Wirbelschichttrockner
Gleichmäßige, schonende Trocknung von Feinpulvern und Granulaten — überlegene Produktqualität mit minimaler Wärmebelastung.
Wirbelschichttrockner suspendieren feine Partikel in einem aufwärts strömenden Heißluftstrom und erzeugen einen intensiven Gas-Feststoff-Kontakt, der eine außergewöhnlich gleichmäßige Trocknung bei niedrigen bis mittleren Temperaturen ermöglicht. Sie sind die bevorzugte Lösung für Feinchemikalien, pharmazeutische Zwischenprodukte, Lebensmittelpulver, Düngemittelsalze und alle Materialien, bei denen Partikelintegrität, Produktfarbe oder gleichmäßige Restfeuchte entscheidend sind.
Funktionsprinzip des Wirbelschichttrockners
Ein Wirbelschichttrockner bläst erhitzte Luft aufwärts durch eine perforierte Verteilerplatte (den „Rost") mit einer Geschwindigkeit, die genau berechnet wurde, um das Partikelschüttgut zu suspendieren — dies ist die Minimalfluidisierungsgeschwindigkeit (u_mf). Oberhalb von u_mf werden einzelne Partikel separiert und verhalten sich kollektiv wie eine Flüssigkeit: Sie zirkulieren frei, tauschen Wärme mit dem Gas an jeder Oberfläche aus und trocknen mit hervorragender Gleichmäßigkeit.
Das Design der Verteilerplatte ist kritisches Engineering: Lochdurchmesser, prozentuale Öffnungsfläche, Druckabfall über der Platte und die Plenumgeometrie müssen alle auf die spezifische Partikelgrößenverteilung, Schüttdichte und Minimalfluidisierungsgeschwindigkeit des Materials abgestimmt sein. Eine falsch bemessene Platte verursacht Kanalbildung, Slugging oder Totzonen — was zu ungleichmäßiger Trocknung führt.
In einem kontinuierlichen Wirbelschichttrockner gelangt das Material an einem Ende einer länglichen rechteckigen oder kreisförmigen Kammer ein, bewegt sich durch Verdrängung über das fluidisierte Bett und wird am anderen Ende über einen Überlauf ausgetragen. Die Verweilzeit wird durch Überlauffhöhe und Aufgaberate gesteuert. In einem Batchsystem wird eine feste Charge geladen, fluidisiert und bis zur Zielfeuchte getrocknet — typische Zykluszeiten 20–90 Minuten.
Vibrationsausführungen fügen mechanische Schwingungen (1–5 mm Amplitude, 700–1500 U/min) hinzu, um die Fluidisierung von kohäsiven, breit verteilten oder oberflächennassen Materialien zu unterstützen, die sich sonst einer homogenen Suspension widersetzen würden.
Quick Reference
Technical Specifications
All parameters are indicative ranges. Final sizing is determined by process simulation based on your specific material and throughput requirements.
Wirbelschichttrockner — Betriebsparameter
| Parameter | Value / Range | Note |
|---|---|---|
| Korngrößenbereich | 50 µm – 5 mm | Optimal 100 µm–3 mm; <50 µm erfordert Mitreißkontrolle; >5 mm Drehrohrofen verwenden |
| Einlasslufttemperatur | 80 – 600°C | Lebensmittel/Pharma typisch 80–150°C; Mineralien/Chemikalien bis 600°C |
| Produktaustrittstemperatur | 40 – 120°C | Gesteuert durch Luftdurchsatz und Verweilzeit |
| Eingangsfeuchtegehalt | 2 – 35% w/w | >35% w/w: Vorentwässerung empfohlen (Zentrifuge/Presse); Oberflächenfeuchte bevorzugt gegenüber gebundener Feuchte |
| Restfeuchte-Gleichmäßigkeit | ±0.2% w/w | Batchbetrieb; kontinuierlich ±0,3–0,5% w/w je nach PSD-Breite |
| Durchsatz (kontinuierlich) | 0.1 – 50 t/h | Batch: 50–5000 kg/Charge; Scale-up-Verhältnis 1:50 erreichbar |
| Oberflächengasgeschwindigkeit | 0.3 – 3.0 m/s | Muss zwischen u_mf und u_t (Sinkgeschwindigkeit) liegen für stabile Fluidisierung |
| Spezifische Verdampfungsrate | 30 – 120 kg H₂O/m²·h | Pro Einheit der Bettquerschnittsfläche; höher als Drehrohrofen für feine Materialien |
| Spezifischer Energieverbrauch | 900 – 1 800 kcal/kg water evaporated | Inklusive Gebläseleistung; Wärmerückgewinnung aus Abluft kann auf 700–1200 kcal/kg reduzieren |
| Druckabfall über dem Bett | 20 – 150 mbar | Hauptsächlich durch Betthohe und Schüttdichte bestimmt; Rost fügt 10–30% des Gesamten hinzu |
| Betthöhe (statisch) | 150 – 600 mm | Flache Betten (150–250 mm) für kurze Verweilzeit; tiefe Betten für schwierige Trocknungskurven |
