WO1989011073A1 - Fluidized bed or bubble layer chamber, processing tower and two-stage process - Google Patents

Fluidized bed or bubble layer chamber, processing tower and two-stage process Download PDF

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WO1989011073A1
WO1989011073A1 PCT/CH1988/000086 CH8800086W WO8911073A1 WO 1989011073 A1 WO1989011073 A1 WO 1989011073A1 CH 8800086 W CH8800086 W CH 8800086W WO 8911073 A1 WO8911073 A1 WO 8911073A1
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WO
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chamber
outlet
bubble layer
bed
fluidized bed
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PCT/CH1988/000086
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roger Rosse
Original Assignee
Bühler AG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Bühler AG filed Critical Bühler AG
Priority to EP88903755A priority patent/EP0371971B1/de
Priority to US07/455,457 priority patent/US5199184A/en
Priority to DE8888903755T priority patent/DE3882531D1/de
Priority to PCT/CH1988/000086 priority patent/WO1989011073A1/de
Priority to EP19910104146 priority patent/EP0451546A3/de
Priority to JP63503635A priority patent/JPH03500501A/ja
Priority to AT88903755T priority patent/ATE91777T1/de
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Priority to KR1019900700026A priority patent/KR900702312A/ko

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F26B3/08—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/06—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying
    • B29B13/065—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by drying of powder or pellets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00—Making granules
    • B29B9/16—Auxiliary treatment of granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C71/00—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor
    • B29C71/0063—After-treatment of articles without altering their shape; Apparatus therefor for changing crystallisation

Definitions

  • the invention relates to a fluidized bed and bubble chamber according to the preamble of claim 1.
  • a fluidized bed and bubble chamber is known from DE-PS 1 667 058.
  • an inclined surface is provided, namely in the form of a central cone comprising a tube, which is to create a region of lower flow velocity, so as to cause the product introduced into the chamber to act under the action of the upward flowing fluid, but to sink downward again in the areas of lower flow velocity.
  • the purpose of this measure is thorough mixing and thus uniform treatment of the introduced material.
  • the introduced product solid
  • the introduced product can also serve to influence the fluid flowing through accordingly, for example to adsorb undesired gas components.
  • the invention is based on the object of maintaining the advantages of a known bubble chamber, but of designing such a chamber in such a way that continuous operation is possible. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • the fluidized bed chamber is designed as a bubble layer chamber (and therefore has the mentioned inclined surface) but especially in connection with it, it is advantageous if the features of claim 4 are realized.
  • the effort to achieve and maintain a predetermined pressure difference is relatively large, since several separate chambers are to be provided, to which separate valves and control circuits are to be assigned.
  • the pressure drops precisely in the first chamber when material is to be supplied, so that the operation here cannot be completely uniform, and is therefore only “quasi-continuous”.
  • amorphous polyester granules have to be dried as deeply and carefully as possible before melting in the extruder in order to ensure the resistance and the desired properties of polyester threads. guarantee.
  • Various methods and devices allow this drying to be carried out. Discontinuous processes using known tumble dryers have the disadvantage that the drying times between 10 to 50 hours are too long and the properties of the granules can change during the intermediate storage after drying.
  • DE-A-25 58 730 discloses a continuous process and a device for crystallizing and drying polyethylene terephthalate in one step. In the process, the granules are in relative rest. Agglomeration is deliberately accepted and must be destroyed again later.
  • the device consists of built-in mechanical parts which serve to destroy agglomerates, but which cause additional dust formation.
  • FR Patent 2,355,863 relates to a device for the continuous treatment of polyester granules, consisting of a crystallization zone which is based on the fluidized bed principle and a drying zone which contains a plurality of trays arranged one above the other. Each floor consists of rotating lamellae which are operated together. With this device, however, the crystallization time is relatively long, the residence spectra of the granules are wide, the dedusting of the polymer is unsatisfactory, and finally it also contains mechanical parts, which leads to a complicated and expensive arrangement.
  • a method having the features of claim 8 can be realized allows cost-effective and reliable reproducibility of drying.
  • the method according to the invention has proven to be particularly suitable for drying polyester.
  • polyester is understood to mean linear polycondensed esters, prepared by the reaction of one or more diols of the series HO (CH 2_) n in OH with K — n ⁇ -10 with a dicarboxylic acid, preferably terephthalic acid, or a corresponding diester such as Di ethyl terephthalate.
  • the polyesters can also be modified with organic or inorganic additives.
  • the drying in the bed is advantageously carried out under isothermal conditions at about 150 to 180 ° C. and constant humidity.
  • the choice of temperature depends on the type of granules to be dried, such as its shape and size, the throughput, and the desired final moisture etc.
