Hosokawa Micron voor complete processen

Hosokawa Micron heeft behalve haar bekende meng- en droogsystemen nog veel meer technologie in huis om custom made poeders te maken. De onderneming ontwerpt complete processen waarmee klanten hun eindproducten direct de gewenste eigenschappen kunnen geven.

Hosokawa Micron in Doetinchem is vanouds bekend om haar scala van meng- en droogsystemen mede op basis van de Nauta conische schroefmenger. Deze systemen hebben de afgelopen decennia hun sporen verdiend bij zeer veel applicaties in tal van industriële sectoren. De onderneming heeft hierbij een schat aan ervaring opgedaan in de processing van de meest uiteenlopende grondstoffen. Dit heeft geleid tot een diversificatie van het leveringsprogramma en de ontwikkeling van technologie voor tal van nieuwe toepassingen.

Complete fabrieken

Met het huidige leveringsprogramma van Hosokawa Micron worden complete fabrieken gebouwd waarmee klanten hun eindproducten direct de gewenste eigenschappen geven. Hierbij ondergaan grondstoffen en producten niet alleen mechanische en/of fysische behandelingen (zoals mengen, drogen en impregneren), maar ook chemische bewerkingen (zoals hoge temperatuur-reacties en polymerisaties).

Hoge temperatuur-processen

Enkele voorbeelden van hoge temperatuur-processen zijn polymerisatie, metaalcoating en kristallisatie. Hiervoor heeft Hosokawa Micron naar aanleiding van vragen uit de markt diverse procesinstallaties ontwikkeld, waaronder de conische paddle menger en -droger (CPM en CPD). Deze installaties zijn evenals de Nauta mengers breed inzetbaar, snel, efficiënt en compleet te ledigen. De CPM en CPD onderscheiden zich echter ten opzichte van de conventionele Nauta menger doordat ze slechts één aandrijving hebben. Dit maakt de constructie van de hoge-temperatuur installaties minder complex. Zo zijn uitvoeringen leverbaar met nuttige volumes tot 10.000 liter, voor product-temperaturen tot 325°C.

Afgezien van de dubbelwandige uitvoering zijn de CPM en CPD aan te passen voor specifieke toepassingen, of het nu gaat om atmosferische-, overdruk- of vacuümprocessen. Constructiematerialen, lagers en flensafdichtingen kunnen overeenkomstig de eisen van het proces worden uitgevoerd.

Conische paddle droger (CPD)

Polymerisatie

De markt voor zowel biodegradeerbare polymeren als sterke vezels groeit sterk. Hosokawa Micron wordt dan ook steeds vaker benaderd voor de realisatie van polymerisatie-processen. De synthese van polymeren vindt gebruikelijk plaats in een reactor waarin vloeistoffen met elkaar reageren. Dit brengt vaak met zich mee dat de gevormde polymeer (een vaste stof) moet worden gedroogd. Zeker wanneer de vloeistof (de monomeer) kan worden hergebruikt en het kookpunt ervan hoger is dan het smeltpunt van de polymeer, biedt een Nauta vacuümdroger uitkomst. Hiermee kan de meestal toxische en licht ontvlambare monomeer worden afgescheiden en vervolgens zonder kwaliteitsverlies in een condensor worden teruggewonnen. Hosokawa Micron heeft voor dergelijke polymerisatie-processen al diverse 16 m³ vacuümdrogers geleverd. Voor de realisatie van hogere capaciteiten in continu-processen kan de disc droger worden ingezet.

Eén installatie

Bij de productie van sommige polymeren is het van essentieel belang dat ze een consistente kwaliteit hebben en absoluut vrij zijn van verontreinigingen. Het is dan een groot voordeel als de achtereenvolgende processtappen plaats kunnen vinden in slechts één installatie, dus zonder tussentransporten. Voor een bepaalde klant is zo'n proces gerealiseerd in een vacuümdroger met een speciale rotor. Bij de synthese van de betreffende polymeer wordt een alcohol gevormd, die met een chemische vloeistof wordt weggewassen. Daarnaast bevinden zich in de reactor behalve de gevormde polymeer ook andere vloeistoffen. Deze vloeistoffen (80% van het mengsel) worden verdampt door ze onder vacuüm te verwarmen. Aan het eind van dit proces wordt de producttemperatuur langzaam verhoogd, waardoor zowel de laatste vloeistof wordt verwijderd als het product wordt 'gecured'.

