DE3890558C2 - Sprühtrockner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sprühtrockner zum momentanen Trocknen von Mikrotropfen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Sprühtrockner erfüllen grundsätzlich im wesentlichen drei Funktionen, nämlich (1) Versprühen einer zugeführten Flüssig­ keit, (2) Trocknen sich ergebender Mikrotropfen und (3) Tren­ nung und Gewinnen des sich ergebenden feinpulvrigen Produktes, und weisen gewöhnlich einen Zerstäuber, eine Trocknungskammer und eine Feinpulver-Wiedergewinnungseinheit auf, die jeweils den voranstehend genannten Funktionen entsprechen.

Als Beispiele für derartige Sprühtrockner sind die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Sprühtrockner bekannt gewesen (vergleiche japanische Patentveröffentlichung Nr. 58-32601/1983 und das japanische offengelegte Gebrauchsmuster Nr. 58-26950/1983).

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Sprühtrockner wird eine zugeführ­ te Flüssigkeit aus einer Düse 5 in eine Trocknungskammer 1 eingespritzt und momentan durch von einem Einlaß 2 eingeblase­ ne Heißluft erhitzt, wodurch die flüssige Komponente der zu­ geführten Flüssigkeit verdampft und die feste Komponente in ein feines Pulver umgewandelt wird. Der Hauptanteil des feinen Pulvers wird als Produkt über einen Drehschieber 6 her­ ausgenommen. Ein Teil des feine Pulvers begleitet die Heiß­ luft, gelangt durch einen Abgasauslaß 3, tritt in einen Zyklon 7 ein und wird aus einem Drehschieber 8 wiedergewonnen. Das Gas wird über einen Auslaß 9 abgegeben.

Der in Fig. 10 dargestellte Sprühtrockner ist von der Art, welche als Zerstäuber eine Drehsprühscheibe (eine Drehscheibe) 10 anstelle der Düse 5 verwendet.

Bei den in Fig. 9 und 10 gezeigten Sprühtrocknern wird ein feinpulvriges Produkt getrennt in dem Hauptabschnitt des Trockners und in dem Zyklon wiedergewonnen. In diesem Falle wird ein Pulver aus leichteren Teilchen, die geringere Teil­ chendurchmesser aufweisen, in dem Zyklon wiedergewonnen, und ein Pulver aus schwereren Teilchen mit größeren Teilchen­ durchmessern wird aus dem Hauptabschnitt herausgenommen; daher ergeben sich geringe Variationen der Zusammensetzung des Pro­ dukts.

In der Vergangenheit brachte diese Änderung der Zusammenset­ zung abhängig von der Art des Produktes geringe Schwierigkei­ ten mit sich.

In jüngster Zeit ist es jedoch erforderlich geworden, daß Sprühtrockner anstelle einer hohen Produktion weniger Produkt-Arten eine Produktion geringer Mengen zahlreicher Produkt-Arten, insbesondere im Bereich der Medizin und der Feinkera­ mik, durchführen können.

Weiterhin wird immer mehr gefordert, daß Sprühtrockner Produk­ te höherer Reinheit herstellen können.

Angesichts dieser neuen Situation, für die ein Sprühtrockner erforderlich ist, der eine Produktion kleiner Mengen zahl­ reicher Arten und ein Pulver höherer Reinheit zur Verfügung stellen kann, führt die voranstehend angegebene Variation der Zusammensetzung des Produkts, welche in der Vergangenheit nur geringe Probleme aufwies, zu einem neuen Zustand, und darüber hinaus ist ein neues Problem entstanden.

Dies bedeutet, daß mit steigender Rate des Produktwechsels das schnelle und vollständige Abwaschen der an der Innenwand der Trocknungskammer anhaftenden Ablagerungen erforderlich gewor­ den ist. Dies ist wichtig, da das einen langen Zeitraum er­ fordernde Waschen nachteilig für die wirksame Ausführung der Produktion kleiner Mengen zahlreicher verschiedener Produkt-Arten ist, und weiterhin deswegen, da das vollständige Abwa­ schen der an der Innenwand der Trocknungskammer anhaftenden Ablagerungen, welches beim Produktwechsel erforderlich ist, wenn ein Produkt höherer Reinheit und höherer Qualität nötig ist, tatsächlich sehr schwierig durchzuführen ist. Darüberhin­ aus ist das Waschen äußerst schwierig, wenn ein für Menschen schädliches Erzeugnis hergestellt wird, da die Bedienungsper­ son nicht in direkten Kontakt mit dem Produkt kommen darf.

Weiterhin hat das Erfordernis eines Produktes höherer Reinheit dazu geführt, daß die voranstehend genannte leichte Variation der Zusammensetzung des Produktes zu einem Problem wurde.

