DE2125945B2 - Spruhtrocknungsverfahren zum Herstellen von Granulat und Vorrichtung zu dessen Durchfuhrung - Google Patents
Spruhtrocknungsverfahren zum Herstellen von Granulat und Vorrichtung zu dessen DurchfuhrungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Sprühtrocknungsverfahren zum Herstellen von Granulat aus trockenem Gut i'nd
flüssigem Frischgut in einem zylindrischen Behälter mit lotrechter Achse aus Ausgangsflüssigkeiten, wobei ein
warmes Primärgas von unten unter Ausbildung eines Wirbelbettes durch eine am Behälterboden liegende
Schicht trockener Gutteilchen geblasen, in der Ejhälterachse das flüssige Frischgut versprüht und fertiges
Granulat aus dem Wirbelbett ausgetragen wird.
Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt aus der US-PS 32 95 221. Bei diesem bekannten Verfahren,
welches in erster Linie zum Trocknen thermoplastischer Kunstharze vorgesehen ist, werden die das Wirbelbett
bildenden Teilchen mit Hilfe der von unten eingeblasenen Primärlufl im Behälter so weit nach oben bewegt,
b'w sie infolge der Schwerkraft wieder nach unten
sinken, so daß sich in der Mitte des Behälters eine aufsteigende und im Bereich der Behälterwände eine
abwärtsgerichtete Bewegung der Wirbelbett-Teilchen ergibt. Dieses bekannte Sprühtrocknungsverfahren ist
insofern nachteilig, als noch nicht ausreichend getrocknete Teilchen an die Behälterwände gelangen und sich
dort absetzen können, was die Ausbeute an getrockneten Teilchen stark herabsetzt. Außerdem gestattet
dieses bekannte Verfahren kein bevorzugtes Gewinnen relativ großer Teilchenfraktionen.
Aus der DE-AS 10 29 808 ist bereits ein Verfahren /um Trocknen und Calcinieren von Orihophosphm
bekannt, bei welchem im oberen Teil des Zerstäubungstrockners eine Gleichstromtrocknung erfolgt, während
im tiefer gelegenen Teil das ub/.ichende Abgas aus einer Nachbehandlungseinrichtung im Gegenstrom mit dem
herabfallenden Material in Berührung gebracht wird. Dieses bekannte Verfahren arbeitet jedoch ohne
Wirbelbett und ist beispielsweise für die Herstellung von Zucker aus einer Zuckerlösung unbrauchbar.
ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß binnen kurzer Zeit ein gründliches Trocknen
der aus der Ausgangsflüssigkcit hergestellten Granulatteilchen erreichbar und gleichzeitig Granulattcilchcn
mit vorherrschend vorteilhafter Teilchengröße er/iclbarsind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgcmäß dadurch gelöst,
daß ein warmes Sekundärgas in einen den Behälter nach
oben fortsetzenden und ihm gegenüber verengten Zylinder so tangential und schräg nach unten gerichtet
eingeblasen wird, daß im Bereich der Behälterwand eine abwärlsgerichieic, in Höhe des WirbclbcUcs endende,
Spiralströmung entsteht, und daß im Bereich der Behältermitte das aus dem Wirbelbett aufströmende
und aus diesem Gutteilchen mitführende Primärgas einen mit Gutteilchen beladenen Aufwärtsgasstrom
erzeugt, in den in im Vergleich zur Wirbelbetthöhe größerem Abstand über dem Wirbelbett das flüssige
Frischgut eingesprüht wird.
Hinsichtlich der erfindungsgeinäßen Vorrichtung zum Sprühtrocknen, insbesondere zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens, ist bei einem im wesentlichen zylindrischen Trocknungsbehälter mit
lotrechter Achse, der unten durch eine Lochplatte von einer Luftkammer getrennt ist und in der Bchällcrachsc
eine Gutsprühdüse aufweist, vorgesehen, daß dem Trocknungsbehälter ein ihm gegenüber verengter, als
Teilchenabscheider ausgebildeter Zylinder nach oben fortsetzt, der in seiner Wand mehrere tangential nach
innen und unten gerichtete Gasciwbhsdüscn aufweist.