  • the isothermal drying partly that a uniformly dried granulate is ready for the subsequent melting.
  • a level regulation of the granulate in the dryer section allows, depending on the granulate throughput, to keep the residence time or drying time of the granulate constant by suitable choice of the height of the granulate fill.
  • the speed of the metering device is regulated via the level of the granulate in such a way that a constant level of granulate results.
  • the use of the treatment tower described above and in particular in its embodiment according to claim 7 leads to the fact that freshly supplied product is immediately picked up and torn upwards, thereby preventing agglomerates.
  • the heat supply for example in the case of polyester, is also as intensive as possible on the supply side, so that sticking between 80 and 120 ° C. cannot occur.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a treatment tower according to the invention
  • Fig. 2 is a section along the line II-II of Figure 1, showing the sieve bottom of the bubble layer chamber in plan view.
  • the device according to the invention consists of a bubble layer 1 as a crystal part and an annular chamber 2, which together with the chamber 3 forms the dryer part.
  • a displacement body 4 is provided, which has an outlet 5 in its base.
  • the displacement body 4 closes the inside diameter of a ventilation surface 6.
  • the ventilation surface 6 has pneumatic means 7 with different numbers in the individual segments, but with the same diameter.
  • the crystal part which can also be referred to as the heating part, and the dryer part are surrounded by a cylindrical jacket, which preferably consists of a tube.
  • a cone 10 is provided in the chamber 3, which is connected to an inlet connection 25 for fresh gas.
  • a storage silo 13 is connected via a metering device 14 to an inlet connection 15 which opens into the bubble layer chamber 1.
  • an outlet connection 16 and an exhaust air chimney 17 are provided in the head of the crystallizer.
  • Another nozzle 18 leads via a line 30 to a cyclone 19 and a container 20.
  • the cyclone 19 leads via a line 31 to a filter 21 and from here via a line 32 to a fan 22.
  • a line goes from the fan 22 33 to the gas heater 23, from which a line 34 leads to the nozzle 24.
  • a heater 26, a fan 27 and a conditioning device 28 are provided for supplying fresh gas via the nozzle 25.
  • FIG. 2 shows the arrangement and distribution of the bores 7 in the ventilation surface 6.
  • a partition 29 is provided, which divides the bubble layer chamber 1. The number of holes decreases from the sector in the area of the inlet connection 15 to the outlet 5.
  • the size of the perforated area could decrease more or less steadily from the supply nozzle 15 to the outlet 5, but it is more favorable for the production if this is done in stages, so that the perforated surface (in comparison to the other sectors) is greatest, subsequently in the sectors of B smaller and even smaller in the Sek ⁇ factors C.
  • a curve is reached, the approximately identical characteristic cyclotron ", said the left in the treatment chamber 1 Product in Sector A receives so much energy that its movement impulse continues beyond the second Sector B, but the material in the area of the transition from the second Sector B to the first Sector C receives a further movement impulse through the energy gradient created in this way, which ensures an even movement to the outlet 5.
  • the production is particularly simple and with a single type of punch Tools are possible if the perforations of the pneumatic means 7 are equal to each other.
  • this principle of material transport can also be realized in conventional fluidized bed chambers, with a relatively high bed height in the area of sector A, which decreases towards sectors B, which results in a reduction in the bed height up to the outlet 5 ', so that a total of a slope from the supply nozzle 15' to the outlet 5 1 is formed.
  • This gradient can also be supported in a conventional manner in that the sieve bottom 9 'itself is also arranged in a sloping manner.
  • the diameters of the openings can also be Remove the device from the nozzle 15 to the outlet 5 with the same number of holes. It is essential that as large a quantity of hot air as possible is directed towards the entering granulate at the beginning.
  • moist amorphous polyester granules made of polyethylene terephthalate from the silo 13 are metered continuously via the metering device 14 via the inlet nozzle 15 into the fluidized bed layer 1.
  • a gas stream of conditioned air or circulating air flows in an amount of 5 to 50 kg / hour of air per kg of granulate throughput / hour under the same pressure at a temperature of 150-180 ° C., preferably at approx. 170 ° C., through the pneumatic means 7 the ventilation surface 6 in the bubble layer room 1 and detects the entering granules. Since the amount of gas causes fluidization of the granulate and new granulate is continuously introduced, a flow of the granulate occurs in the direction of the exit.
  • the specifically larger amount of air in the first sector also causes an intensive dedusting of the granules and heats it up to the predetermined dryer temperature until it emerges from the bubble layer room 1.
  • the mean residence time in the crystallizer is not more than 3 minutes, preferably 1-3 minutes.
  • the crystallized granulate flows continuously through the opening of the outlet 5 in the displacement body 4, through the inlet funnel 8 into the chamber 3.