Ein Sprühtrockner zum momentanen Trocknen von Mikrotropfen durch Versprühen der Mikrotropfen in eine Sprühtrocknungskam­ mer zusammen mit Heißluft der angegebenen Gattung ist aus der EP-0 227 486-A2 bekannt, wobei die Sprühtrocknungskammer durch einen Tropfabschnitt und eine hitzebeständige, poröse Membran gebildet wird, die abgenommen werden kann.

Nachteiligerweise ist dieser Sprühtrockner stationär unver­ rückbar an seinem Einsatzort angebracht. Hieraus entstehen die folgenden Probleme: Falls die Räumlichkeiten, in denen der Sprühtrockner aufgestellt wird, optimal genutzt werden müssen, findet eine Bedienungsperson, die beispielsweise eine Membran auswechseln möchte, nur schwer Zugang zu den Teilen dieses Trockners, an denen sie arbeiten muß. Andererseits muß der Trockner, falls er optimal zugänglich sein soll, immer in einer solchen Höhe angeordnet werden, die die Zugänglichkeit für das Bedienungsperson erleichtert, was wiederum eine opti­ male Raumausnutzung erschwert.

Ein ähnlicher Sprühtrockner geht aus der GB-PS 382,129 hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprühtrockner der angegebenen Gattung zu schaffen, der einerseits gut zu­ gänglich ist und andererseits eine optimale Raumausnutzung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den Sprühtrockner gelöst, der ent­ sprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet ist.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß der Kopfabschnitt der Sprühtrocknungskammer vertikal verstellt werden kann und sich beispielsweise während des normalen Betriebs im oberen Bereich der Sprühtrocknungskammer befindet. Der Platz am Boden der Sprühtrocknungskammer bleibt hierbei frei und kann entsprechend genutzt werden.

Für Wartungs- und/oder Instandsetzungsarbeiten, beispielsweise für das Auswechseln der porösen Membran, kann der Kopf­ abschnitt auf eine zur Ausführung dieser Arbeiten geeignete Höhe herabgefahren werden, wodurch sich die Bedienungsfreund­ lichkeit und Zugänglichkeit dieser Teile verbessern läßt. Das Bedienungsperson benötigt also keine Hilfsmittel zum Erreichen der Teile des Sprühtrockners, die gewartet und/oder ausgewech­ selt werden müssen, wodurch sich die Stillstandszeiten des Sprühtrockners verkürzen lassen.

Dadurch wird es wiederum möglich, diesen Sprühtrockner rasch auf eine andere Produkt-Art umzustellen, was insbesondere das oben erwähnte, sorgfältige Abwaschen der Wände der Sprühtrock­ nungskammer erfordert.

Die leichte Zugänglichkeit der Sprühtrocknungskammer gewähr­ leistet wiederum eine sorgfältige Reinigung, die die Herstel­ lung von hochreinen Produkten ermöglicht.

Die hitzebeständige, poröse Membran, die eine Außenwand der Sprühtrocknungskammer bildet, wird zweckmäßigerweise während des Betriebes topfförmig aufgebläht, so daß eine Art Schüssel entsteht.

Zumindest entweder die Decke oder der Boden der porösen Mem­ bran ist vorzugsweise gasundurchlässig ausgebildet. Im all­ gemeinen fließt, wenn eine poröse Membran verwendet wird, ein Gas durch die poröse Membran heraus, was das Schleudern eines Pulvers innerhalb der porösen Membran schwierig macht; wird jedoch der Boden der porösen Membran gasundurchlässig ausge­ bildet, kann das Pulver gleichmäßig innerhalb der porösen Mem­ bran geschleudert werden. Der Grund für die gasundurchlässige Ausbildung der Decke der porösen Membran liegt darin, daß bei einer porösen Decke das Gas aus der Decke hinausfließt, was das einfache Anhaften ungetrockneter Mikrotropfen an der Decke erleichtert, was wiederum zum Verstopfen der porösen Membran oder der Erzeugung von Teilchen abnormer Form aus trockenen, zusammengewachsenen Ablagerungen bewirkt.

Der gasundurchlässige Abschnitt der porösen Membran wird vor­ zugsweise aus einem Material wie etwa einer hitzebeständigen Platte, einem hitzebeständigen Gummi oder dergleichen herge­ stellt. Bestimmte Beispiele für ein derartiges Material umfas­ sen Silikongummi, welches von Shin-Etsu Chemical hergestellt wird, Teflonplatten, die von Du Pont hergestellt werden, PFA-Platten von Mitsui Fluoro Chemical, und von Chuko Chemical hergestellte Chuko-Flußbänder.

Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete poröse Membran ist vorzugsweise hitzebeständig und weist eine sehr geringe Adhäsionsfähigkeit für das Pulver auf.

