Pflanzenschutzmittel (Teil 2)

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Sorgfältiger Umgang mit wertvollen Hochkonzentraten – Mischer und Trockner in der Produktion von Pflanzenschutzmitteln

Um Pflanzenschutzmittel herzustellen, sind moderne Prozessanlagen notwendig. Denn die hochwirksamen Substanzen sind im doppelten Wortsinn wertvoll. Dieser zweiteilige Beitrag beschreibt, weshalb amixon®-Apparate aufgrund ihrer besonderen Konstruktionsmerkmale in diesem herausfordernen Umfeld zur Produktionseffizienz beitragen und die Ausbringungsmenge einer Produktion entscheidend beeinflussen können.

    

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Im ersten Teil des Beitrags ging es um die Syntheseschritte im Prozess der Pflanzenschutzmittel-Herstellung und ihre apparatetechnischen Lösungen. In Teil 2 werden die Prozessschritte Vakuum-Trocknen und Mischen-Kühlen im Detail betrachtet: Wie lässt sich apparatetechnisch thermischer Stress am besten vermeiden? Welche Rolle spielen Mischgüten und Wärmetauschflächen?


Wie in vielen anderen Produktionen muss auch für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln in den komplexen Synthesestraßen an bestimmten Punkten die Prozessführung von kontinuierlich auf chargenweise oder umgekehrt umgestellt werden. Der Materialstrom wird dann in Pufferreservoirs gesammelt.

Diese Pufferreservoirs für Feuchtstoffe werden auch Pastenbunker genannt. Pastenbunker müssen aber auch dann funktionieren, wenn die Feuchtstoffe zeitverfestigend sind oder sich dilatant verhalten. Sie müssen die Güter gasdicht lagern und bedarfsgerecht und so hochgradig wie möglich austragen – unabhängig von der Lagerdauer oder der Fließfähigkeit. Dabei sollen Pastenbunker die Masse nur so wenig wie möglich agitieren, um deren Granulometrie zu erhalten.

Am Ende der Filtration wird das Produkt aus der Pflanzenschutzmittel-Synthese meist als Charge in einem Pastenbunker gesammelt. In dieser Phase mutet das Produkt wie ein bröckeliges feuchtes Schüttgut an. Tatsächlich aber ist es zumeist strukturviskos und seine Konsistenz ändert sich schnell, wenn es agitiert wird. Dann wird es zuweilen anhaftend und klebrig, ähnlich wie ein Kuchenteig. Zuweilen ist sogar ein leichtes Temperieren der Feuchtmasse erforderlich.

Sanftes Trocknen und schnelles Abkühlen

Vom Pastenbunker wird das Gut ausgetragen, um auf kurzem Wege in den darunter angeordneten Kontakttrockner zu gelangen. Hier findet die finale, chargenweise Trocknung bei sanfter Totalverströmung statt, wobei im amixon® Trockner alle Produkt berührten Bauteile erwärmt sind: der gesamte Mischraum, die Mischwerkwelle, die Mischwerkarme und die Helix. Das Mischwerk wird nur oben gelagert und angetrieben. Bei Bedarf desag- glomerieren HighShearBlades die Charge oder verteilen Flüssigstoffbeigaben.

Die Feuchtmassen enthalten beim Eintritt in den Mischtrockner etwa 15 bis 40 Massenprozent Flüssigkeit. Das können Wasser, Lösungsmittel oder deren Gemische sein. Die Suspension wird unter Vakuum getrocknet, denn die Stabilität der Substanz und ihre spätere Wirkung darf nicht durch thermischen Stress beeinträchtigt werden. Manche Wirkstoffe dürfen dabei nicht über 35°C erwärmt werden.

Für ein schnelles, sanftes Vakuumtrocknen bei kurzen Zykluszeiten eignen sich deshalb die amixon® Vakuum-Konus-Mischtrockner. Bei der Vakuumtrocknung ist die Trocknungstemperatur herabgesetzt, denn reines Wasser beispielsweise siedet im Trocknungsraum bereits bei 21°C wenn der Systemdruck 25 mbar beträgt.

Ideale Mischwerkzeuge und viel Fläche

Die Trocknungszeit lässt sich produktschonend verkürzen, wenn besonders große Wärmemengen ins Mischgut eingetragen werden und jeder Partikel möglichst häufig mit den temperierten Flächen des Mischtrockners in Berührung gerät. Dreidimensionales Verströmen der Güter bei geringer Mischwerk-Drehfrequenz ist hier gefordert und zwar unabhängig von den rheologischen Veränderungen, die das Trocknungsgut vollzieht, wenn sich dessen Flüssiganteil verringert: Nicht selten liegt beim Start eine gut fließende, pumpfähige Suspension vor, die dann hochviskos und zähpastös wird – ähnlich wie Kaugummi - um nach und nach große klebrige Klumpen zu bilden. Im Verlaufe des weiteren Trocknungsfortschrittes zerfallen diese und am Ende liegt ein frei fließendes Wirkstoffpulver mit idealer Homogenität vor. Diese Konsistenzveränderungen können nur beherrscht werden, wenn die Mischwerkzeuge ideal ausgeformt sind.

Das Thermalfluid wird per Halbrohrschlangen oder im klassischen Doppelmantel an sämtliche Flächen geführt, die das Misch-/Trocknungsgut berühren. Das gilt gleichermaßen auch für das rotierende Mischwerkzeug, dessen Welle, Mischwerkarme und Wendelrührer über innenliegende Thermalfluidführungen verfügen. Auch Boden und Kopfbereich des Mischraumes sind temperiert.

Das gleichmäßige Temperieren ist dann besonders herausfordernd, wenn das Thermalfluid als Dampf eingetragen wird und anschließend als Kondensat den Apparat verlässt. Dann sorgt der Enthalpiewechsel des Thermalfluids für den Eintrag besonders großer Wärmemengen ins Mischgut.

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