  • the granulate bed moves under isothermal conditions and possibly under a slight vacuum due to its own weight over the cone 11 and through the outlet nozzle 12 for further processing, for example for melting in the extruder.
  • the slope of the sinker is adapted to a specific product and should be 50 to 85 degrees for polyester.
  • a high-speed air flow is used, which generally consists of dedusted circulating air, which, via the filter 21, the fan 22 in a heater to 150-180 ° C., preferably 170 ° C is heated.
  • the air flow or an inert gas flows the annular chamber 2, which also serves as the jacket of the dryer and thus ensures the isothermal conditions inside.
  • the speed of the gas is chosen so that the height of the bubble layer is approximately the average height of the displacer 4. This ensures that, on the one hand, no granules get into the outlet connection 18 of the circulating air and, on the other hand, effective dedusting is achieved.
  • the excess air is discharged through the nozzle 16 and the exhaust stack 17.
  • the main part of the hot exhaust air is fed via line 30 to a cyclone separator 19, freed of dust and abrasion.
  • the dust is collected in the container 20 and discarded.
  • a fine filter 21 is connected downstream of the cyclone 19.
  • this is passed through a commercially available dehumidification and conditioning system 28 for fresh air, compressed by the fan 27, and brought to a drying temperature of 150-180 ° C., preferably 170 ° C., in the heater 26 and distributed in the drying material via the inlet connection 25 and the cone 10.
  • the amount of gas is 0.5 to 2 kg air / hour per kg granulate throughput per hour.
  • a major advantage of the invention is its simple, economical mode of operation in order to achieve uniform quality. A complete dedusting of the granules takes place. No new abrasion occurs in the subsequent bed of the dryer.
  • the device is without mechanically movable devices, preferably suitable for the continuous drying of polyester granules and, because of its simplicity, is economical to manufacture.
  • the device is also suitable for drying a plastic granulate without prior crystallization. In this case, the part referred to as the crystallizer only serves to heat the granulate. If any plastic granulate is to be dried to a prescribed final moisture, the drying gas must be set to a corresponding equilibrium moisture.
  • the treatment tower according to the invention and the method according to the invention are particularly suitable for drying all types of plastic granules, but in particular for polyester granules. Other applications are primarily in the food sector.

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Description

WIRBEL- BZW. SPRUDELSCHICHTKAMMER, BEHANDLUNGSTURM UND VERFAHREN
IN ZWEI STUFEN
Die Erfindung betrifft eine Wirbel- und Sprudelschichtkammer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Kammer ist aus der DE-PS 1 667 058 bekannt geworden. Wie in allen Sprudelschicht¬ apparaten ist dabei eine Schrägfläche, und zwar in Form eines zentralen, ein Rohr umfassenden Konus, vorgesehen, der einen Be¬ reich geringerer Strömungsgeschwindigkeit schaffen soll, um so das in die Kammer eingebrachte Produkt dazu zu veranlassen, unter der Einwirkung des aufwärtsströmenden Fluides aufwärts zu spru¬ deln, jedoch in den Bereichen geringerer Strömungsgeschwindigkeit wieder abwärts zu sinken. Zweck dieser Massnahme ist eine gute Durchmischung und damit eine gleichmässige Behandlung des einge¬ brachten Gutes.
Wenn hier von einer Behandlung des eingebrachten Produktes die Rede ist, so versteht es sich, dass auch umgekehrt das einge¬ brachte Produkt (Feststoff) auch dazu dienen kann, das hindurch- fliessende Fluid entsprechend zu beeinflussen, etwa unerwünschte Gasbestandteile zu adsorbieren.
Herkömmliche Sprudelschichtkammern besitzen den Nachteil, nur für einen Chargenbetrieb geeignet zu sein. Soweit man bisher versucht hat, das Produkt innerhalb der Kammer in einen Umlauf um den zen¬ tralen Verdrängerkörper zu bringen, geschah dies im wesentlichen zur Verbesserung der Mischwirkung.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Vorteile einer bekannten Sprudelkammer beizubehalten, eine solche Kammer jedoch so auszugestalten, dass ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An¬ spruches 1 gelöst.