Katalysator-bereiding

De procesinstallaties van Hosokawa Micron worden ook ingezet voor de bereiding van heterogene katalysatoren. Dit zijn dragermaterialen die zijn geïmpregneerd met actieve verbindingen. Aan deze verbindingen hechten zich tijdelijk moleculen die daardoor reactief worden. Na de reactie van deze moleculen blijft de katalysator in principe onveranderd achter. In de praktijk echter vervuilen katalysatoren langzamerhand met reactanten, waardoor ze regelmatig worden vernieuwd. Typische processtappen voor de productie van een heterogene katalysator zijn de voorbereiding van het dragermateriaal, de impregnatie van het dragermateriaal met 'actieve groepen' en de regeneratie van de katalysator.

Dragermateriaal

Het dragermateriaal van een katalysator is meestal een vaste stof met een hoog specifiek oppervlak. Typische dragermaterialen zijn zeolieten, koolstof-, aluminium- en silica-verbindingen. Bij de productie van deze stoffen is sprake van mengen, drogen en homogeniseren. Een voorbeeld is de vervaardiging van een alumina-katalysator (voor olieraffinage) met behulp van een sproeidroger. Dit vereist dat het materiaal in een slurry wordt aangevoerd, waardoor veel verdampingswarmte is benodigd. Het is echter ook mogelijk om in plaats van een sproeidroger de DMR-H flash-droger van Hosokawa Micron in te zetten. Deze installatie kan worden gevoed met zowel een slurry als een pasta of filtercake. Hierdoor is het mogelijk om de slurry eerst mechanisch te ontwateren, wat aanmerkelijk energie-efficiënter is dan een thermische droging.

DMR-H flash droger

Actieve groepen

Op het dragermateriaal wordt de eigenlijke katalyserende verbinding (de 'actieve groepen') aangebracht. In veel gevallen gaat het hierbij om een oplossing van een metaalzout afgeleid van vanadium, kobalt, platina of nikkel. Voor het impregneren van het dragermateriaal met deze oplossingen wordt gebruik gemaakt van meng- en droogprocessen, waarbij Nauta mengers en vacuümdrogers uitstekende diensten bewijzen. De oplossing wordt direct voor de mengschroef in het dragermateriaal geïnjecteerd zodat men er zeker van is dat de actieve ingrediënt homogeen over het dragermateriaal wordt verdeeld. Vervolgens kan het product worden gedroogd en het oplosmiddel worden teruggewonnen. Dit proces vindt productvriendelijk plaats om zowel de activiteit als de selectiviteit van de katalysator in tact te laten. Tot de opties in dergelijke processen behoren onder meer calcinering van de katalysator, droging onder inerte atmosfeer en het toevoeren van zuurstof om metaalverbindingen te passiveren.

Testcentrum

Hosokawa Micron heeft in Doetinchem een testcentrum waar processen kunnen worden onderzocht. Men heeft hier de beschikking over diverse installaties, waaronder mengers en vacuümdrogers met capaciteiten tot 6 m³ (effectief volume). Ook staat er een DMR-H flash-droger, geschikt voor hoge producttemperaturen. Hiermee kunnen testen worden uitgevoerd voor bijvoorbeeld de droging van dragermaterialen uit methanol. Ook kan de Hosokawa Group voorzien in maal- en compactie-apparatuur. Samen met de expertise van de procestechnologen van Hosokawa Micron kunnen voor alle toepassingen adequate oplossingen worden ontwikkeld.

Dit artikel is ook gepubliceerd in BULK, editie december 2016