DE2125945C3 - Sprühtrocknungsverfahren zum Herstellen von Granulat und Vorrichtung zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein 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.

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 Primärluft im Behälter so weit nach oben bewegt, bis 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 zum Trocknen und Calcinieren von Orthophosphat bekannt, bei welchem im oberen Teil des Zerstäubungstrockners eine Gleichstromtrocknung erfolgt, während im tiefer gelegenen Teil das abziehende 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.

to Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß binnen kurzer Zeit ein gründliches Trocknen der aus der Ausgangsflüssigkeit hergestellten Granulatteilchen erreichbar und gleichzeitig Granulatteilchen mit vorherrschend vorteilhafter Teilchengröße erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß 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 abwärtsgerichtete, in Höhe des Wirbelbettes endende, Spiralströmung entsteht, und daß im Bereich der Behältermitte das aus dem Wirbelbett aufströmende und ars 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 erfindungsgemäßen 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 Behälterachse 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 Gaseinblasdüsen aufweist.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß Dank der im Gegenstrom zur Primärluft tangential nach unten geneigt eingeblasenen Sekundärluft eine spezielle Spiralströmung im Trocknungsbehälter entsteht, die im Bereich der Behälterwände nach unten gerichtet ist und im Bereich der Trocknungsbehälter-Längsachse nach oben strömt. Dank dieser Wirbelströmung werden alle hinreichend leichten Teilchen äußerst lange im Trocknungsbehälterinneren gehalten, wodurch als Folge der verlängerten Verweildauer ein gründliches Trocknen erzielt wird. Andererseits wird durch die spiralig an den Behälterinnenwänden entlangströmende Gasströmung dafür gesorgt, daß an der Behälterwand abgesetzte Teilchen wieder entfernt und erneut mit der Gasströmung mitgeführt werden. Die im Behälterinneren ausgesprühte Ausgangsflüssigkeit 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 ¹ inie angestrebte Zuckererzeugung von großer Bedeutung ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der

Zeichnung näher beschriebea Diese zeigt in schematischer Darstellung einen lotrechten Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Wie in der Zeichnung dargestellt, hat ein zylindrischer Trocknungsbehälter 1 eine lotrechte Achse. Eine Lochplatte 2 ist am Boden des Behälters 1 vorgesehen. Unterhalb der Lochplatte liegt eine Lurtkammer 3; mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Drosselklappe bezeichnet, die sich in einem Luftkanal 7 befindet und die der Luftkammer 3 zugeführte Luftmenge regelt. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Heizeinrichtung, das Bezugszeichen 6 ein Gebläse und das Bezugszeichen 8 eine kegelstumpfförmige Abdeckung, die mit dem oberen Ende des Behälters 1 verbunden ist und eine 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 1 eine Hülse 9 angeordnet 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 1} ausgebildet, mit dessen Hilfe der Zylinder 10 mit dem Behälter 1 in Verbindung steht. In der Wand des Zylinders 10 ist eine Vielzahl von Gaseinblasdüsen 16 vorgesehen, die sich tangential nach innen und unten gerichtet durch die Zylinderwand erstrecken. Wenigstens ein Teil der Gaseinblasdüsen mündet mit seinem äußeren Ende in eine Luftkammer 12 für Sekundärluft Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine zweite Drosseleinrichtung bezeichnet, die in einem Sekundärluftkanal 17 vorgesehen ist, welcher on Sekundärluftgebläse 15 mit der Luftkammer 12 verbindet. Der Zylinder 10 besitzt eine obere Abdekkung 18, die von einem Auslaßkanal 19 für aus dem Trocknungsbehälter austretendes Gas durchsetzt ist. Zum Absaugen dieses Gases ist ein mit einer Drosseleinrichtung 21 versehenes Sauggebläse 20 vorgesehen. In der Außenwand des Behälters 1 ist eine Einlaßöffnung 22 für trockenes Gut vorgesehen, wobei unterstrichen sei, daß das zugeführte trockene Gut als Wachstumskeime für die herzustellenden Granulate dient. Die Einlaßöffnung 22 ist mit Hilfe eines Verschlußdeckels 22 verschließbar. In der lotrechten Achse des Behälters 1 ist eine Spritzdüse 23 vorgesehen, aus welcher flüssiges Frischgut, welches über eine Zuleitung 26 mittels einer Pumpe 25 aus einem Behälter 24 herbeigeführt wird, in das Behälterinnere gespritzt wird.

Das fertige Granulat wird mittels einer unterhalb der Lochplatte 2 vorgesehenen kegelförmigen Austragsöffnung 27, eines Abführrohres 28 und eines kegelförmigen Sperrorgans 29 ausgetragen, wobei das kegelförmige Absperrorgan 29 mit HiIfe einer Stange 30 in seine Offen- bzw. Schließstellung bewegbar ist. Ein trichierförmiger Behälter 31, 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 I tangential, um ein Pulver oder ein Arbeitsgas in den Behälter 1 einzubringen. Dabei ist diese zusätzliche Einlaßöffnung 36 so ausgerichtet, daß das durch sie in den Behälter eingebrachte Pulver oder Gas einen Wirbelstrom bildet, der in de> selben Richtung strömt, wie das aus den Gaseinlaßdüsen 16 eingeblasene Sekundärgas. Mit dem Bezugszeichen 37 ist ein Außenmantel bezeichnet, in welchen Wärmeübertragungsmittel eingebracht werden können, um im Behälter 1 eine angestrebte Temperatur zu erhalten.
Ist mit Hilfe der Heizeinrichtungen 5 und 14 sowie der Geblise 6 und 15 und durch Einführen von Wärmeübertragungsmittel in den Außenmantel 37 die gewünschte Temperatur im Inneren des Behälters 1 er^reicht so wird das pulverförmige trockene Gut, welches die gleiche