Unabhängig davon, ob die Wirbεlschichtkammer als Sprudelschicht¬ kammer ausgebildet ist (und daher die erwähnte Schrägfläche be¬ sitzt) ganz besonders aber im Zusammenhang mit dieser, ist es von Vorteil, wenn die Merkmale des Anspruches 4 verwirklicht sind. Zwar wurde bereits in der US-PS 3 360 867 vorgeschlagen, den Transport durch eine Druckdifferenz zwischen einzelnen Kam¬ mern eines Wirbelbettes vorzunehmen, d.h. es sollte das einge¬ brachte Produkt durch eine Energiedifferenz zwischen den einzel¬ nen Kammern weiterbefördert werden. Nun ist der Aufwand zur Er¬ zielung und Einhaltung einer vorbestiirrmten Druckdifferenz rela¬ tiv gross, da mehrere, voneinander an sich getrennte Kammern vor¬ zusehen sind, denen jeweils gesonderte Ventile und Regelschal¬ tungen zuzuordnen sind. Darüber hinaus fällt der Druck selbst¬ verständlich gerade in der ersten Kammer dann ab, wenn Material zugeführt werden soll, so dass der Betrieb hier nicht völlig gleichmässig erfolgen kann, mithin nur "quasi kontinuierlich" ist.
Um nun das Prinzip des Transportes mit pneumatischen Mitteln auf¬ grund einer Energiedifferenz auf einfache Art zu verwirklichen, sind zweckmässig die Merkmale des Anspruches 4 vorzusehen. Dabei wird es herstellungsmässig am einfachsten sein, wenn das Merkmal a) des Anspruches 5 verwirklicht ist. auch das Merkmal b) dieses Anspruches dient der Vereinfachung der Herstellung. Es hat sich gezeigt, dass eine Ausbildung nach Merkmal c) des Anspruches 5 besonders günstig ist, wobei die Verteilung der Lochflächen von der Zufuhrvorrichtung zum Auslauf hin zweckmässig entsprechend einer zykloiden-Charakteristik erfolgt.
Es ist beispielsweise auch bekannt, dass amorphe Polyestergra¬ nulate vor dem Aufschmelzen im Extruder möglichst gleichmässig tief und sorgfältig getrocknet werden müssen, um die Beständig¬ keit und die gewünschten Eigenschaften von Polyesterfäden zu ge- währleisten. Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen erlauben, diese Trocknung durchzuführen. Diskontinuierliche Verfahren unter Verwendung von bekannten Taumeltrocknern haben den Nach¬ teil, dass die Trocknungszeiten zwischen 10 bis 50 Stunden zu lang sind und sich die Eigenschaften des Granulats während der Zwischenlagerung nach dem Trocknen ändern können.
Kontinuierliche Verfahren wie Schachttrockner aller Art mit ruhender Schüttung haben den Nachteil, dass der Apparat den Tem¬ peraturverlauf des Granulats nicht beeinflussen kann. Aus der DE-A-25 58 730 ist ein kontinuierliches Verfahren und eine Vor¬ richtung zum Kristallisieren und Trocknen von Polyethylentereph- thalat in einer Stufe bekannt. Bei dem Verfahren befindet sich das Granulat in relativer Ruhe. Es wird bewusst eine Agglomera¬ tion in Kauf genommen, die später wieder zerstört werden muss. Die Vorrichtung besteht aus eingebauten mechanischen Teilen, die zur Zerstörung von Agglomeraten dienen, die aber eine zusätz¬ liche Staubbildung verursachen.
Das FR-Patent 2 355 863 betrifft ein Gerät zur kontinuierlichen Behandlung von Polyestergranulaten, bestehend aus einer Kristalli¬ sationszone, die auf dem Wirbelschichtprinzip beruht und einer Trocknungszone, die mehrere übereinander angeordnete Böden ent¬ hält. Jeder Boden besteht aus rotierenden Lamellen, die gemein¬ sam betätigt werden. Mit dieser Vorrichtung ist aber die Kri¬ stallisationszeit relativ lang, die Aufenthaltsspektren des Granulates sind breit, die Entstaubung des Polymers ist nicht zufriedenstellend, und schliesslich enthält sie auch mechanische Teile, die zu einer komplizierten und teuren Anordnung führt.
Ganz gleich, welche Behandlung aber verwirklicht werden soll, können die genannten Nachteile durch einen Behandlungsturm ver¬ mieden werden, wie er im Anspruch 6 umrissen ist.
Unter Verwendung einer solchen Vorrichtung kann ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 verwirklicht werden, das nun eine kostengünstige und zuverflässige Reproduzierbarkeit der Trocknung erlaubt. Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich be¬ sonders zur Trocknung von Polyester als geeignet erwiesen.
Unter Polyester versteht man in der vorliegenden Beschreibung lineare polykondensierte Ester, hergestellt durch die Reaktion eines oder mehrerer Diole der Serie HO (CH 2_) n in OH mit K—n<—10 mit einer Dicarbonsaure, vorzugsweise Terephthalsäure, oder einem entsprechenden Diester wie Di ethylterephthalat. Die Polyester können auch mit organischen oder anorganischen Zusätzen modofi- ziert sein.