Da die in die Sprühtrocknungskammer eingegebene Heißluft gewöhnlich eine Einlaßtemperatur von etwa 120-220°C und eine Auslaßtemperatur von etwa 150-70°C aufweist, bedeutet dies, daß die poröse Membran diesen Temperaturen widerstehen können muß. Da ein Feinpulver dauernd an der porösen Membran anhaftet und sich hierauf ablagert, weist darüber hinaus die poröse Membran vorzugsweise eine sehr geringe Haftfähigkeit für das Pulver auf, um ihren kontinuierlichen Betrieb sicher­ zustellen. Die poröse Membran ist abnehmbar angebracht und kann, falls erforderlich, ausgewechselt werden, da sie während des kontinuierlichen Gebrauchs verschleißt. Die poröse Membran dient zur Trennung eines gewünschten feinen Pulvers von einem Auspuffgas.

Die derartige Funktionen aufweisende poröse Membran ist keinen Beschränkungen in bezug auf ihre Art unterworfen. Allerdings wird gewöhnlich ein faseriges Tuch (beispielsweise gewebtes Tuch, nichtgewebtes Tuch) oder eine Membran eingesetzt, die durch Kombination zumindest zweier derartiger Tücher erhalten wird. Als Material für das gewebte oder nichtgewebte Tuch werden vorzugsweise ein Polyimid, ein hitzebeständiges Nylon, ein Polyester oder ein Aramid verwendet. In besonders vorteil­ hafter Weise wird als poröse Membran ein Laminat aus einem netzförmigen Film mit sehr geringer Adhäsion für das Pulver mit einem gewebten oder nichtgewebten Tuch als Verstärkungs­ material verwendet. Als netzförmiger Film wird vorzugsweise ein Film aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) (Teflon, Warenzeichen) und ein Film aus Polytrifluoräthylen verwendet.

Weiterhin ist vorzuziehen, daß die poröse Membran so ausge­ bildet ist, daß sie gefaltet gelagert werden kann und im Betrieb aufgeblasen werden kann, indem ein positiver Innendruck hergestellt wird. Die Zunahme der zugeführten Luftmenge zur Vergrößerung der Trocknungsrate von Teilchen führt zu einem Ansteigen der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der durch die poröse Membran gebildeten Sprüh­ trocknungskammer. Daher haben die vorliegenden Erfinder Versuche bezüglich des Bereichs der Druckdifferenz zwischen der Innen­ seite und der Außenseite der porösen Membran unternommen, bei welcher kein Durchtritt von Teilchen durch die poröse Membran erfolgt, und ebenso in bezug auf den Bereich der Gasdurchlässigkeit der porösen Membran bei dieser Druckdifferenz. Als Ergebnis stellte sich heraus, daß die bevorzugte Druck­ differenz (Δ P) zwischen dem Inneren und dem Äußeren der porösen Membran in einem Bereich von 5 bis 250 mm Wassersäule liegt, insbesondere 7-40 mm Wassersäule, und daß die bevorzugte Gasdurchlässigkeit der porösen Membran in einem Bereich von 0,5-50 cm³/sec/cm² liegt, insbesondere im Bereich von 1,0 bis 8,0 cm³/sec/cm², wenn Δ P 12,7 mm Wassersäule beträgt.

Es ist weiterhin vorzuziehen, daß die poröse Membran mit einem Befestigungsabschnitt für den Kopfabschnitt verbunden wird, beispielsweise durch einen Haken, und daß die Decke der durch die poröse Membran gebildete Sprühtrocknungskammer vom Zentrum zur Umfangsrichtung nach oben schräg verläuft, da eine derartige Neigung das Anhaften von Mikroteilchen an der Decke verhindert, selbst wenn Teile der durch das Sprühen gebildeten Mikrotropfen diagonal nach oben fliegen.

Vorzugsweise ist der Pulverauslaß der porösen Membran lösbar an einer Wiedergewinnungseinheit für das Produkt befestigt da eine derartige Befestigung günstig für den Austausch oder die Lagerung der porösen Membran ist. Es ist ebenfalls vorzu­ ziehen, daß der Zerstäuber lösbar an der Decke der porösen Membran befestigt ist.

Wenn ein Auspuffgas-Abschirmvorhang zum Umgeben der porösen Membran verwendet wird, so wird eine unabhängige Belüftung jedes Sprühtrockners ermöglicht, und dies führt zu verringerten Belüftungskosten. Ein derartiger Vorhang führt auch zu höherer Sicherheit, da keine Pulverzerstreuung von dem Sprühtrockner selbst in einem Notfall einer Zerstörung der porösen Membran auftritt. Der Auspuffgasabschirmvorhang ist vorzugsweise trans­ parent und besteht aus einem Material welches für Dampf, Heißluft, und dergleichen undurchlässig ist, beispielsweise Polyvinylchlorid, Nylon, Polyäthylen und dergleichen.