| Staubbeladung Abluft | 10 – 200 g/Nm³ | Schlauchfilter oder Zyklon + Schlauchfilter downstream erforderlich; Feinpartikel (d50 < 100 µm) benötigen HEPA-Filtration |
| Werkstoff | SS 304 / SS 316L / Carbon steel | SS 316L Standard für Lebensmittel/Pharma; Kohlenstoffstahl mit Beschichtung für Massengutchemikalien; Hastelloy für aggressive Medien |
| Explosionsschutz (ATEX) | Zone 20/21/22 compliant | Inertgas (N₂) Spüloption; Druckentlastungseinrichtungen, Erdung, leitfähige Einbauten; Staub-Kst-Klasse 1/2/3 geeignet |
Wirbelschicht vs. Vibrations-Wirbelschicht — Leistungsvergleich
| Parameter | Value / Range | Note |
|---|---|---|
| Geeignete Korngröße | Standard: 200 µm–5 mm | Vibrating: 50 µm–8 mm | |
| Kohäsive / klebrige Materialien | Standard: limited | Vibrating: ✓ suitable | Vibration bricht Inter-Partikel-Brücken, die der Fluidisierung widerstehen |
| Verweilzeitkontrolle | Standard: narrow RTD | Vibrating: adjustable via amplitude/freq | |
| Druckabfall | Standard: lower | Vibrating: 15–30% higher | Vibrationsdeck fügt mechanische Dichtungskomplexität hinzu |
| Wartungskomplexität | Standard: low | Vibrating: moderate (bearings, seals) | |
| Typischer CAPEX-Aufschlag | +20–35% for vibrating variant | Gerechtfertigt, wenn Standard-Wirbelschicht keinen stabilen Betrieb erreicht |
Need a technical pre-sizing? Send us your material data sheet, moisture content, required throughput and energy source — we return a technical sizing with drum dimensions and energy balance within 2 business days.
→ Send process data on WhatsAppMaterialdatenbank — Wirbelschichttrocknungsleistung
Referenzdaten aus industriellen Anlagen. Tatsächliche Werte hängen von Aufgabekonsistenz, Korngrößenverteilung und geforderter Produktqualität ab.
| Material | Eingangsfeuchte | Ausgangsfeuchte | Korngröße | Gastemperatur | Branche |
|---|---|---|---|---|---|
| Ammoniumsulfat (Düngemittel) | 3–6% | <0.2% | 0.5–2.5 mm | 80–110°C | Düngemittel |
| Harnstoffprills | 0.5–2% | <0.1% | 1–3 mm | 60–90°C | Düngemittel |
| Natriumchlorid (Kochsalz) | 2–5% | <0.05% | 0.2–1.5 mm | 100–150°C | Lebensmittel & Chemie |
| Zitronensäurekristalle | 8–15% | <0.5% | 0.3–2 mm | 50–80°C | Lebensmittel & Pharma |
| Pharmazeutisches Granulat (API) | 15–25% | <2.0% | 100–800 µm | 40–80°C | Pharmazeutika |
| PVC-Pulver (Suspensionsqualität) | 20–30% | <0.3% | 80–250 µm | 60–85°C | Kunststoffe / Polymere |
| Silicagel (gefällt) | 50–65% | <5% | 100–500 µm | 150–250°C | Chemie |
| Sprühgetrocknete Laktose | 3–8% | <0.5% | 50–200 µm | 60–90°C | Lebensmittel / Pharmazeutischer Hilfsstoff |
Ihr Material nicht dabei? Senden Sie uns Ihre Prozessdaten und wir erstellen eine materialspezifische Auslegung.
Wirbelschichttrockner-Konfigurationen
Kontinuierliches Pfropfenströmungs-Wirbelschichtbett
Langgestreckte rechteckige Kammer mit horizontaler Materialkolbenströmung über dem Fluidisierungsrost. Mehrere Lufttemperaturzonen entlang der Länge möglich (Hochtemperatureinlasszone, kontrollierte Trocknungszone, Kühlzone). Höchste Durchsatzoption für nicht-kohäsive Granulate mit konsistenter PSD.
Batch-Wirbelschichtbett (Obensprüh / Untensprüh)
Zylindrisches Behälter mit konischem Boden; Material wird in einem einzigen Behälter geladen, fluidisiert und getrocknet. Obensprühdüsen können während der Trocknung Bindemittel oder Beschichtungen hinzufügen (Granulierung, Beschichtung und Trocknung in einem Schritt). GMP-konforme Designs mit WIP (Wash-in-Place) für pharmazeutische Produktion verfügbar.
Vibrations-Wirbelschichttrockner-Kühler
Mechanisch vibrierendes Deck (exzentrische Masse oder elektromagnetischer Antrieb) überlagert auf Aufwärtsluftströmung. Vibrationsamplitude 1–5 mm bei 700–1500 U/min unterstützt Partikeltransport und bricht kohäsive Brücken. Kombinierte Trocknungs- und Kühlzonen in einer Einheit: Heißluftabschnitt (Trocknung) gefolgt von Umgebungs- oder Kühlluftabschnitt (Kühlung) — Produkt tritt bei Zielschütttemperatur ohne ein zusätzliches Kühlergefäß aus.
