in einem Trennprozess zwei unterschiedliche Verdampferbauarten mit den jeweiligen Vorteilen zunutze machen.

Die inneren Werte zählen

Das Innere des vertikalen Dünnschichttrockners überzeugt vor allem mit einem Rotorsystem, das mit Pendelschlägerwischer bestückt ist. Dieses wird häufig zur kontinuierlichen Trocknung von flüssigen Produkten zu Feststoff in einem Prozessschritt eingesetzt. Die massiven Pendelschläger halten nicht nur einen optimalen Wärmeübergang durch ständiges Abreinigen von Verkrustungen an der Heizfläche aufrecht, sondern gewährleisten auch lange Standzeiten der Wischerblätter aufgrund der speziellen verschleißarmen Konstruktion.

Es ist keine Seltenheit, dass Anwender mit dieser Konstruktion die 10-fache Standzeit im Vergleich mit anderen Systemen erzielen. Zusätzlich zeichnet sich dieser Trockner nicht nur durch Produktschonung und kurze Verweilzeiten aus, sondern steht auch für einen geringen Energieverbrauch, was zu einer optimalen Ausbeute an Produktqualität unter ökonomischen Gesichtspunkten führt.

Die Haupttrocknung erfolgt im oberen Teil des Apparates, während im unteren Bereich nur noch die Restfeuchte entfernt wird, welche meist im Zusammenhang mit einer Phasenumwandlung von flüssig auf fest einhergeht (Slurry-Zone). Die Brüden werden in der Regel über ein Vakuumsystem abgesaugt und der Feststoff z.B. über eine Schleuse kontinuierlich ausgetragen. Die vertikalen Dünnschichttrockner kommen hauptsächlich für die Trocknung von Chemieprodukten (Vor- und Zwischenprodukte), Suspensionen oder salzhaltige Lösungen zum Einsatz. Auch für die toxische Abwasseraufbereitung sind Dünnschichttrockneranlagen bestens geeignet.

Im Falle eines der führenden Unternehmen für Umwelt- und Thermoprozesstechnik hat GIG Karasek eine zweistufige Trocknungsanlage mit nachgeschalteter Brüdenkondensation gebaut. Der vertikale Dünnschichttrockner dickt das Produkt, nach einer vorgeschalteten Eindampfung bis zur Sättigungskonzentration, auf die entsprechende Endkonzentration ein. Aufgrund der in der Einsatzlösung spezifizierten Chloride sind die mit Salz in Berührung kommenden Anlagenteile in Hastelloy C22 ausgeführt.

Durchdachtes Gesamtkonzept

Horizontale Dünnschichttrockner eignen sich im Gegenzug hauptsächlich für die effektive Trocknung von Industrie- und Kommunalschlämmen, Pasten oder feuchten Feststoffen. Durch den geringen Produkt Hold-Up und der ausgezeichneten Produktumwälzung gepaart mit erhöhter Verweilzeit, lassen sich bei zu trocknenden Schlämmen beste Trocknungsergebnisse erzielen. Auch diese Variante zeichnet sich durch geringen Energieverbauch, selbstreiningende Heizflächen und leichte Zugänglichkeit aus.

Horizontale Dünnschichttrockner haben Rotorsysteme mit reihenweise angeordneten, speziell gestalteten Rotorblättern. Der Schlamm wird durch die Rotorwischer in dünner Schicht an der Heizwand verteilt und weiter gefördert. Je nach Produkt und Anforderungen ist eine Restfeuchte von einigen Prozent bis zur vollständigen Auftrocknung erreichbar. Die Produktverweilzeit liegt bei größeren Trocknern zwischen ca. 1-10 min., abhängig von der jeweiligen Trocknungsaufgabe und der Rotorbestückung. Der Trockner kann auch jederzeit mit Produktinhalt abgestellt und nach einiger Zeit wieder angefahren werden, ohne dass Reinigungs- oder Wartungsaktivitäten vonnöten sind. Die höhere Verweilzeit und die geringe Schlammmenge im Trockner haben auch weitere verfahrenstechnische Vorteile. Dadurch ist es möglich, den Trockensubstanzgehalt des Schlammes über die Heiztemperatur oder die Speisemenge im Trockner jederzeit und kurzfristig zu ändern, und z.B. den Anforderungen einer nachgeschalteten Wirbelschichtverbrennung anzupassen.

Eine von einem Kunden beauftragte Anlage für die Abtrennung toxischer Lösemittel aus einem CaF2-Schlamm verfolgt das Ziel, einerseits Deponiekosten einzusparen und andererseits das so zurückgewonnene Lösemittel gewinnbringend verkaufen zu können. Das Konzept beinhaltete eine einstufige, horizontal ausgeführte Trockneranlage, welche der Hersteller fertig montiert in einer Stahlkonstruktion als Skid-Unit ausgeliefert hat. Die Auslegung mitsamt allen notwendigen Berechnungen basiert auf Pilotversuchen im hauseigenen Technikum und Erfahrungen, die das Unternehmen mit dieser Verdampfungstechnologie und ähnlichen Produkten sammeln konnte.

Nicht ohne Versuche

Vor jedem Labor- und Pilotversuch ermittelt GIG Karasek mit Prozesssimulationen (u.a. mittels ChemCad) die Betriebsparameter. Um die Simulationsergebnisse praktisch zu untermauern, führt der Hersteller Versuche im Labormaßstab durch. Für diese Versuche werden Kleinproduktmengen von 5 kg benötigt. Auf Basis der Ergebnisse aus diesen Versuchen lassen sich Aussagen über erreichbare Qualitäten, die Ausbeute sowie Destillationsparameter treffen. Nach erfolgreicher Durchführung der Laborversuche wird je nach Bedarf eine Testreihe im firmeneigenen Technikum gefahren.

Diese Vorgehensweise ermöglicht es, errechnete und im Labormaßstab überprüfte Ausbeuten bzw. Produktqualitäten zu gewährleisten. Die Experten für Trocknungsverfahren überwachen sämtliche Versuche, sowie die Herstellung von Kleinmengen während des gesamten Prozesses. Dazu stehen verschiedene Analysemöglichkeiten zur Verfügung, wie etwa eine mobile Bedienzentraleinheit, die Trendkurven aufzeichnet und spezielle Prozessparameter protokolliert. Der Destillationsverlauf und alle relevanten Betriebsparameter werden über die Versuchslaufzeit aufgezeichnet, dokumentiert und überwacht. Der Kunde erhält anschließend einen detaillierten Versuchsbericht und erste Rückschlüsse für ein mögliches Anlagenlayout.

IFAT Entsorga: Halle A4, Stand 110
Achema: Halle 4.0-A68