Vorzugsweise ist die poröse Membran mit einer Einrichtung zur Beseitigung statischer Elektrizität versehen. Dies erfolgt deswegen, da dann, wenn die Sprühtrocknungskammer durch eine poröse Membran gebildet wird, die Berührung und die Reibung zwischen der porösen Membran und kleinen Teilchen statische Elektrizität und eine hierauf folgende Entladung verursacht, welche zu einer Zündung, einer Explosion und so weiter führen kann. Der Einsatz einer Einrichtung zum Eliminieren statischer Elektrizität der porösen Membran erleichtert das Entfernen feiner Teilchen, die sich einfach statisch elektrisch aufladen. Als Einrichtung zum Eliminieren statischer Elektrizität lassen sich beispielsweise die Anbringung eines Erdungskabels auf der Oberfläche der porösen Membran angeben, die Verwendung einer Kohlenstoffaser als Grundmaterial für die poröse Membran und der Einsatz einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der Oberfläche der porösen Membran.

Bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner geschieht es in gewissen Fällen, daß ein Pulver an der Innenseite des porösen Materials anhaftet und sich dort ablagert, und daß die Trennung von Feststoff und Gas durch die poröse Membran unmöglich wird, wenn der Trockner kontinuierlich über einen gewissen Zeitraum betrieben wurde. Um mit derartigen Fällen fertigzuwerden wird vorzugsweise eine Einrichtung zum Entfernen eines ab­ gelagerten Pulvers mittels Schwingung bereitgestellt. Als Reinigungseinrichtung kann ein bekannter Vibrator, beispiels­ weise ein schwingendes Sieb, ein schwingender Förderer oder dergleichen verwendet werden.

Durch das Sprühen erzeugte Mikrotropfen können durch Verwendung einer Ultraschallsprühvorrichtung als Sprühvorrichtung des Sprühtrockners verkleinert werden. Daher kann eine derartige Ultraschallsprühvorrichtung vorzugsweise dann eingesetzt werden, wenn die Herstellung eines sehr feinen Pulvers (eines ultrafeinen Pulvers) erforderlich ist. Um dichte Körnchen hoher Massendichte zu erhalten ist es ebenfalls wünschenswert, als Trocknungsvorrichtung für Mikrotropfen in dem Sprühtrockner eine Trocknungseinrichtung mittels Mikrowellen zusätzlich zu der Trocknungseinrichtung mittels Heißluft zur Verfügung zu stellen.

Wenn ein Drehscheibenzerstäuber als Sprüheinrichtung bei dem Sprühtrockner gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, so wird vorzugsweise auf der Oberfläche (die Oberfläche kommt mit einer zugeführten Flüssigkeit in Berührung) des Drehscheibenzerstäubers eine dünne Schicht aus einem Material hergestellt, welches sehr geringe Adhäsion für das Pulver aufweist, da eine derartige dünne Schicht ein Verzundern auf der Drehscheibenoberfläche verhindern kann, selbst wenn eine Aufschlämmung hoher Konzentration getrocknet wird. Bei Verwendung eines Drehscheibenzerstäubers als Sprüheinrichtung ist es ebenfalls wünschenswert, daß die Aufteilungsstifte für die zugeführte Flüssigkeit der Drehscheibe einen Vorsprung aufweisen, um die Streuung der zugeführten Flüssigkeit in dem Bereich außerhalb der Stifte zu verringern. Vorzugsweise weisen die Aufspaltungsstifte für die zugeführte Flüssigkeit im wesentlichen eine säulenförmige Form auf, und jede Säule ist an der Seite mit einem Vorsprung in beinahe tangentialer Richtung der Scheibe, jedoch in einer bezüglich der Drehrichtung der Scheibe entgegengesetzten Richtung versehen.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des Sprühtrockners gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Eine zugeführte Flüssigkeit wird in eine Sprühtrocknungskammer gesprüht, die durch einen Kopfabschnitt und eine hitzebeständige poröse Membran gebildet wird, und wird momentan durch Heiß­ luft getrocknet, die in die Sprühtrocknungskammer von einem Einlaß aus mit einer Einlaßtemperatur von 120-280°C einge­ blasen wird, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver erzeugt werden. Der Hauptteil des feinen Pulvers lagert sich am Boden der Sprühtrocknungskammer infolge seines Eigengewichtes ab, während das Gas von dem verbleibenden feinen Pulver durch die Poren der porösen Membran abgetrennt und nach außen abge­ blasen wird. Daher wird das gesamte feine Pulver von dem Gas durch die poröse Membran abgetrennt, und es tritt keine Änderung der Zusammensetzung des feinpulvrigen Erzeugnisses auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht mit einer Dar­ stellung eines Beispiels für eine in dem erfindungs­ gemäßen Sprühtrockner verwendete Sprühtrocknungskammer;