Es ist überraschend, dass die Kristallisation in weniger als 3 Minuten erfolgt. Durch diese kurze Verweilzeit kann keine Hy¬ drolyser erfolgen. Das bedeutet eine mehr als zehnmal raschere Kristallisationszeit gegenüber der bekannten Technik. Hierdurch können kleinere Apparaturen für den gleichen Massedurchsatz ver¬ wendet werden, wodurch eine wirtschaftlichere und materialspa¬ rende Herstellung von Polyester erzielt wird.
Es ist auch zweckmässig mit vorgetrockneter Luft oder einem Inert¬ gas die Sprudelschicht zu erzeugen. Hierbei ist es vorteilhaft mit hoher Geschwindigkeit strömende heisse Gase über eine Ring¬ scheibe zu führen und in den Sprudelraum zu führen, wobei es zweckmässig ist, das Heiεsgas über den Heizmantel des Trockners zu führen»
Zur Kristallisation .in der Sprudelschicht bringen Temperaturen von 150 bis 180°C, die besten Resultate.
In der Schüttung erfolgt die Trocknung vorteilhaft unter isother¬ men Bedingungen bei ca. 150 bis 180°C und konstanter Feuchtigkeit, Die Wahl der Temperatur ist abhängig von der Art des zu trocknen¬ den Granulats, wie dessen Form und Grδsse, des Durchsatzes, der gewünschten Endfeuchte usw. Die isotherme Trocknung hat den Vor- teil, dass ein gleichmässig getrocknetes Granulat für das an- schliessende Aufschmelzen bereit steht.
Eine Niveauregulierung des Granulats im Trocknerteil, beispiels¬ weise mit einer Sonde, erlaubt, je nach Granulatdurchsatz, durch geeignete Wahl der Höhe der Granulatschüttung die Aufenthalts¬ bzw. Trocknungszeit des Granulats konstant zu halten. Dazu wird die Drehzahl der Dosiereinrichtung über das Niveau des Granulats so geregelt, dass sich ein konstantes Granulatniveau ergibt.
Die Verwendung des oben beschriebenen Behandlungsturmes und ins¬ besondere in seiner Ausgestaltung gemäss Anspruch 7, führt dazu, dass frisch zugeführtes Produkt sofort erfasst und nach oben ge¬ rissen wird, wodurch Agglomerate verhindert werden. Gerade dann, wenn eine Wirbelschichtkammer mit den Merkmalen a) des Anspru¬ ches 5 verwendet wird, ist auch die Wärmezufuhr, beispielsweise im Falle von Polyester, zufuhrseitig möglichst intensiv, damit ein Verkleben zwischen 80 und 120°C nicht eintreten kann. Im Falle des Behandlungsturmes ist es zweckmässig, für den Auslauf¬ konus einen Neigungswinkel von 40 bis 60 Grad zu wählen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nach¬ folgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch darge¬ stellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Be¬ handlungsturm;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, der den Siebboden der Sprudelschichtkammer in Draufsicht zeigt;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit einer der Fig. 2 analogen Lochverteilung, jedoch in einer Wirbelschicht¬ kammer ohne Sprudelwirkung. Gemäss Fig. 1 besteht die erfindungsgemässe Vorrichtung aus einem Sprudelschichtraum 1 als Kristallerteil und einer Ringkammer 2, welche zusammen mit der Kammer 3 den Trocknertεil bildet. Im Sprudelschichtraum 1 ist ein Verdrängungskörper 4 vorgesehen, welcher einen Auslauf 5 in seinem Sockel aufweist. Der Verdrän¬ gungskörper 4 schliesst den Innendurchmesser einer Belüftungs¬ fläche 6. Die Belüftungsfläche 6 weist pneumatische Mittel 7 mit unterschiedlicher Anzahl in den einzelnen Segmenten, jedoch gleichem Durchmesser auf. Auf der Unterseite der Belüftungsfläche 6 ist ein Einlauf richter 8 vorgesehen, welcher in die Kammer 2 führt in deren unterem Teil ein Konus 11 mit einer Austrittsöff- nung 12 für das trockene Produkt vorgesehen ist.
Der Kristallerteil, welcher auch als Aufheizteil bezeichnet wer¬ den kann und der Trocknerteil sind von einem zylindrischen Man¬ tel umgeben, der vorzugsweise aus einem Rohr besteht. Zur Ver¬ teilung der Luft ist in der Kammer 3 ein Kegel 10 vorgesehen, der mit einem Eintrittsstutzen 25 für Frischgas verbunden ist. Ein Vorlagesilo 13 ist über ein Dosiergerät 14 mit einem Eintritts¬ stutzen 15 verbunden, welcher in die Sprudelschichtkammer 1 mün¬ det. Im Kopf des Kristallers ist ein Austrittsstutzen 16 und ein Abluftkamin 17 vorgesehen.
