Vakuummischreaktor: Eine Komplettlösung für diverse industrielle Prozesse

Ein repräsentatives Beispiel: Herstellung von Kalziumseife

Fest-Flüssig-Reaktionen nehmen unter den chemischen Reaktionen eine wichtige Stellung ein. Sie erfordern in der Regel einen engen Kontakt zwischen festen und flüssigen Reaktanten, um eine quantitative Umsetzung in kürzester Zeit zu erreichen. Im Folgenden betrachten wir die Herstellung von Calciumseife genauer.

Sowohl die Reaktion als auch die Vakuumtrocknung können gleichzeitig im Mischreaktor erfolgen. Calciumseife ist ein Hydroxid, das durch die Reaktion von Fettsäuren mit Metalloxiden oder anderen Substanzen entsteht. Chemisch gesehen handelt es sich bei dieser Umwandlung um eine klassische Säure-Base-Reaktion. Die verwendeten Fettsäuren stammen üblicherweise aus pflanzlichen Fetten oder Ölen. Technologisch gesehen ist Metallstearat ein entscheidender Bestandteil von Calciumseife und findet aufgrund seiner besonderen Eigenschaften vielfältige industrielle Anwendungen. So werden beispielsweise Calciumstearat, Zinkstearat oder Magnesiumstearat als Schmierstoffe, Trennmittel, Stabilisatoren oder hydrophobe Schmierstoffe eingesetzt.

Obwohl Fettsäuren und Metalloxide bzw. -hydroxide alle im festen Zustand vorliegen, ist die Ionenmobilität in Lösung auf molekularer Ebene nicht ausreichend, damit diese Feststoffe innerhalb eines akzeptablen Zeitraums miteinander reagieren können. Um die Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktivität zu erhöhen, ist die Zugabe von Wasser notwendig. Erreicht die Temperatur des zugegebenen Wassers 150 °C, läuft die exotherme Reaktion innerhalb weniger Minuten ab. Für eine vollständige Umsetzung ist intensives Mischen unerlässlich. Nur so kann sichergestellt werden, dass alle Fettsäurepartikel vollständig mit dem Metallhydroxid und dem Wasser in Kontakt kommen und die Reaktion somit ermöglicht wird.

Da Calciumseifen üblicherweise zu wasserfreien Feststoffen weiterverarbeitet werden, ist es unerlässlich, Trocknungsverfahren anzuwenden, um das zugesetzte Wasser und die Nebenprodukte der Wasserreaktion zu entfernen. Nach Abschluss der chemischen Reaktion lässt das Manometer den Druck im Reaktor ab und stellt ein Vakuum her. Das Rührwerk sorgt für turbulente Durchmischung und effizienten Wärmeaustausch, wodurch die feuchte Oberfläche der Calciumseife schonend und schnell trocknet. Die Hochgeschwindigkeits-Zerkleinerer an der Reaktorseite zerkleinern eventuelle Klumpen und ermöglichen so die schnelle Entfernung des darin eingeschlossenen Wassers.

Struktur und Funktionsprinzip

Der S&L-Mischreaktor besteht aus einem Rundzylinder, einem Pflugrührwerk, Hochgeschwindigkeitszerkleinerern, einem Antriebssystem, einem Außenmantel, einem Impulsstaubabscheider und einem Auslassventil. Im Betrieb erzeugt das Material eine zentrifugale Wurfkonvektion, und die Hochgeschwindigkeitszerkleinerer zerkleinern das zur Agglomeration neigende Material. Der Mischbehälter ist so konstruiert, dass er während des Reaktionsprozesses ein vollständiges Vakuum und eine Druckentlastung gewährleistet. Der Außenmantel erwärmt das Material auf die gewünschte Reaktionstemperatur. Während der Reaktion entstehen Heißluft und Staub. Der Staubabscheider auf dem Mischer trennt das Gas vom Feststoffpulver und pumpt die Feuchtigkeit ab, wodurch der Trocknungsprozess beschleunigt wird. Ein leistungsstarker Motor und ein Frequenzumrichter (FU) ermöglichen die Anpassung der Wellendrehzahl während der Reaktion. Bei maximaler Reaktionsintensität dreht sich die Welle mit niedriger Drehzahl, während das Drehmoment seinen Maximalwert erreicht. Gegen Ende der Reaktion erhöht sich die Wellendrehzahl, um eine optimale Mischhomogenität zu erzielen.

Abschluss

Nach einer Flüssig-Feststoff-Reaktion wird das Produkt üblicherweise im nächsten Verarbeitungsschritt getrocknet. Je nach Kundenwunsch können diese beiden Schritte auf einer einzigen Maschine durchgeführt werden. Unser Mischer ist für alle im Prozess auftretenden Druck- und Temperaturbereiche geeignet. Darüber hinaus lässt er sich an spezifische Anforderungen anpassen und ist somit für ein breites Anwendungsspektrum geeignet.

Anwendungen

Lebensmittelindustrie (für Trocknungszwecke)

Kunststoffindustrie (Trocknungs-, Beschichtungs- und Kühlprozesse)

Chemische Industrie (wird zum Trocknen, Kühlen, Pelletieren und Extrahieren verwendet)

Umweltschutzindustrie (für Trocknungs-, Pelletierungs- und Extraktionsaufgaben)

Pestizidindustrie (beteiligt an Trocknungs-, Kühl- und Beschichtungsprozessen)

Baustoffindustrie (für Trocknungsanwendungen)

Metallurgie/Bergbauindustrie (Trocknungs-, Kühl- und Pelletierarbeiten)