DE19824788A1 - Verfahren zur Förderung von Granulat - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Granulat aus einer Granuliervorrichtung (C) mit Wasserbad zu einer Weiterbehandlung und/oder Lagerung (I) vorgeschlagen, wobei ein Teilstrom des Granulierwassers als Transportmittel für die hydraulische Förderung durch die Leitung (F) dient. Das Verfahren eignet sich besonders zur Förderung von Granulat aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Polypropylen- und/oder Polyethylen-Granulat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Granulat sowie die Verwendung dieses Verfahrens zur Förderung von Granulat aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Polypropylen- und/oder Polyethylen-Granulat.

Die kunststofferzeugende Industrie stellt Kunststoffe überwiegend in der Form von Granulat her. Granulate kennzeichnen sich durch eine gute Riesel­ fähigkeit und sind für die Weiterverarbeitung durch Spritzgießen oder Ex­ trudieren zweckmäßig, wogegen Pulvermischungen nicht so leicht verarbeitbar sind.

Zum Granulieren wird eine durch Aufschmelzen eines Kunststoffpulvers erhaltene Kunststoffschmelze, beziehungsweise eine direkt anfallende Kunst­ stoffschmelze, in der Regel unter Zugabe von Hilfsstoffen mit Extrudern, Schneckenknetern oder anderen Vorrichtungen homogenisiert. Die heißplasti­ schen Massen oder Schmelzen werden anschließend in der Regel durch Vielfach-Lochplatten Unterwassergranulatoren zugeführt, die unmittelbar am Austritt in einen Kaltwasserstrom linsen- bis kugelförmige Granulatteilchen abschlagen. Das Wasserbad des Unterwassergranulators sorgt für die Wärme­ abführung der erstarrenden Schmelze, wobei der Abtransport durch das dem Bad zugeführte Wasser erfolgt. Das abgezogene Granulat-Wasser-Gemisch wird getrennt, das heißt das Wasser wird abgezogen, das verbleibende feuchte Granulat getrocknet und gegebenenfalls weiteren Behandlungsschritten unterzogen. Das Granulat wird anschließend im allgemeinen einer Qualitäts­ kontrolle unterzogen, gemischt und gelagert. Die Lagerung erfolgt häufig in Silos, von wo das Granulat, gegebenenfalls nach den erwähnten weiteren Schritten, zum Versand kommt.

Es ist Stand der Technik, das getrocknete und gegebenenfalls weiterbehandel­ te Granulat von der Granuliereinrichtung in einen getrennten Silo- und Lagerbau pneumatisch zu fördern. Mit Zunahme der Anlagenkapazitäten wachsen die zu fördernden Mengenströme und es werden größere Lager benötigt, die häufig erst in größerer Entfernung zur Verfügung gestellt werden können.

Die pneumatische Förderung von Kunststoffgranulat über große Entfernungen und/oder in großen Mengenströmen stößt bei einer einstufigen Förderung an technische Grenzen, insbesondere wenn zusätzlich beträchtliche geodätische Förderhöhen zu überwinden sind; unter Umständen sind dann zwei oder mehr hintereinander geschaltete pneumatische Fördereinrichtungen erforderlich. Dies bedingt hohe Investitions- und Betriebskosten, letztere hervorgerufen im wesentlichen durch einen hohen Strombedarf. Besonders energie- und kosten­ intensiv ist das für die pneumatische Förderung über weite Strecken notwendige Verdichten großer Luftmengen auf relativ hohe Drücke. Ein weiterer Nachteil der pneumatischen Förderung kann der Produktabrieb während des Transportes sein. Sogenannte pneumatische Dünnstromförderun­ gen sind bei Polyethylengranulat bei Fördermengen von beispielsweise 45 t/h bei einer Entfernung von 600 Metern schon aus diesem Grunde nur bedingt einsetzbar oder erfordern zusätzliche Maßnahmen zur Entstaubung. Für einen produktschonenderen Transport muß hier im allgemeinen zur sogenannten Dichtstrom- oder Langsamförderung übergegangen werden. Um die vor­ genannte Leistung zu erzielen, bedarf es ca. 6000 m³/h Druckluft von 5,5 bar Überdruck, wobei Förderluftstrom und erforderlicher Druck je nach System variieren. Diese pneumatischen Transportsysteme selbst sind auf­ wendig und benötigen unter anderem Hilfsaggregate zur Einführung des Granulats in den Luftstrom. Darüber hinaus erfordern sie einen hohen Energieeinsatz zur Erzeugung der Druckluft. Auch bei der relativ schonenden Langsamförderung entsteht Abrieb, der gegebenenfalls in zusätzlichen Ein­ richtungen, beispielsweise in Zyklonen, abgetrennt werden muß.