Der mit Hilfe der Erfindung crzielbarc Fortschritt ist
in erster Linie darin zu sehen, daß Dank der im Gegcnsirom zur Primärluft tangential nach unten
geneigt eingeblascnen Sekundärluft eine spezielle Spiralströmung im Trocknungsbehälter entsteht, die im
Bereich der Behälterwändc nach unten gerichtet ist und im Bereich der Trocknungsbehälter-Längsachse nach
oben strömt. Dank dieser Wirbelströmung werden alle hinreichend leichten Teilchen äußerst lange im Trocknungsbchälterinncren
gehalten, wodurch als Folge der verlängerten Verweildauer ein gründliches Trocknen
erzielt wird. Andererseits wird durch die spiralig an den Bchältcrinncnwänden entlangslrömcndc Gasströmung
dafür gesorgt, daß an der Behälterwand abgesetzte Teilchen wieder entfernt und erneut mil der Gasströmung
mitgeführt werden. Die im Behälterinncrcn ausgesprühte Ausgangsflüssigkcit trifft auf die im
Behälterinneren mitgeführten kleinen Granulatteilchen, wodurch letztere anwachsen, bis sie als Folge ihres sich
durch Aufnahme von Ausgangsflüssigkeit erhöhenden Eigengewichtes wieder in das Wirbelbett zurückkehren,
aus welchem sie völlig durchgetrocknet ausgetragen werden. Dadurch wird erreicht, daß nur Granulatteilchen
mit vorbestimmtem Mindestgewicht ausgetragen werden, was für die mit Hilfe der Erfindung in erster
Linie angestrebte Zuckererzeugung von großer Bedeutung ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt in schematischer
Darstellung einen lotrechten Schnitt durch die crfindungsgemüße Vorrichtung.
Wie in der Zeichnung dargestellt, hat ein zylindrischer
Trocknungsbehälter I eine lotrechte Achse. Eine Lochplatte 2 ist um Boden des Behälters 1 vorgesehen.
Unterhalb der Lochplatte liegt eine Luftkammer 3; mit dem Bezugszeichen 4 ist sine Drosselklappe bezeichnet,
die sich in einem Luftkanal 7 befindet und die der Luftkaiiimer 3 zugeführte Lufimengc regelt. Das
Be/ugs/cichcn 5 bezeichnet eine Heizeinrichtung, das
Be/ugs/cichcn 6 ein Gebläse und das Bezugszeichen 8 eine kegelstumpfförmigc Abdeckung, die mit dem
oberen Ende des Behälters 1 verbunden ist und cino Zentralöffnung aufweist. In dieser Öffnung ist das
untere Ende eines zum Abscheiden von Teilchen dienenden Zylinders 10 aufgenommen und in dessen
Innerem ist gleichfalls konzentrisch zum Behälter I eine Hülse 9 ungeordnet. Die Hülse 9 ist mit Hilfe nicht
dargestellter Einrichtungen am Abscheidezylinder 10 befestigt. Zwischen der Hülse 9 und dem Zylinder 10 ist
ein ringförmiger Durchtritt 11 ausgebildet, mit dessen Hilfe der Zylinder 10 mit dem Behälter I in Verbindung
steht. In der Wand des Zylinders 10 ist eine Vielzahl von
Gascinblasdü.sen 16 vorgesehen, die sich tangential nach innen und unten gerichtet durch die Zylinderwand
erstrecken. Wenigstens ein Teil der Gascinblasdüsen mündet mit seinem äußeren Ende in eine Luftkammer
12 für Sekundärluft. Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine zweite Drosselcinrichlung bezeichnet, die in einem
Sekundärluftkanal 17 vorgesehen ist, welcher ein Sekundärluftgebläse 15 mit der Luftkammer 12
verbindet. Der Zylinder 10 besitzt eine obere Abdekkung 18, die von einem Aiislaßkanal 19 für aus dem
Trocknungsbehälter austretendes Gas durchsetzt ist. Zum Absaugen dieses Gases ist ein mit einer
Drosselcinrichlung 21 versehenes Sauggebläse 20 vorgesehen. In der Außenwand des Behälters 1 ist eine
Einlaßöffnung 22 für trockenes Gut vorgesehen, wobei unterstrichen sei, daß das zugcführle trockene Gut als
Waehstumskeimc für die herzustellenden Granulate dient. Die Einlaßöffnung 22 ist mit Hilfe eines
Verschlußdcckcls 22 verschließbar. In der lotrechten
Achse des Behälters 1 ist eine Spritzdüse 23 vorgesehen, aus welcher flüssiges Frischgilt, welches über eine
Zuleitung 26 mittels einer Pumpe 25 aus einem Behälter 24 herbeigeführt wird, in das Behalierinncrc gespritzt
wird.