Ein weiterer Stutzen 18 führt über eine Leitung 30 auf einen Zy¬ klon 19 und einen Behälter 20. Der Zyklon 19 führt über eine Leitung 31 auf einen Filter 21 und von hier über eine Leitung 32 auf einen Ventilator 22. Vom Ventilator 22 geht eine Leitung 33 zum Gaserhitzer 23, von welchem eine Leitung 34 auf den Stutzen 24 führt. Zur Frischgaszufuhr über den Stutzen 25 ist ein Er¬ hitzer 26, ein Ventilator 27 und eine Konditionierungseinrich- tung 28 vorgesehen.
In Fig. 2 ist die Anordnung und Verteilung der Bohrungen 7 in der Belüftungsfläche 6 gezeigt. Im Bereich des Eintrittsstutzens 15 und des Verdrängungskörpers 4 ist eine Trennwand 29 vorgesehen, welche die Sprudelschichtkammer 1 abteilt. Die Anzahl der Bohrungen nimmt vom Sektor im Bereich des Eintrittsstutzens 15 zum Auslauf 5 ab.
Prinzipiell könnte die Grosse der Lochfläche vom Zufuhrstutzen 15 bis zum Auslauf 5 hin mehr oder minder stetig abnehmen, doch ist es für die Herstellung günstiger, wenn dies in Stufen erfolgt, so dass in einem dem Zufuhrstutzen benachbarten Sektor A die Loch¬ fläche (in Vergleich z.u den anderen Sektoren) am grössten ist, an- schliessend in den Sektoren B kleiner und noch kleiner in den Sek¬ toren C. Dadurch wird ein Verlauf erreicht, der annähernd zyklo- iden-Charakteristik"besitzt, wobei das in der Behandlungskammer 1 befindliche Produkt in Sektor A soviel Energie zugeführt erhält, dass sich sein Fortbewegungsimpuls bis über den zweiten Sektor B hinaus noch fortsetzt, doch erhält das Material im Bereiche des Ueberganges vom zweiten Sektor B zum ersten Sektor C einen weite¬ ren Bewegungsimpuls durch den so geschaffenen Energiegradienten, der eine gleich äεsige Fortbewegung bis zum Auslauf 5 sichert. Dabei ist die Herstellung besonders einfach und mit einen einzi¬ gen Typ von Stanzwerkzeugen möglich, wenn die Lochungen der pneu¬ matischen Mittel 7 untereinander jeweils gleich gross sind.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, lässt sich dieses Prinzip des Mate¬ rialtransportes auch an herkömmlichen Wirbelschichtkammern ver¬ wirklichen, wobei sich im Bereiche des Sektors A eine relativ grosse Schichthöhe ergibt, die gegen die Sektoren B hin abnimmt, worauf sich eine Verminderung der Schichthöhe bis zum Auslauf 5' ergeben wird, so dass insgesamt ein Gefälle vom Zufuhrstutzen 15' bis zum Auslauf 51 entsteht. Dieses Gefälle kann noch in herkömm¬ licher Weise dadurch unterstützt werden, dass der Siebboden 9' selbst ebenfalls abfallend angeordnet wird.
Anstelle der abnehmenden Anzahl der Oeffnungen gleicher Durch¬ messer, können aber auch die Durchmesser der Oeffnungen in Rieh- tung vom Stutzen 15 zum Auslauf 5 bei gleicher Anzahl von Bohrungen abnehmen. Wesentlich ist, dass dem eintretenden Granu¬ lat zu Beginn eine möglichst grosse Menge an Heissluft entgegen¬ geführt wird.
Im Betrieb der Vorrichtung wird beispielsweise feuchtes amorphes Polyestergranulat aus Polyethylenterephthalat aus dem Silo 13 über die Dosiereinrichtung 14 kontinuierlich über den Eintritts¬ stutzen 15 in den Spudelschichtraum 1 dosiert. Ein Gasstrom aus konditionierter Luft bzw. Umluft strömt in einer Menge von 5 bis 50 kg/Stunde Luft je kg Granulatdurchsatz/Stunde unter gleichem Druck mit einer Temperatur von 150 - 180°C, vorzugsweise bei ca. 170°C durch die pneumatischen Mittel 7 der Belüftungsfläche 6 in den Sprudelschichtraum 1 und erfasst die eintretenden Granulate. Da die Gasmenge eine Fluidisierung des Granulats bewirkt und lau¬ fend neues Granulat eingetragen wird, entsteht ein Fluss des Granulats in Richtung Ausgang. Die im ersten Sektor spezifisch grössere Luftmenge bewirkt aber auch eine intensive Entstaubung des Granulats und erwärmt es bis zum Austritt aus dem Sprudel¬ schichtraum 1 auf die vorgegebene Trocknertemperatur. Die mitt¬ lere Verweilzeit im Kristaller beträgt nicht mehr als 3 Minuten, vorzugsweise 1 - 3 Minuten. Das kristallisierte Granulat fliesst kontinuierlich durch die Oeffnung des Auslaufes 5 im Verdrängungs¬ körper 4, durch den Einlauftrichter 8 in die Kammer 3. In der Kammer 3 bewegt sich die Granulatschüttung unter isothermen Bedingungen und eventuell unter geringem Vakuum durch ihr Eigen¬ gewicht über den Konus 11 und durch den Austrittsstutzen 12 zur Weiterverarbeitung, beispielsweise zum Aufschmelzen im Extruder. Die Neigung des Verdrängungskörper ist an ein bestimmtes Produkt angepasst und sollte für Polyester 50 bis 85 Grad aufweisen.
