Neue Maßstäbe bei der Herstellung von Trockenstoffen aus Flüssigkeiten und Suspensionen

D‌er CD Dryer zählt zur Kategorie der indirekt beheizten Kontakttrockner. Der Trocknungsprozess läuft dabei wie folgt ab: Die Flüssigkeit wird über eine Pumpe und sogenannte Feed Pipes direkt auf doppelwandige, senkrecht als Paket angeordnete und rotierende Scheiben aufgetragen. Die Scheiben werden mittels Sattdampf von innen erhitzt. Die direkte Wärmeübertragung auf das flüssige Produkt sorgt für eine sehr schnelle Verdampfung des Wassers und damit auch für eine ausgezeichnete Effizienz, da Wärmeverluste minimiert werden. Nach einer Scheibendrehung lösen an den Scheiben anliegende Schaber die getrockneten Feststoffe ab und leiten das erhaltene Trockengut über einen Produktaustrag zum nächsten Prozessschritt – je nach Ausgangsprodukt in Form von Granulat, Folien oder Flakes. Feststoffanteile von konzentrierten Salzlösungen können beispielsweise auch als feinkörniges Pulver erhalten werden. Mit Hilfe von nachgeschalteten Förderaggregaten kann das Produkt weiter transportiert bzw. durch den Einsatz eines Silos oder eines anderen Behälters direkt aufgefangen werden.

Das Funktionsprinzip des CD Dryers unterscheidet sich grundsätzlich von herkömmlichen Scheibentrocknern, bei denen die Scheiben in das Feuchtgut eingetaucht werden. Sie dienen meist lediglich zur Reduzierung des Wassergehalts von flüssigen, pastösen oder unförmigen Produkten, um beispielsweise Transportkosten zu sparen. Der CD Dryer bietet deutlich vielfältigere Einsatzmöglichkeiten und eröffnet damit große Potenziale in einem breit gefächerten Anwendungsspektrum.

Viele Einsatzgebiete bei geringem Platzbedarf

Eine Branche, in der der CD Dryer hervorragende Trocknungsergebnisse erzielt, ist zum Beispiel die Behandlung organischer und anorganischer Industrie- und Spezialabwässer. Ein Großteil der industriellen Abwässer stammt aus dem Nahrungsmittelbereich: Schlachthäuser, Brauereien, Limonadenfabriken, Brennereien und Molkereien produzieren sie in großen Mengen und profitieren dementsprechend auch stark von niedrigeren Entsorgungskosten durch die Produktbehandlung mit dem CD Dryer. Beispiele für anorganische Abwässer, die mit dem CD Dryer aufkonzentriert oder getrocknet werden können, sind Deponiesickerwässer, Bentonit- und Kaolin-Schlämme, mit Zinn beladene Abwässer und Wolfram-Schlämme.

Ein weiterer Bereich, in dem der CD Dryer für eine äußerst wirtschaftliche Trocknung eingesetzt werden kann, ist die Aufbereitung verschiedenster pflanzlicher und tierischer Stoffe wie Algensuspensionen, Bierhefe, Destillationsüberreste, Fischwasser oder Gelatine. Darüber hinaus trocknet der CD Dryer alle pumpbaren, nicht karamellisierenden Stoffe, die keine festen Bestandteile beinhalten und nicht stark schäumen. Damit ist er in nahezu allen verfahrenstechnischen Zweigen von der chemischen Industrie über die Keramikindustrie bis hin zu Abfallwirtschaft, Abwasserbehandlung und Brauereiwesen einsetzbar.

In den Bereichen Recycling und Wiederverwertung wird die effiziente und einfache Kontakttrocknung durch all ihre Vorzüge immer wichtiger. Vorteile sind die Kostenreduktion bei der Flüssigentsorgung von Abfallstoffen, sowie die Wiedergewinnung von wertvollen Feststoffen aus Suspensionen/Lösungen.