Das fertige Granulat wird mittels einer unterhalb der Lochplatte 2 vorgesehenen kegelförmigen Austragsöffniing
27, eines Abführrohres 28 und eines kegelförmigen Spcrrorgans 29 ausgetragen, wobei das kegelförmige
Absperrorgan 29 mit Hilfe einer Stange 30 in seine Offen- bzw. Schließstellung bewegbar ist. Ein trichterförmiger
Behältcr31,in welchen das Rohr 28 mündet, ist mit einem drehbaren Absperrglied 32 sowie einem
Verbindungsrohr 34 versehen, wobei letzteres ein Regelventil 33 aufweist. Über das Rohr 33 kann dem
Behälter 31 Luft zugeführt werden. Mit dem Bezugszeichen 35 ist eine innerhalb der Hülse 9 vorgesehene
ortsfeste Leitschaufel bezeichnet. Eine zusätzliche Einlaßöffnung 36 durchsetzt die Wand des Behälters 1
tangential, um ein Pulver oder ein Arbeitsgas in den Behälter I einzubringen. Dabei ist diese zusätzliche
Einlaßöffnung 36 so ausgerichtet, daß das durch sie in den Behälter eingebrachte Pulver oder Gas einer:
Wirbelstrom bildet, der in der selben Richtung strömt, wie das aus den G^scinlaßdüscn 16 eingeblascne
Sekundärgas. Mit dem Bezugszeichen 37 ist ein Außenmanlcl bezeichnet, in welchen Wärnieiibertragungsmi'tcl
eingebracht werden können, um im Behälter 1 eine angestrebte Temperatur zu erhalten.
Ist mit Hilfe der Heizeinrichtungen 5 und 14 sowie der
Gebläse 6 und 15 und durch Einführen von Wärmeübertragungsmittel in den Außcnmantel 37 die gewünschte
Temperatur im Inneren des Behälters 1 erreicht, so wird das pulverförmige trockene Gut, welches die gleiche
Zusammensetzung besitzt wie das angestrebte Enderzeugnis, in angemessener Menge durch die Einlaßöffnung
22 in den Behälter 1 eingebracht. Die eingebrachte Trockengiitmenge muß so bemessen sein, daß sich ein
gleichförmiges Wirbelbett aus den Pulverteüchcn auf der Lochplatte 2 bildet. Das eingebrachte Trockengutpulver
hat üblicherweise eine Dicke von etwa 5 bis 30 cm, was von der Abmessung des Behälters, den
physikalischen Eigenschaften dei Pulverteilchen und der Gestaltung des Lochbleches abhängt. Unter der
Wirkung der von unten durch die Lochplatte 2 eingeblasenen Primärluft bildet de- Hauptieil des in den
Behälter eingebrachten Trockcngutprivers ein Wirbeibett über der Lochplatte aus. Der kleinere Anteil des
Trockengutpulvers ist im Behälter in der Schwebe gehalten. Die Strömung* geschwindigkeit der Primärluft
darf;-ichl so groß sein, daß die Pulverteilchen nach oben
verblasen werden.