Zur Kristallisation des Granulats im Kristaller, bzw. im Aufheiz¬ teil, dient ein Luftstrom hoher Geschwindigkeit, der in der Regel aus entstaubter Umluft besteht, welche über das Filter 21, den Ventilator 22 in einem Erhitzer auf 150 - 180°C, vorzugsweise 170°C erhitzt wird. Der Luftstrom oder ein inertes Gas durch- strömt die Ringkammer 2, welche gleichzeitig als Mantel des Trockners dient und so die isothermen Bedingungen im Innern ge¬ währleistet. Die Geschwindigkeit des Gases wird so gewählt, dass sich die Höhe der Sprudelschicht in etwa der mittleren Höhe des Verdrängungskörpers 4 einstellt. Damit wird gewährleistet, dass einerseits kein Granulat in den Austrittsstutzen 18 der Umluft gelangt und anderseits eine wirksame Entstaubung erreicht wird. Die Ueberschussluft wird über den Stutzen 16 und den Abluftkamin 17 abgeführt.
Der Hauptteil der heissen Abluft wird über die Leitung 30 einem Zyklonabscheider 19 zugeführt, von Staub und Abrieb befreit. Der Staub wird im Behälter 20 gesammelt und verworfen. Zur Si¬ cherheit ist ein Feinfilter 21 dem Zyklon 19 nachgeschaltet.
Zur Trocknung mit Luft wird diese über eine handelsübliche Ent- feuchtungs- und Konditionierungsanlage 28 für Frischluft geführt, über den Ventilator 27 verdichtet, im Erhitzer 26 auf Trocknungs¬ temperatur von gleichfalls 150 - 180°C, vorzugswiese 170°C, ge¬ bracht und über den Eintrittsstutzen 25 und den Konus 10 im Trocknungsgut verteilt. Die Gasmenge beträgt 0,5 bis 2 kg Luft/ Stunde je kg Granulatdurchsatz je Stunde. Nach Aufnahme von Feuchtigkeit tritt die Abluft mit geringer Strömungsgeschwindig¬ keit durch den Auslauf 5 dem kristallisierten Granulat entge¬ gen, durchströmt die Sprudelschicht und verlässt zusammen mit der Sprudelluft den Kristaller über den Stutzen 18.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist in seiner einfachen, wirtschaftlichen Betriebsweise zur Erreichung einer gleich ässi- gen Qualität zu sehen. Es findet eine vollständige Entstaubung des Granulats statt. In der nachfolgenden Schüttung des Trock¬ ners entsteht kein neuer Abrieb. Die Vorrichtung ist ohne me¬ chanisch bewegbare Einrichtungen, bevorzugt zur kontinuierlichen Trocknung von Polyestergranulat geeignet und wegen seiner Ein¬ fachheit wirtschaftlich herzustellen. Die Vorrichtung ist jedoch auch zur Trocknung für ein Kunst¬ stoffgranulat ohne vorhergehende Kristallisation geeignet. In diesem Fall dient der als Kristaller bezeichnete Teil lediglich zur Aufheizung des Granulats. Soll ein beliebiges Kunststoff- granulat auf eine vorgeschriebene Endfeuchte getrocknet werden, muss das Trocknungsgas auf eine entsprechende Gleichgewichts¬ feuchte eingestellt werden.
Der nur wenige Minuten dauernde Aufenthalt des Granulates im Sprudelschichtraum verhindert Schädigungen durch Hydrolyse. Die intensive QuerStromerwärmung des Granulats bis zum Austritt aus dem Sprudelschichtraum ermöglicht den Eintritt des Granulats mit Trocknertemperatur in den Einlauf richter, womit gewährleistet ist, dass durch die isotherme Endtrocknung Schwankungen in der Endfeuchte durch einen nicht überblickbaren Temperaturverlauf vermieden werden.