Ein CD Dryer mittlerer Größe (Modell CD-908) wurde im Norden Spaniens in Betrieb genommen. Der Einsatzbereich dieser Anlage liegt in der Rückgewinnung eines hochwertigen Salzes aus einer Suspension. Der Scheibentrockner besitzt eine Wärmeaustauschfläche von 8 m² und verarbeitet 700 kg Flüssigkeit pro Stunde mit einem Wasseranteil von ca. 85 %. Die Wasserverdampfung dieser kompakten Anlage beträgt beachtliche 540 kg/h. Hier überzeugt der CD Dryer durch seine einfache und robuste Arbeitsweise. Die optionale Prozesslösung (mit Kammerfilterpresse und einem zusätzlich nachgeschalteten Trockner) war aus energetischen Gründen und wegen der höheren Investitionskosten nicht vertretbar und wird durch den Einsatz des CD Dryers eingespart. Mit Hilfe der Scheibenkontakttrocknung kann das Produkt nun in nur einem Prozessschritt auf eine Endfeuchte von 20 – 30 % getrocknet und somit sofort weiterverarbeitet werden.

Ein anderer Kunde setzt den CD Dryer speziell zur Verarbeitung einer mit Mikroorganismen beladenen Flüssigkeit ein. Die Flüssigkeit wird von anfänglich ca. 95 % Wasseranteil auf < 5 % Restwassergehalt im Feststoff getrocknet. Vorrangiges Ziel dieser Behandlung ist die signifikante Kosteneinsparung bei der Produkt-entsorgung. Anstelle mehrerer hundert Liter Abwasser pro Stunde, die in einem Klärwerk hätten behandelt werden müssen, fallen so nur wenige Kilogramm Feststoff zur Entsorgung an. Zudem ist das Transporthandling eines getrockneten Pulvers mit weniger Aufwand verbunden als ein Flüssigtransport des Produktes.

In beiden Praxisanwendungen punktet die CD Dryer Trocknungstechnik vor allem mit ihrer äußerst kompakten Aufstellung. Das Maschinengehäuse des Scheibentrockners begeistert durch eine ansprechende Optik und dient dazu, die notwendigen Anlagenteile wie z.B. den Scheibenantrieb, die Dampf-/Kondensat-Armaturen, die Lagerungen sowie den Schaltschrank in einer Maschineneinheit aufzunehmen. Der Trockner kann dadurch einfach transportiert und ohne großen Aufwand am Produktionsort installiert werden. Des Weiteren schützt die Einhausung den Anlagenbetreiber vor rotierenden und heißen Bauteilen.

Maßgeblichen Einfluss auf den kleinen Anlagen-Footprint hat das Design des Scheibenpakets. Im Vergleich zu Wärmeübertragern wie Zylindern/Walzen, bei identischer Wärmeübertragungsfläche, wird durch das Scheibendesign ein Platzbedarf des Kernbauteils von bis zu 60 % eingespart. Trotz dieser Kompaktheit ist der Trockner im Service- und Wartungsfall durch die schwenkbaren Türen der Technikräume und durch Serviceöffnungen auf der Maschinenrückseite bequem und einfach zugänglich.

In all diesen Anwendungsbereichen stellt der neue CD Dryer eine interessante Alternative zu herkömmlichen Walzentrocknern dar, die in der Regel für die Trocknung von in Flüssigkeiten gelösten oder suspendierten Feststoffen zum Einsatz kommen. Der Platzbedarf des Scheibenpakets im CD Dryer ist bis zu 60 % geringer als der der Walzen eines vergleichbaren Walzentrockners mit derselben Wärmeübertragungsfläche. Die kompakte Bauform bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Bei Bedarf kann der Trockner als eine Einheit einfach und schnell an einen anderen Standort versetzt werden. Die für den Transport erforderlichen Staplerschuhe befinden sich unterhalb des Prozessraums. So bietet der CD Dryer das höchstmögliche Maß an Flexibilität in der Produktion.