Die von der Heizeinrichtung 14 erwärmte und durch die Einblasdüscn 16 in den Zylinder 10 cingeblasene
Sekundärluft strömt in einer nach unten gerichteten Spiralströmung, weil die Einblasdüsen 16 tangential
nach innen und unten die Zylinderwand durchsetzend angeordnet sind. Die Geschwindigkeit der abwärtsgerichteten
Sekundärluft-Spiralströmung wird durch die
j5 aufsteigende Primärluft verringert und nimmt schließlich
den Wert 0 an. Hierauf bewegt sich die Sekundärluft zusammen mit der Primärluft im Mittelteil des Behälters
zum Zylinder 9 hin nach oben. Dabei werden Sekundär- und Primärluft kräftig miteinander vermischt, wodurch
alle im Behälter 1 schwebende Teilchen der Wirkung der Zentrifugalkraft unterworfen werden, welche bei
d.-r Luftverwirbelung auftritt. Teilchen von verhältnismäßig
großer Masse werden dabei gegen die Umfjngswand des Behälters gedrängt, bevor sie ihre aufwärts
gerichtete Bewegung vollendet haben, worauf sie sich in der abwärts gerichteten Sekundärluft-Wirbelströmung
wieder nach unten bewegen. Die sich nach oben durch die Hülse 9 bewegende Luftströmung wird von der
spiralförmigen Leitschaufel 35 in ihrer Wirbelbewegung untcrstutzt und tritt in den Zylinder 10 ein. Das heißt,
daß die eine verhältnismäßig große Masse besitzenden Teilchen in dem Zylinder 10 sogleich gegen dessen
Wand geschleudert und in den abwärts gerichteten Sek'indärlufl-Wirbelstrom gezogen werden. Die überfeinen
Teilchen folgen der aufwärts gerichteten Wirbelströmung, wobei sie durch den Wirbelstrom der
Sekundärluft beschleunigt werden, und werden an die Wand des Zylinders 10 geschleudert, von wo sie mittels
der abwärtsgerichteten Wirbelströmung in den Behälter 1 zurückgelangeil. Die Sekundärluftmenge ist vorzugsweise
um mehr als 30% größer als die Primärluftmenge, Die Geschwindigkeit der Sekundärluft betsägt beim
Einblasen durch die Einblasdüsen 16 etwa 35 m/sek oder mehr. Es wurde gefunden, daß dann, wenn die
Sekundärluft mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m/sek eingeblascn wird, die Teilchenabscheidung
bedeutsam gesteigert wird und daß Teilchen von 7 μπι oder mehr abgeschieden bzw. ausgetragen werden
können. Herkömmliche Teilchenabscheider sind jedoch
lediglich /um Abscheiden von Teilchen in der Größenordnung von 30 bis 40 μηι imstande.
Am Boden des Behälters I wird somit ein permanentes Wirbelbett aus Teilchen aufrechterhalten,
die eine dem herzustellenden Granulat entsprechende Zusammensetzung besitzen. Im Behälter und im
Zylinder 10 werden ständig Teilchen in der Schwebe gehalten, welche unter der Wirkung der hervorgerufenen
.Spiralströmung abgeschieden werden.
Mit Hilfe der Pumpe 25 wird flüssiges l'rischgui in das
Behiilterinnerc gespritzt und die feinen Teilchen der
verspritzten l'nschgutlösung werden unmilielbar von
der sie umgebenden Warmluft getrocknet, Einzelne
Irischgutteilchen haften an den sieh aufwärts bewegenden Trockengut teilchen und bewegen sich mit diesen im
Behälter auf und ab. Andere aus der l'rischgutlösung
gebildete Teilchen kollidieren mit den nach unten wirbelnden l'ulverleilchen unter Agglomeration n\
umherwirbelnden l'ulverleilchen anhaften, bevor eine
Durchtrocknung erfolgt, Das hat zur l'olge. dal! di<
ausgetragenen Teilehen nicht hohl sind, wie im Slant der Technik häufig zu beobachten, sondern eine locken
Gestillt und ein großes Schüttgewichl besitzen.