Der erfindungsgemässe Behandlungstürm sowie das erfindungsgemässe Verfahren sind zur Trocknung von Kunststoffgranulaten aller Art besonders geeignet, insbesondere aber für Polyestergranulat. Weitere Anwendungen liegen vor allem im Nahrungsmittelbereich.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Wirbel- und Sprudelschichtkammer (1) zur Einbringung eines Produktes, mit einer ringförmigen, gasdurchlässigen Belüf¬ tungsfläche (6) , deren Innendurchmesser von einem über wenigstens annähernd die gesamte Betriebshöhe der Wirbel- und Sprudel- schichtkammer (1) konzentrisch verlaufenden Verdrängungskörper (4) mit wenigstens im unteren Bereich nach oben abnehmendem Querschnitt abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der äusseren Wand der Wirbel- und Sprudelschichtkammer (1) und dem Verdrängungskörper (4) eine Trennwand (29) angeordnet ist, wobei auf einer Seite der Trennwand (29) eine Zufuhrvorrichtung (15) für das Produkt, und auf der anderen Seite ein Auslauf (5) vorgesehen ist, und dass die ringförmige Belüftungsfl che (6) mit pneumatischen Mitteln (7) zur Unterstützung der Bewegung des Produktes von der Zufuhrvorrichtung (15) zum Auslauf (5) kombiniert ist.
2. Wirbel- und Sprudelschichtkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (4) ein bis zur Spitze durchgehender Konus ist.
3. Wirbel- und Sprudelschichtkammer nach einem der An¬ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf (5) radial innen in der Kammer (1) vorgesehen und vorzugsweise als Aussparung des Verdrängerkörpers (4) in der Nähe der ringförmigen Belüftungsfläche (6) gestaltet ist, wobei die Aussparung insbe¬ sondere am unteren Rande des Verdrängungskörpers (4) vorgesehen ist.
4. Wirbelschichtkammer mit einem Zufuhrvorrichtung für ein Produkt und mit einem Auslauf, sowie mit einer Transportan- Ordnung zur Erteilung einer Bewegung an das Produkt von der Zufuhrvorrichtung zum Auslauf, welche Transportanordnung pneuma¬ tische Mittel an einem die Kammer nach unten hin abdeckenden Siebboden mit Lochungen aufweist, insbesondere nach einem der An¬ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatischen Mittel (7) aus einer Anordnung der Lochungen bestehen, bei der die Lochfläche im Siebboden gegen den Auslauf hin abnimmt.
5. Wirbelschichtkammer nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass wenigstens eines der folgenden Merkmale vorgesehen ist:
a) die Anzahl der Lochungen pro Flächeneinheit im, insbesondere als ringförmige Belüftungsfläche (6) ausgebildeten, Siebboden, nimmt, ausgehend vom Bereich der Zufuhrvorrichtung
(15) , in Richtung gegen den Auslauf (5) hin ab, wobei bevorzugt die Lochfläche der einzelnen Lochungen jeweils gleich gross ist;
b) die Abnahme der Lochflächen erfolgt in Stufen, wobei abschnittsweise die Lochflächengrδsse jeweils gleich ist;
c) die Abnahme der Lochflächen erfolgt gegen den Aus¬ lauf hin verlangsamt, wobei im Bereiche der Zufuhrvorrichtung (15) die Abnahme in kürzerem Abstand erfolgt, als gegen den
Auslauf hin.
6. Behandlungsturm mit einer oberen Wirbel- und Sprudel- schichtkammer (1) und einer unteren Kammer (3) , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die beiden Kammern (1, 3) über die ringförmige Belüftungsfläche (6) der Wirbel- und Sprudelschichtkammer (6) verbunden sind.
7. Behandlungsturm nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die obere Wirbel- und Sprudelschichtkammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gestaltet ist. 8. Verfahren in zwei Stufen, insbesondere für Poly¬ estergranulat unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat in einem ersten Ver¬ fahrensschritt in einer Sprudelschicht kristallisiert und in einem unmittelbar daran angeschlossenen zweiten Verfahrensschritt in gasdurchströmten Schüttung getrocknet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der folgenden Bedingungen eingehalten wird:
a) die Kristallisation erfolgt in weniger als 3 Minuten zu individuellen Granulatteilchen;
b) das Gas weist beim Eintritt in die Sprudelschicht eine Temperatur von 150 - 180°C auf;
c) die Sprudelschicht wird mittels, insbesondere über eine Ringscheibe (6) geführtes, Inertgas oder vorgetrockneter Luft erzeugt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Granulat isotherm durch die Schüttung geführt wird, wobei vorzugsweise im Bereiche des Auslaufes (5) annähernd die gleiche Temperatur wie in der Schüttung herrscht.
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