Fig. 2 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels eines Verbindungsabschnitts zwischen einem Kopfabschnitt und einer porösen Membran;

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht mit einer Dar­ stellung eines weiteren Beispiels einer Sprühtrocknungs­ kammer, welche bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner Verwendung findet;

Fig. 4 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Bei­ spiels für den Sprühtrockner gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht des Sprühtrockners von Fig. 4, mit (a) der Darstellung eines Zustands, in welchem der Kopfabschnitt angehoben ist und (b) mit einer Darstellung eines Zustands, in welchem der Kopfabschnitt abgesenkt ist;

Fig. 6 eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Bei­ spiels eines Sprühtrockners, der mit einem Auspuff­ gasabschirmvorhang versehen ist, welcher in einem Gehäuse aufgenommen ist, das aus dem ersten Boden und dem zweiten Boden besteht, wobei mit (a) ein Zu­ stand eines Sprühtrocknungsbetriebs und mit (b) und (c) jeweils ein Zustand dargestellt ist, in welchem der Auspuffgasabschirmvorhang gelagert wird;

Fig. 7 eine schematische Ansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für einen Sprühtrockner, der mit einer Pulverabstreifeinrichtung versehen ist;

Fig. 8 ein Beispiel für eine in einer Sprühtrocknungskammer verwendete Drehscheibe, wobei (a) eine Schnittansicht der Drehscheibe und (b) eine Aufsicht auf die Dreh­ scheibe darstellt; und

Fig. 9 sowie Fig. 10 jeweils schematische Schnittansichten mit einer Darstellung eines konventionellen Sprüh­ trockners.

Fig. 1 stellt eine schematische Perspektivansicht dar mit einer Darstellung eines Beispiels für eine Sprühtrocknungs­ kammer, die bei dem erfindungsgemäßen Sprühtrockner verwendet wird, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für einen Verbindungsabschnitt zwischen einem Kopfabschnitt und einer porösen Membran. In Fig. 1 wird die Sprühtrocknungskammer 11 durch eine topfförmige poröse Membran 12 gebildet, einen Befestigungsabschnitt 14 oben an der porösen Membran 12, der die Verbindung und Befestigung mit einem Kopfabschnitt 13 aus Metall bildet (dieser Befesti­ gungsabschnitt 14 bildet ebenfalls einen Einlaßabschnitt, durch welchen eine zugeführte Flüssigkeit und dergleichen zugeführt wird), und einen Pulverauslaßabschnitt 15, der am Boden der porösen Membran 12 vorgesehen und gewöhnlich mit einem (nicht dargestellten) schwingenden Sieb verbunden ist.

Im Kopfabschnitt 13 sind ein Zerstäuber 16 (beispielsweise eine Sprühdüse, eine Sprühscheibe) und ein Heißluftverteiler 17 vorgesehen.

Bei dem voranstehenden Sprühtrockner wird Heißluft in die Sprühtrocknungskammer 11 von dem Heißluftverteiler 17 des Kopfabschnitts 13 nach unten zugeführt und trocknet momentan eine zugeführte Flüssigkeit, welche durch den Zerstäuber 16 versprüht wird, der durch den Halteabschnitt 14 befestigt ist, welcher oben an der Sprühtrocknungskammer 11 vorgesehen ist, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver getrennt werden. Das feine Pulver wird dem Auslaßabschnitt 15 am Boden der Sprühtrocknungskammer 11 entnommen, während das Gas von dem feinen Pulver durch die die Sprühtrocknungskammer 11 bildende poröse Membran 12 abgetrennt wird, und Gas und Pulver werden unabhängig nach außen abgelassen.

Fig. 3 ist eine schematische Perspektivansicht mit einer Darstellung eines weiteren Beispiels für eine bei dem Sprüh­ trockner gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Sprüh­ trocknungskammer. Bei diesem Beispiel sind die Decke und der Boden der Sprühtrocknungskammer mit einer gasundurchlässigen hitzebeständigen Platte 18 abgedeckt.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für den erfindungsgemäßen Sprühtrockner. Fig. 5 stellt eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 4 gezeigten Sprühtrockners dar und zeigt (a) einen Zustand, in welchem der Kopfabschnitt angehoben ist, und (b) einen Zustand, in dem der Kopfabschnitt abgesenkt ist. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 13 einen aus einem Zerstäuber und einem Heißluftverteiler bestehenden Kopfabschnitt, eine poröse Membran 12 hängt vom Außenumfang des Kopfabschnitts herab, und der Kopfabschnitt und die poröse Membran bilden eine Sprühtrocknungskammer 11. Außerhalb der Sprühtrocknungskammer 11 ist ein Luftreiniger 19 zum Entfernen des feinen Pulvers angeordnet, welches sich auf der Innenoberfläche der Sprüh­ trocknungskammer 11 abgelagert hat. Der Luftreiniger 19 dreht sich entlang der porösen Membran 12 in geringer Entfernung (etwa 5-100 mm) von der äußeren Oberfläche der porösen Membran 12 und bläst aus mehreren Löchern in dem Rohr (dem Luftreiniger) Luft aus, um das auf der Innenoberfläche der porösen Membran 12 abgelagerte feine Pulver zu entfernen. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, erstrecken sich mehrere Führungsstangen 20 von der Oberseite des Umfangs des Kopfabschnitts 13 nach oben, und am zweiten Boden 21 eines Gehäuses sind Befestigungs­ teile 22 vorgesehen, die jeweils als Führung dienen, wenn die Führungsstangen 20 eine Vertikalbewegung ausführen. Weiter­ hin ist am Boden 21 zumindest eine Hebeeinrichtung 23 zum Anheben oder Absenken des Kopfabschnitts 13 vorgesehen.