Scheibenpaket als technisches Herzstück

Das Herzstück des CD Dryers ist das Scheibenpaket. Die hohlen Scheiben werden durch Sattdampf mit bis zu 5 bar Druck von innen beheizt. Dies ermöglicht eine effiziente Kontakttrocknung der flüssigen Produkte. Je nach Anwendung bzw. Produktcharakteristik können der Scheibenwerkstoff und die Beschichtung der Scheiben auf z.B. stark korrosive oder auch abrasive Produkte angepasst werden. Die Scheiben können je nach Einsatzgebiet aus Normalstahl oder Edelstahl gefertigt werden und erhalten je nach Anforderung ein spezielles Coating gegen korrosiven und abrasiven Verschleiß.

Durchmesser und Anzahl der Scheiben richten sich nach dem gewünschten Durchsatz. Dabei stehen zwei Optionen zur Auswahl: Scheiben mit einem Durchmesser von 900 mm oder 1300 mm. Beide Scheibendurchmesser sind jeweils in drei Gehäusegrößen verfügbar: Für bis zu 4, 8 oder 12 Scheiben (900 mm Durchmesser) und für bis zu 8, 12 oder 16 Scheiben (1300 mm Durchmesser). Sind höhere Durchsätze gefordert, können dem CD Dryer dank dieser Plattformbauweise unkompliziert weitere Scheiben hinzugefügt werden – bis zur maximal möglichen Scheibenanzahl des jeweiligen Typs.

Die robusten Schaber zum Gewinnen des Trockengutes von den beheizten Scheiben richten sich automatisch für eine optimale Anstellung an den Scheibenseiten aus. Für die Schaber stehen abhängig von den jeweiligen Eigenschaften der zu behandelnden Produkte verschiedene Edelstahl-, Kunststoff- oder Keramik-Werkstoffe zur Verfügung.

Ob der Produktionsprozess wie gewünscht läuft, ist beim CD Dryer auf einen Blick erkennbar: Die Haube aus Verbund-Sicherheitsglas ermöglicht an der Frontseite eine einfache Prozessüberwachung während des Anlagenbetriebs. In geöffneter Position erlaubt sie zudem den bequemen Zugang zum Prozessraum für Reinigungsarbeiten sowie zur Überprüfung oder Justierung der Messer. Auch die beiden Technikräume – links der dampfseitige Technikraum, rechts der kondensatseitige – verfügen über Schau-gläser sowie eine integrierte Arbeitsbeleuchtung zur optischen Kontrolle. Die großen schwenkbaren Türen ermöglichen im Fall von Wartungsarbeiten eine gute Zugänglichkeit zu den Technikräumen. Die aktuellen Maschinen- bzw. Prozessdaten können über ein Touchpanel intuitiv abgerufen oder verändert werden.

Energieeffiziente Trocknung

Allgaier setzt mit dem CD Dryer bewusst auf die Technologie der Scheibentrocknung. Sie bietet gegenüber einer Trocknung auf Walzentrocknern entscheidende Vorteile: Der Platzbedarf des zentralen Scheibenpaketes ist deutlich geringer als der eines Walzentrockners. Das zeigt folgendes Beispiel: Bei einer Wärmeübertragungsfläche von 24 m² hat ein herkömmlicher Walzentrockner einen Platzbedarf von 7,7 m². Ein CD Dryer benötigt lediglich 3,0 m².

Darüber hinaus gestaltet sich der Abschabevorgang der getrockneten Produkte in einem Walzentrockner vergleichsweise kompliziert. Die Messer müssen auf einer Länge von mehreren Metern sehr exakt justiert werden. Montage und Instandhaltung sind entsprechend zeit- und kostenintensiv. Beim CD Dryer arbeiten mehrere Scheiben parallel. Jede Scheibe verfügt über eigene, kurze Schaber, die sich selbsttätig justieren sowie einfach zu montieren und zu warten sind.