Die !Erfindung schaff! eine Möglichkeit, um au
l'rischgullösungen. wie einer Zuckerlösung, ein pulver
förmiges Erzeugnis zu gewinnen, was durch Troeknei
kaum möglich isl.
to I-Iinc fraktionierung der gewonnenen Teilchen nacl
ihrer Größe isl durch Kegeln der Durchflußmenge de in den Behälter eingeblasenen l.ufi möglich, wie bereit
erwähnt. Wiederholte Versuche haben gezeigt, dal! da
Niveau des Wirbelbeltcs stets konstant gehallei
werden kann, indem die Drosseleinrichliing 21 und da
Kegelventil 33 vorher entsprechend eingestellt werden
Das gleichbleibende Wirbelbctl-Nivcaii läßt sich ohm
Dmekschwankungen im Behälter erzielen.
Die l.rlindiing wird im folgenden anhand eines du
aiii nein /.»
Irischgut gebildete Teilchen direkt an die Behälterinnenwand,
an welcher sie haftenbleiben. Die an der Uehälterwandung anhaftenden, noch nicht getrockneten.
Teilchen werden von tier nach unten gerichteten Spiralslrömung ständig von der Behällerwandung
entfernt, so daß es tlort nicht zu Anwüchsen kommt.
Andere Teilchen aus der I rischgutlösung fallen im ungelrockneten Zustand in das Wirbelbell, von
welchem sie rasch getrocknet wertlen. ohne mit der Kochplatte 2 in Berührung zu gelangen.
Somit isl ein wesentlicher Gesichtspunkt der [-Erfindung darin zu sehen, daß die aus der versprühten
Irischgutlösung gebildeten Teilchen an den im Behälter lerl:
IO kg Puderzucker mit einer Teilchengröße voi 140 (im (100 mesh) wurden in den Behälter eingefüllt
Anschließend wurde 40 C-Heißluft in einer Menge voi
2ϊ 1J m'/Min. und 100 ( -Heißluft als Sekundärluft in eine
Menge von H m'/Min. in den Behälter eingehlasen. De Außcnmante'i 37 wird von Warmwasser mit 83 (
durchströmt. Mine Zuckerlösung mil 3VVIi Wasser mit
M).5"/i> Vuckcrbeslandtcilcn wird auf Ti" V erhitzt und it
in einer Menge von 20 kg je Stunde in den Behalte
eingespritzt. Ca. IO Minuten nach dem Versprühen de Zuckerlösung bildet sich Puderzucker.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Sprühtrocknungsverfahren zum Herstellen von Granulat aus trockenem Gut und flüssigem Frischgut in einem zylindrischen Behälter mit lotrechter
Achse aus Ausgangsflüssigkeiten, wobei ein warmes Primärgas von unten unter Ausbildung eines
Wirbelbettes durch eine am Behälterboden liegende Schicht trockener Gutteilchen geblasen, in der
Behälterachse das flüssige Frischgut versprüht und fertiges Granulat aus dem Wirbelbett ausgetragen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein warmes Sekundärgas in einen den Behälter nach
oben fortsetzenden und ihm gegenüber verengten Zylinder so tangential und schräg nach unten
gerichtet eingeblasen wird, daß im Bereich der Behälterwand eine abwärtsgerichtete, in Höhe des
Wirbelbettes endende, Spiralströmung entsteht, und daß im Bereich der Behältermitte das aus dem
Wirbelbett aufströmende und aus diesem Gutteilchen mitf jhrende Primärgas einen mit Gutteilchen
beladenen Aufwärtsgassirorn erzeugt, in den in im
Vergleich zur Wirbelbetthöhe größerem Abstand über dem Wirbelbett das flüssige Frischgut eingesprüht
wird.
2. Vorrichtung zum Sprühtrocknen, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einem im wesentlichen zylindrischen Trocknungsbehälter mit lotrechter Achse, der unten durch
eine Lochplatte von einer Luftkammer getrennt ist und in der Behälterachsc eine Gutsprühdüse
aufweist, d.:'jurch gekennzeichnet, daß den Trocknungsbehälter
ein ihm gceenüber verengter, als Teilchenabscheider ausgebildeter Zylinder (10) nach
oben fortsetzt, der ir^ seiner Wand mehrere
tangential nach innen und unicn gerichtete Gascinblasdüsen (16) aufweist.
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