Es ist auch bekannt, ein Granulat-Wassergemisch, das in einer Granuliervor­ richtung anfällt, hydraulisch zu fördern; eine hydraulische Förderung hat jedoch, insbesondere bei Förderentfernungen in der Größenordnung von mehreren hundert Metern, die Nachteile hoher Investitions- und Betriebs­ kosten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur hydraulischen Förde­ rung von Granulat zur Verfügung zu stellen, das energie- und kostengünstig sowie produktschonend ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Granulat aus einer Granuliervorrichtung mit Wasserbad zu einer Wei­ terbehandlung und/oder Lagerung, wobei das Granulat vor der Lagerung getrocknet wird. Das Verfahren ist dann dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in einem Teilstrom des Granulierwassers aufkonzentriert wird, und daß dieser Teilstrom als Transportmittel für die hydraulische Förderung dient.

Es wurde gefunden, daß die Förderung von Granulat, das in einer Granu­ liervorrichtung mit Wasserbad anfällt, wirtschaftlich und produktschonend in der Weise durchgeführt werden kann, daß das ohnehin aus der Granuliervor­ richtung ablaufende Granulat-Wasser-Gemisch zu einem Teilstrom aufkonzen­ triert und dann hydraulisch in das von der Granuliervorrichtung getrennt angeordnete Lager gefördert wird. Am Endpunkt der Förderung, in der Nähe des Lagers befinden sich dann die Einrichtungen, die bei der bekann­ ten pneumatischen Förderung in der Nähe der Granuliervorrichtung Platz gefunden hätten: die Wasservorabscheidung, meist ein Sieb, sowie die Trocknung, meist ein Turbotrockner, der eine Kombination aus mechanischer und thermischer Wasserabtrennung darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Förderentfernung zwischen Granuliervorrichtung (zum Beispiel Unterwasser­ granulator) und Lager größer als 200 m, insbesondere größer als 500 m ist.

Je nach Länge der Förderstrecke und -geschwindigkeit zwischen Granulier­ vorrichtung und Vorrichtung zum Abtrennen des Teilstroms wird sich das Granulierwasser infolge des Wärmeinhalts der Granulatteilchen mehr oder weniger erwärmen; auch kann dieser Wärmeinhalt, je nach Einfluß der vorgenannten Faktoren, die Temperatur des Transportwassers auf der eigent­ lichen Förderstrecke, das heißt bis zur Abtrennung des Transportwassers, erhöhen; von Wärmeverlusten sei hierbei abgesehen.

Weiterhin kann der Grad der Temperaturerhöhung über die Verweilzeit des Granulat-Wasser-Gemisches zwischen der Granuliervorrichtung und der Vor­ richtung zum Abtrennen des Teilstroms durch entsprechende Wahl der Strömungsgeschwindigkeit, beispielsweise mittels Rohrleitungen unterschiedli­ chen Durchmessers, variiert werden.

Auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur des der hydraulischen Förderung dienenden Stromes zu erhöhen ohne daß von außen Energie zugeführt werden muß.