ίο Zusammensetzung besitzt wie das angestrebte Enderzeugnis, in angemessener Menge durch die Einlaßöffnung 22 in den Behälter 1 eingebracht Die eingebrachte Trockengutmenge muß so bemessen sein, daß sich ein gleichförmiges Wirbelbett aus den Pulverteilchen auf der Lochplatte 2 bildet Das eingebrachte Trockengutpulvtr hat üblicherweise eine Dicke von etwa 5 bis 30 cm, was von der Abmessung des Behälters, den physikalischen Eigenschaften der Pulverteilchen und der Gestaltung des Lochbleches abhängt. Unter der Wirkung der von unten durch die Lochplatte 2 eingeblasenen Primärluft bildet der Hauptlei! des in den Behälter eingebrachten Trockengutpulvers ein Wirbelbett über der Lochplatte aus. Der kleinere Anteil des Trockengutpulvers ist im Behälter in der Schwebe gehalten. Die Strömungsgeschwindigkeit der Primärluft darf nicht so groß sein, daß die Pulverteilchen nach oben verblasen werden.

Die von der Heizeinrichtung 14 erwärmte und durch die Einblasdüsen 16 in den Zylinder 10 eingeblasene 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 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 der Luftverwirbelung auftritt. Teilchen von verhältnismäßig großer Masse werden dabei gegen die Umfangswand 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

so unterstützt 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 Sekundärluft-Wirbelstrom gezogen werden. Die iiberfeinen 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 zurückgelangen. Die Sekundärhiftmenge ist vorzugsweise um mehr als 30% größer als die Primärluftmenge. Die Geschwindigkeit der Sekundärluft beträgt 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 eingeblasen wird, die Teilchenabscheidung bedeutsam gesteigert wird und daß Teilchen von 7 μίτι oder mehr abgeschieden bzw. ausgetragen werden

können. Herkömmliche Teilchenabscheider sind jedoch lediglich zum Abscheiden von Teilchen in der Größenordnung von 30 bis 40 μίτι imstande.

Am Boden des Behälters 1 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 Frischgut in das Behälterinnere gespritzt und die feinen Teilchen der verspritzten Frischgutlösung werden unmittelbar von der sie umgebenden Warmluft getrocknet. Einzelne Frischgutteilchen haften an den sich aufwärts bewegenden Trockengutteilchen und bewegen sich mit diesen im Behälter auf und ab. Andere aus der Frischgutlösung gebildete Teilchen kollidieren mit den nach unten wirbelnden Pulverteilchen unter Agglomeration zu größeren Teilchen. Gelegentlich gelangen aus dem Frischgut gebildete Teilchen direkt an die Behälterinnenwand, an welcher sie haftenbleiben. Die an der Behälterwandung anhaftenden, noch nicht getrockneten, Teilchen werden von der nach unten gerichteten Spiralströmung ständig von der Behälterwandung entfernt, so daß es dort nicht zu Anwüchsen kommt. Andere Teilchen aus der Frischgutlösung fallen im ungetrockneten Zustand in das Wirbelbett, von welchem sie rasch getrocknet werden, ohne mit der Lochplatte 2 in Berührung zu gelangen.

Somit ist ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung darin zu sehen, daß die aus der versprühten Frischgutlösung gebildeten Teilchen an den im Behälter umherwirbelnden Pulverteilchen anhaften, bevor eine Durchtrocknung erfolgt. Das hat zur Folge, daß die ausgetragenen Teilchen nicht hohl sind, wie im Stand der Technik häufig zu beobachten, sondern eine lockere Gestalt und ein großes Schüttgewicht besitzen.

Die Erfindung schafft eine Möglichkeit, um aus Frischgutlösungen, wie einer Zuckerlösung, ein pulverförmiges Erzeugnis zu gewinnen, was durch Trocknen kaum möglich ist.

Eine Fraktionierung der gewonnenen Teilchen nach ihrer Größe ist durch Regeln der Durchflußmenge der in den Behälter eingeblasenen Luft möglich, wie bereits erwähnt. Wiederholte Versuche haben gezeigt, daß das Niveau des Wirbeibettes stets konstant gehalten werden kann, indem die Drosseleinrichtung 21 und das Regelventil 33 vorher entsprechend eingestellt werden. Das gleichbleibende Wirbelbett-Niveau läßt sich ohne Druckschwankungen im Behälter erzielen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines die Zuckerherstellung betreffenden Beispieles näher erläutert:

10 kg Puderzucker mit einer Teilchengröße von 140 μηι (100 mesh) wurden in den Behälter eingefüllt. Anschließend wurde 90°C-Heißluft in einer Menge von 5 mVMin. und 100°C-Heißluft als Sekundärluft in einer Menge von 8 mVMin. in den Behälter eingeblasen. Der Außenmantel 37 wird von Warmwasser mit 85°C durchströmt. Eine Zuckerlösung mit 39,5% Wasser und 60,5% Zuckerbestandteilen wird auf 75° C erhitzt und in einer Menge von 20 kg je Stunde in den Behälter eingespritzt. Ca. 10 Minuten nach dem Versprühen der Zuckerlösung bildet sich Puderzucker.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

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 dab 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.

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 Behälterachse eine Gutsprühdüse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß den Trocknungsbehälter ein ihm gegenüber verengter, als Teilchenabscheider ausgebildeter Zylinder (10) nach oben fortsetzt, der in seiner Wand mehrere tangential nach innen und unten gerichtete Gaseinblasdüsen (16) aufweist.