Nachstehend wird schrittweise der Betrieb des in den Fig. 4 und 5 dargestellten Sprühtrockners beschrieben.

• (1) Wenn die Sprühtrocknung beendet ist, wird jeder Verbindungs­ teil (Rohr, usw.) getrennt. Der Luftreiniger 19 wird ebenfalls abgetrennt.
• (2) Eine Pulverprodukt-Empfangseinheit 24, welche ein Be­ tätigungsgerät für den Luftreiniger 19 aufnimmt, wird verschoben.
• (3) Die Verschlußmuttern der Befestigungsteile 22 werden gelöst, und dann wird die Hebeeinrichtung 23 betätigt, um den Kopfabschnitt 13 entlang der Führungsstangen 20 abzusenken.
• (4) Der Kopfabschnitt 13 wird in einer Höhe angehalten, in der eine Bedienungsperson arbeiten kann, und der Kopfabschnitt 13 und die poröse Membran, welche den Boden und die Seite der Sprühtrocknungskammer 11 bildet, werden voneinander getrennt.
• (5) Der Kopfabschnitt 13 wird gewaschen und es wird eine unterschiedliche poröse Membran 12 angebracht.
• (6) Die abgetrennten Teile, Geräte und Einrichtungen werden in der Reihenfolge der voranstehenden Schritte (3), (2) und (1) wieder angebracht, und es wird mit dem nächsten Betriebs­ ablauf begonnen.

Es sind zumindest drei Führungsstangen 20 erforderlich, damit diese den Kopfabschnitt 13 führen und stabil halten können. Gewöhnlich werden eine bis drei Hebeeinrichtungen 23 einge­ setzt. Die Hebeeinrichtung 23 hebt oder senkt den Kopfabschnitt 13 üblicherweise über eine Kette. Um den Kopfabschnitt 13 in einer gewünschten Lage anzuhalten wird vorzugsweise ein Begrenzungsschalter verwendet.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für einen Sprühtrockner mit einem Auspuffgasabschirm­ vorhang, welcher in einem Gehäuse angeordnet ist, das aus einem ersten Boden 1F und einem zweiten Boden 2F besteht, und es zeigen (a) einen Zustand des Sprühtrocknungsbetriebs und (b) und (c) jeweils einen Zustand, in welchem der Auspuffgasabschirm­ vorhang gelagert wird.

Eine Sprühtrocknungskammer 11 wird durch eine poröse Membran 12 gebildet, welche oben mit einem Kopfabschnitt 13 versehen ist, an welchem sich ein Zerstäuber (beispielsweise eine Sprühdüse, eine Sprühscheibe (Drehscheibe)) befindet. Die poröse Membran 12 ist von einem Auspuffgasabschirmvorhang 25 umgeben. Mit der Bezugsziffer 26 ist eine Auspuffgasleitung bezeichnet.

Im Betrieb dieses Sprühtrockners wird, wie in Fig. 6 (a) dargestellt ist, Heißluft in die Sprühtrocknungskammer 11 nach unten eingegeben und trocknet momentan eine zugeführte Flüssigkeit, welche durch die Sprüheinrichtung versprüht wird, die sich im Kopfabschnitt 13 oben in der Sprühtrocknungs­ kammer 11 befindet, wodurch ein Dampf und ein feines Pulver erzeugt werden. Das feine Pulver wird dem (nicht dargestellten) Auslaß entnommen am Boden der Sprühtrocknungskammer 11. Das Gas wird von dem feinen Pulver über die poröse Membran 12, welche die Sprühtrocknungskammer 11 bildet, abgetrennt und nach außen durch den Spalt zwischen der porösen Membran 12 und dem Auspuffgasabschirmvorhang 25 abgegeben, welcher die poröse Membran 12 umgibt, und zwar über die Auspuffgasleitung 26. Da die Sprühtrocknungskammer 11 von dem Auspuffgasab­ schirmvorhang 25 umgeben ist, ist keine Belüftung des gesamten Gehäuses erforderlich.