Statisches Wirbelschichtbett (intern beheizt)
Eingetauchte Wärmetauscherrohre (Dampf, Heißwasser oder Thermoöl) im Wirbelschichtbett liefern den Großteil der Trocknungswärme, während die Fluidisierungsluft nur Partikelsuspension und Feuchtigkeitsentfernung bewirkt. Das Luftvolumen wird drastisch reduziert (5–10× weniger als bei rein konvektiven Designs), was zu viel kleineren Schlauchfiltern, geringerer Gebläseleistung und reduzierten Abgasbehandlungskosten führt.
Wann einen Wirbelschichttrockner wählen
Feine Partikel: d50 zwischen 100 µm und 3 mm
Wirbelschicht ist die primäre Technologie für diesen Größenbereich. Der Gas-Feststoff-Kontakt übertrifft bei weitem den Drehrohrofen für Feinpartikel, was kürzere Verweilzeiten und niedrigere Produkttemperaturen ergibt.
Gleichmäßigkeit der Restfeuchte ist kritisch (±0,5% oder enger)
Wirbelschicht-Batchtrocknung erreicht ±0,2% w/w Gleichmäßigkeit. Erforderlich für pharmazeutische Freigabespezifikationen, Lebensmitteltexturstandards und chemische Produktzertifikate.
Produkt ist wärmeempfindlich (max 60–120°C)
Kurze Gas-Feststoff-Kontaktzeit (2–20 Minuten vs. 30–90 bei Drehrohrofen) bedeutet, dass die Produkttemperatur weit unter der Lufttemperatur bleibt. Geeignet für Zucker, Aminosäuren, Vitamine und Enzympräparate.
GMP oder lebensmittelkonformes Reinigen und CIP/WIP ist erforderlich
Batch-Wirbelschichtbehälter haben keine internen Vorsprünge oder beweglichen Teile — sie sind vollständig CIP/WIP-reinigungsfähig mit validierten Reinigungsprotokollen. Kontinuierliche Drehrohröfen können keine pharmazeutischen CIP-Standards erreichen.
Trocknung und Kühlung in einer Einheit gewünscht, um Anlagenfläche zu sparen
Mehrzonige Wirbelschichtbetten kombinieren Trocknung und Kühlung in einer Kammer. Eliminiert ein separates Kühlergefäß, Verbindungsförderer, Fundament und Instrumentierung — typischerweise 15–25% der Gesamtinstallationskosten im Vergleich zu separaten Einheiten einsparend.
Wann einen Wirbelschichttrockner NICHT verwenden
Grobe Partikel: d50 > 5–8 mm, oder breite PSD (d10/d90-Verhältnis > 10)
Sehr hoher Eingangsfeuchtegehalt (>35% w/w) mit gebundener (hygroskopischer) Feuchte
Pasten-, Filterkuchen- oder Schlammaufgabe (plastisch/nicht fließfähig), die nicht vordispergiert werden kann
Sehr niedriges Restfeuchteziel (<0,1%) für stark hygroskopische Materialien, die eine Trockenmittelrückführung im geschlossenen Kreislauf erfordern
Nicht sicher, welcher Trockner für Ihren Prozess geeignet ist? Wir prüfen Ihre Spezifikationen und empfehlen die optimale Lösung.
Ask a technical question →Wirbelschichttrockner — Technisches FAQ
In der Praxis können Partikel mit d50 unter 50 µm (Geldart-Gruppe-C-Materialien: Mehl, Pigmente, pyrogene Kieselsäure) kein stabiles Wirbelschichtbett bilden — sie bilden Kanäle oder agglomerieren anstatt gleichmäßig zu fluidisieren. Für d50 50–200 µm (Geldart-Gruppe A) ist Fluidisierung möglich, erfordert aber eine sorgfältige Kontrolle der Oberflächengeschwindigkeit, um unter der Sinkgeschwindigkeit (u_t) zu bleiben. Maßnahmen zur Mitreißkontrolle sind obligatorisch. Für d50 < 100 µm werden im Allgemeinen Vibrations-Wirbelschichtbetten oder Sprühtrockner bevorzugt.
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View productAngebot für diese Anlage anfordern
In Ihrer Anfrage angeben:
- →Materialname und kurzer Prozesskontext (z.B. „Ammoniumsulfat nach dem Kristallisator")
- →Partikelgrößenverteilung: d10, d50, d90 (Sieb- oder Laserbeugungsdaten bevorzugt)
- →Eingangsfeuchtegehalt (% w/w) und Feuchtetyp (Oberfläche oder gebunden)
- →Ziel-Auslassfeuchte (% w/w) und zulässige Toleranz
- →Erforderlicher Durchsatz: Trockengut kg/h oder Verdampfungsrate kg H₂O/h
- →Verfügbare Wärmequelle: Dampf (Druck bar g), Heißwasser (°C), Gas oder Öl
- →ATEX-Zonenklassifizierung, Staub-Kst-Klasse oder Produkttemperaturgrenzen