Ferner ist es auch möglich, die Temperatur des zur hydraulischen Förderung dienenden Teilstroms des Granulierwassers gegenüber der Temperatur bei der Abtrennung dieses Teilstroms zusätzlich durch Energieeintrag von außen zu erhöhen, indem beispielsweise Dampf eingedüst wird oder dies mittels eines indirekten Wärmetauschers erfolgt. Durch die genannten Maßnahmen ist es möglich, die Temperatur des der hydraulischen Förderung dienenden Stromes zu erhöhen, insbesondere um 5 bis 40 Kelvin; dadurch läßt sich insbesonde­ re die nachgeschaltete Trocknung unterstützen.

Erfindungsgemäß wird ein Teilstrom des zur Granulation benutzten Wasser­ stromes für die hydraulische Förderung des Granulat-Wasser-Gemischs verwendet. Dieser Teilstrom wird durch Abtrennen aus dem bei der Granu­ lation anfallenden Granulat-Wasser-Gemisch in der Regel durch Teilfiltration erhalten und in vorteilhafter Weise so eingestellt, daß er 15 bis 35 Gew.-% Granulat, bezogen auf das Gesamtgewicht der Granulat-Wasser-Suspension, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-% Granulat, enthält. Da das bei der Unter­ wassergranulation anfallende Granulat-Wasser-Gemisch in der Regel einen Gewichtsanteil von 6 Gew.-% Granulat enthält, bedeutet dies eine Aufkon­ zentrierung um den Faktor von ca. 2,5 bis 4.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die höhenmäßige Anordnung des Unterwassergranulators und/oder des zur Abtrennung eines Teilstroms des Granulierwasser dienenden Apparats sowie gegebenenfalls der Trocknungseinrichtung so gewählt, daß die weitere Förderung des Granulats erleichtert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung und

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs.

Kunststoff in Form von Granulat, Pulver oder als Schmelze geht als Strom A der Bearbeitungseinheit B, beispielsweise einem Extruder, zu. Durch einen Granulierkopf wird in das Wasserbad der Granuliervorrichtung C, beispiels­ weise einem Unterwassergranulator, das Granulat abgeschlagen. Die Schmelze wird durch einen Wasserstrom zur Erstarrung gebracht und gekühlt, wobei der Wasserstrom auch das Granulat mitträgt. Dieser gelangt in die Filtration D, wo ein Teilstrom des Wassers abgetrennt wird; der nunmehr aufkonzen­ trierte Granulat-Wasser-Teilstrom wird, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe E über die Leitung F zum Lager transportiert. Zweckmäßigerweise erfolgt die Wasserabtrennung (beispielsweise im Sieb G) sowie die daran anschließende Trocknung im Trockner H (beispielsweise ein Zentrifugaltrock­ ner mit Gebläse J) dort in einer solchen Höhenlage, daß das bei I aus­ tretende Granulat durch Einwirkung der Schwerkraft oder durch eine ein­ fache Horizontalförderung in die nachgeschalteten weiteren Verfahrensschritte z. B. die Lagerung in Silos gelangt.

Das in G und gegebenenfalls bei H abgetrennte Wasser wird in einem Behälter K gesammelt und fließt, durch Einwirkung der Schwerkraft oder mittels einer Pumpe, nach Vermischung mit dem Wasserstrom aus dem Filter D, über die Pumpe L und den Kühler M wieder dem Unterwas­ sergranulator C zu. Der Kühler M dient dabei in erster Linie der Abfüh­ rung der Erstarrungswärme beziehungsweise der fühlbaren Wärme des Granulats, erhält also die Wärmebilanz des Systems aufrecht. Die Wasserver­ luste bei der Trocknung werden ausgeglichen, indem in den Sammelbehälter für das Wasser N bei O Frischwasser zugeführt wird. Zum Anfahren und Anwärmen dient die Dampfeinspeisung P.

Das bei der Unterwassergranulation anfallende Granulat-Wasser-Gemisch hat üblicherweise eine Temperatur von ca. 50 bis 95°C, die in der Regel ausreichend ist, so daß für die sich an die Abtrennung des Wassers in G anschließende Trocknung im Trockner H kein zusätzlicher Wärmeeintrag erforderlich ist.

Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung: die Temperatur des zur hydraulischen Förderung verwendeten Teilstroms wird gegenüber der Temperatur des Granulat-Wasser-Stroms beim Verlassen des Unterwassergranulators, beispielsweise mittels Eindüsen von Dampf Q, was auch direkt in die Leitung zum Trockner G erfolgen kann, oder mittels eines damptbeheizten Wärmetauschers, angehoben, in bevorzug­ ter Weise auf etwa 90°C. Die nunmehr höhere Temperatur des Granulats unterstützt die Trocknung im Trockner H und erlaubt es, je nach Ausfüh­ rung des Trockners H, Granulat mit einer Temperatur zu erhalten, die für nachfolgende Schritte, beispielsweise für eine Desodorierung, von Vorteil ist. Die technische Ausführung der Teilstromfiltration kann beispielsweise als einfaches Rohr mit ganz oder teilweise als Sieb ausgebildeten Wänden, als gerührter Behälter mit Siebboden und so weiter gestaltet sein.

Beispiel

Ein Granulat-Wasser-Strom von ca. 880 m³/h wird beispielsweise über ein rohrförmiges Sieb um den Faktor 4 aufkonzentriert, das heißt auf eine ca. 20 gew.-%ige Granulat-Wasser-Suspension. Es liegt somit ein zu fördernder Teilstrom von ca. 220 m³/h vor, der mit einer Pumpe von 6 bar über eine Entfernung von 500 Metern gefördert und dort auf eine Höhe von ca. 45 m gepumpt werden soll. Am Endpunkt der Förderung, auf beispielsweise 45 m Höhe, finden nun die Wasservorabscheidung sowie die Trocknung statt. Es steht dabei immer noch ausreichend Höhendifferenz zur Verfügung, daß das Granulat mittels Schwerkraft die beiden vorgenannten Vorrichtungen durchläuft und in Silos gelangt. Das abgetrennte Wasser wird zurückgeführt, wobei es durch entsprechende geometrische Anordnung ebenfalls mittels Schwerkraft erneut dem Granulierwasserkreis der Granuliervorrichtung zuflie- ßen kann.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine sehr schonende, weitgehend abriebfreie Förderung des Polyethylengranulats bei vergleichsweise geringem Energiebedarf und geringeren Investitionskosten. So liegt der Energiebedarf der hydraulischen Förderung nach dem oben beschriebenen Beispiel um etwa 50% unterhalb des Energiebedarfs einer pneumatischen Förderung.

Claims (7)

1. Verfahren zur hydraulischen Förderung von Granulat aus einer Granu­ liervorrichtung (C) mit Wasserbad zu einer Weiterbehandlung und/oder Lagerung, wobei das Granulat vor der Weiterbehandlung und/oder Lagerung getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in einem Teilstrom des Granulierwassers aufkonzentriert wird, und daß dieser Teilstrom als Transportmittel für die hydraulische Förderung dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom des Granulierwassers 15 bis 35 Gew.-% Granulat, insbesondere 15 bis 25 Gew.-% Granulat enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderentfernung zwischen Granuliervorrichtung (C) und Lager größer als 200 m, insbesondere größer als 500 m ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Granulats in unmittelbarer Nähe der Weiterbe­ handlung und/oder Lagerung erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Teilstroms des Granulierwassers nach dem Verlassen der Abtrennvorrichtung (D) erhöht wird, insbesondere um 5 bis 40 K.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die höhenmäßige Anordnung der Granuliervorrichtung (C) und/oder des zur Abtrennung des als Transportmittel verwendeten Teilstroms des Granulierwassers dienenden Apparats (G) sowie gegebenenfalls der Trocknungseinrichtung (H) so gewählt wird, daß die Förderung des Granulats zur Weiterbehandlung und/oder Lagerung erleichtert wird.

7. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Förderung von Granulat aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von Polypropylen- und/ oder Polyethylen-Granulat.