Wenn der Betrieb beendet ist, wird der Kopfabschnitt 13 abge­ senkt, der Auspuffgasvorhang 25 wird aufgehängt (vergl. Fig. 6 (b)), daraufhin wird der Kopfabschnitt 13 angehoben, und hierdurch wird der Auspuffgas-Abschirmvorhang 25 an der Decke gelagert.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht mit einer Darstellung eines Beispiels für einen Sprühtrockner, welcher mit einer Pulverentfernungsvorrichtung versehen ist. Die Bezugsziffer 11 bezeichnet eine durch eine poröse Membran 12 gebildete Sprühtrocknungskammer, die Bezugsziffer 16 einen Zerstäuber, die Bezugsziffer 17 einen Heißluftverteiler, die Bezugsziffer 27 eine Pulverproduktwiedergewinnungseinheit, die Bezugsziffer 28 ein schwingendes Sieb, und die Bezugsziffer 29 einen skelett­ artigen Aufbau einer Schwingungsübertragungsvorrichtung.

Im Betrieb dieses Sprühtrockners überträgt der mit dem schwin­ genden Sieb 28 verbundene skelettartige Aufbau 29 Schwingungen, um die poröse Membran 12 in Schwingungen zu versetzen. Daher erfolgt kaum eine Ablagerung eines feinen Pulvers auf der porösen Membran 12.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine in einem Sprühtrockner verwendete Drehscheibe, und zwar (a) eine Schnittansicht und (b) eine Aufsicht. In diesen Figuren sind zahlreiche Aufteilungsstifte 31 für die zugeführte Flüssigkeit in der Nähe des Umfangs einer metallischen Drehscheibe 30 vorgesehen. Diese Stifte 31 weisen eine Stromlinienform auf in Richtung der Drehrichtung der Scheibe 30. Zwei Flüssigkeitszuführungs­ einlässe 32 sind in der Scheibe 30 nahe bei einer Welle 33 vorgesehen.

Eine zugeführte Flüssigkeit wird durch die Einlässe 32 in die Drehscheibe 30 eingeführt und in Umfangsrichtung mittels der Stifte 31 versprüht. Da die Aufteilungsstifte 31 für die zugeführte Flüssigkeit stromlinienförmig sind und daher die Streuung der zugeführten Flüssigkeit zur Außenseite der Scheibe teilweise verringert ist, wird die zugeführte Flüssig­ keit bezüglich der Scheibe nach außen nicht nur aus der Nähe der Flüssigkeitszuführungseinlässe 32 versprüht, sondern auch von den Stiften 31 aus, die von den Einlässen 32 entfernt angeordnet sind.

Nachstehend wird der Sprühtrockner gemäß der vorliegenden Erfindung noch eingehender erläutert.

Beispiel 1

In einen in Fig. 1 dargestellten Sprühtrockner wurde eine zugeführte Flüssigkeit eingesprüht, welche 60% stabilisierter Zirkonerde enthielt (Ca_0.5Zr_0.85O_1.85) oder 70% Bariumtitanat mit Lanthan (BaTiO₃ + 0.01(La₂O₃)), mit einer Rate von 50 kg/h. Die Sprühtrocknungskammer wies einen Einlaßdurchmesser von 600 mm auf, einen Auslaßdurchmesser von 350 mm, einen Durch­ messer des Zylinderabschnitts von 2500 mm, eine Höhe des Zylinderabschnitts von 2500 mm, einen Trichterabschnitt mit einer Höhe von 1000 mm, sowie eine Gesamthöhe von 3500 mm, und war daher im oberen Abschnitt zylinderförmig und im unteren Abschnitt trichterförmig. Als die Sprühtrocknungskammer bilden­ des poröses Filter wurde eine laminierte Membran verwendet, die durch Laminieren eines hitzebeständigen nichtgewebten Tuches aus Nylon mit einem Polytetrafluoräthylen erhalten wurde. Die Einlaßtemperatur der Heißluft war 220°C und die Abgastemperatur 120°C. Die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Sprühtrocknungskammer betrug 12,7 mm Wassersäule (der Innendruck war höher), und die Gasdurchlässig­ keit der porösen Membrane bei diesem Druckunterschied betrug 5 cm³/sec/cm².

Unter den voranstehenden Bedingungen wurde der Sprühtrocknungs­ vorgang für die voranstehenden beiden zugeführten Flüssigkeiten durchgeführt. Die erhaltenen feinpulvrigen Produkte wiesen die folgenden Eigenschaften auf.