Und auch in Sachen Energieeffizienz kann der CD Dryer punkten. Die dünnwandigen, robusten Scheiben des CD Dryers gewährleisten ideale Wärmeleiteigenschaften und somit eine hohe spezifische Verdampfungsleistung je m² beheizter Trockneroberfläche bei gleichzeitig kurzer Aufheizphase der Anlage. Im Vergleich zu konvektiven Trocknungsverfahren im Luftbetrieb oder mit Kreisgasführung benötigt der CD Dryer als reiner Kontakttrockner keine Luftzufuhr für den Wärmeeintrag, da dem feuchten Produkt die Wärme im direkten Kontakt über die beheizten Oberflächen zugeführt wird. Das unmittelbare Zusammentreffen von Trockner und Flüssigkeiten senkt den Energieverbrauch im Trocknungsprozess deutlich. Zudem fallen beim CD Dryer während des Trocknungsprozesses nur geringe – meist staubfreie – Abluftströme an. Die entstehenden Brüden geringer Menge werden mit hoher Wasserdampfbeladung abgeführt. Dadurch entstehen vergleichsweise geringe Wärmeverluste mit der Trocknerabluft.

Die im Vergleich zu konvektiven Trocknungssystemen deutlich reduzierte Abluftmenge wirkt sich zudem positiv auf die Anschaffungs- und Betriebskosten aus: So kann das nachgeschaltete Equipment – wie Zyklon, Filter, Wäscher und Abluftventilator – kleiner ausgelegt und damit deutlich kostengünstiger realisiert werden.

Etablierte Technik neu interpretiert und exklusiv im europäischen Markt

Die CD Dryer Technik ist insbesondere in Asien seit Jahrzehnten bereits vielfältig etabliert. Allgaier Process Technology produziert und vermarktet den CD Dryer exklusiv für Europa und hat dafür die komplette Technik den europäischen CE-Konformitäts-Kriterien angepasst. Das Design wurde komplett überarbeitet und in seiner innovativen Form zum ersten Mal auf der ACHEMA 2018 in Frankfurt vorgestellt. Einhergehend mit dem neuen Anlagendesign wurden die Sicherheitsstandards massiv erhöht, so sind alle drehenden und warmen Maschinenteile im Gehäuse verbaut. Die intuitive Anlagensteuerung über Touchpanel mit Fernwartungsmöglichkeit und die Prozessvisualisierung im laufenden Betrieb entsprechen mit der Neugestaltung höchsten Ansprüchen. So hat der CD Dryer auch im Rahmen des ACHEMA Innovation Award überzeugt und konnte eine Platzierung in der Short-List erreichen.

Mit einem erfahrenen Partner und eigenen umfangreichen Versuchen im Technikum Uhingen bietet Allgaier Process Technology einen einzigartigen Kontakttrockner zur Behandlung feststoffhaltiger Flüssigkeiten, der sich durch besondere Robustheit gegenüber Lastschwankungen und Änderungen der Zusammensetzung der Suspensionen und Lösungen auszeichnet. Durch Versuche im Technikumsmaßstab wurde die Eignung des CD Dryers zur Trocknung vielfältiger Abwasserkonzentrate untersucht und bestätigt. Zur Auslegung von industriellen CD Dryern werden Technikumsversuche im halbtechnischen Maßstab durchgeführt. Durch die Versuche werden die spezifische Verdampfungsleistung je m² Scheibenoberfläche, der erreichbare Trockengrad des erzeugten Feststoffes abhängig von der Scheibendrehzahl (Verweilzeit), der optimale Dampfdruck der Beheizung, bzw. die damit im Zusammenhang stehende optimale Oberflächentemperatur der Scheiben für eine effiziente Trocknung und die erzielbare Qualität des Trockenstoffes ermittelt. Die Ergebnisse der Versuche ermöglichen eine sichere Auslegung von Großanlagen. Hierzu steht Interessenten und Kunden dauerhaft für Versuche mit realen Produkten eine Technikumsanlage im Allgaier Versuchszentrum in Uhingen zur Verfügung.