Die poröse Membran führte zu keinem Austritt von Pulver. Die zum Produktwechsel erforderliche Zeit betrug nur 20 Minuten.

Da beim Produktwechsel die poröse Membran ausgewechselt wurde, trat keine Verschmutzung der porösen Membran auf. Da der Befestigungsabschnitt, abgesehen von der porösen Membran, klein war, ließ er sich sehr einfach waschen.

Beispiel 2

Es wurde unter den selben Bedingungen wie im Beispiel 1 ein Sprühtrocknungsvorgang durchgeführt, mit den Ausnahmen, daß eine in Fig. 3 dargestellte Sprühtrocknungskammer verwendet wurde (die Form und Abmessungen der Kammer waren gleich denen der in Fig. 1 dargestellten Kammer), und daß die Decke und der Boden der Kammer gasundurchlässig ausgestaltet wurden, indem sie mit einer hitzbeständigen Platte (einem von Shin-Etsu Chemical hergestellten Silikongummi) abgedeckt wurden.

Die erhaltenen feinpulvrigen Produkte wiesen etwa die selben Eigenschaften auf, wie die Produkte, die beim Beispiel 1 erhalten wurden. Das Schleudern des Pulvers am Boden der Sprühtrocknungskammer erfolgte auf sehr glatte Weise, und es ergab sich keine Ablagerung von Pulver am Boden.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie voranstehend beschrieben wurde, tritt bei dem erfindungs­ gemäßen Sprühtrockner keine auch nur leichte Änderung der Produktzusammensetzung auf, und der häufige Produktwechsel, der für die Produktion kleiner Mengen zahlreicher Arten erforder­ lich ist, kann deswegen schnell durchgeführt werden, da die poröse Membran einfach ausgetauscht werden kann. Weiterhin kann der Austausch der gewünschten Membran in einer gewünschten Höhe erfolgen, da der Kopfabschnitt vertikal verschiebbar ausgebildet ist, und das Waschen der porösen Membran und die Wartung des Zerstäubers können in der günstigsten Lage erfolgen.

Claims (14)

1. Sprühtrockner zum momentanen Trocknen von Mikrotropfen durch Versprühen der Mikrotropfen in eine Sprühtrock­ nungskammer zusammen mit Heißluft, wobei die Sprühtrocknungskammer (11) durch einen Kopfabschnitt (13) und eine hitzebeständige poröse Membran (12) gebildet wird und wobei die hitzebeständige poröse Membran (12) abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfabschnitt (13) mittels mindestens einer Hebeein­ richtung (23) vertikal geführt verschiebbar ist.

2. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die poröse Membran (12) topfförmig ist.

3. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß entweder zumindest die Decke oder der Boden der porösen Membran (12) gasundurchlässig ausgebildet ist.

4. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die poröse Membran (12) zusammen­ gefaltet aufbewahrbar ist und im Betrieb durch Herstellung eines positiven Innendrucks aufblähbar ist.

5. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die poröse Membran (12) mit einem Befestigungsabschnitt (14) für den Kopfabschnitt (13) verbunden ist.

6. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pulverauslaß (15) der porösen Membran (12) lösbar an einer Wiedergewinnungseinheit für ein Pulverprodukt befestigbar ist.

7. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Zerstäuber (16) abnehmbar an der Decke der porösen Membran (12) befestigt ist.

8. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sprühtrockner von einem Auspuffgas-Abschirmvorhang (25) an seinem Umfang umgeben ist.

9. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die poröse Membran (12) mit einer Einrichtung zum Eliminieren statischer Elektrizität versehen ist.

10. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Einrichtung (28) zum Abschütteln von an der porösen Membran (12) anhaftendem Pulver mittels Vibration vorgesehen ist.

11. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von Mikrotropfen eine Ultraschallsprühvorrichtung vorgesehen ist.

12. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Trocknen der Mikrotropfen eine mit Heißluft arbeitende Trocknungsvorrichtung (17) und eine mit Mikrowellen arbeitende Trocknungsvorrichtung vorgesehen sind.

13. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von Mikrotropfen ein Drehscheibenzerstäuber (30, 31, 32, 33) vorgesehen ist, dessen Drehscheibe (30) an der Oberfläche, mit der eine zugeführte Flüssigkeit in Berührung kommt, eine dünne Schicht aufweist, die aus einem Material sehr geringer Adhäsion für das Pulver besteht.

14. Sprühtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Einrichtung zum Versprühen von Mikrotropfen ein Drehscheibenzerstäuber (30, 31, 32, 33) vorgesehen ist, bei welchem die Aufteilungsstifte (31) für die zugeführte Flüssigkeit der Drehscheibe (30) jeweils einen Vorsprung zur Verringerung der Streuung der zugeführten Flüssigkeit in Richtung zur Außenseite der Scheibe (30) aufweisen.