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Verfahren zum Agglomerieren von pulverförmigem Material
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einErfindungsgemäss wird also ein Bett aus pulverförmigem Material mit einer agglomerierenden Atmosphäre in Berührung gebracht, wodurch die Teilchen klebrig werden. Die Teilchen werden kontinuierlich durch das Bett geleitet. Die verbrauchte agglomerierende Atmosphäre wird wieder gesammelt bzw. abgezogen, nachdem sie mit den Teilchen in Berührung gebracht worden war. Dann wird Wasserdampf, der auf den Teilchen kondensierbar ist, dem gesammelten Gas zugeführt, das dann wieder erhitzt und erneut durch das Bett geleitet wird.
Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden ein Agglomerierungsabschnitt, der physikalisch von einem Trocknungsabschnitt getrennt ist, und unabhängige Rüttelvorrichtungen für jeden Abschnitt verwendet, wodurch die Geschwindigkeit und die Verweilzeit in jedem Abschnitt unabhängig reguliert werden kann.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Ansprüchen und der angeschlossenen Zeichnungen, worin eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens an Hand eines Beispiels näher erläutert ist.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen für das erfindungsgemässe Verfahren geeigneten Agglomerator in Seitenansicht. Die Fig. 2 stellt einen Vertikalschnitt durch den Agglomeratorteil der Vorrichtung in grösserem Massstabe dar. Fig. 3 ist ein Fliessdiagramm und Fig. 4 ein Fliessschema des erfindungsgemässen Verfahrens.
Der Ausdruck "Agglomerierung", wie er in der Beschreibung gebraucht wird, bedeutet die Bildung von Büschel oder Häufchen aus relativ kleinen Einzelteilchen, wobei auf den Oberflächen der Einzelteilchen klebende Filme erzeugt und die Teilchen an ihren Berührungspunkten unter Bildung eines hochporösen Netzwerkes zusammengebracht werden, worauf schliesslich die überschüssige Feuchtigkeit aus den Hohlräumen zwischen den Teilchen zwecks Verfestigung der so erzeugten Bindungsstellen entfernt wird. Vorzugsweise werden die Teilchen zum Zeitpunkt des Inberührungbringens in einem Fliessbett mit Bezug aufeinander in regelloser Bewegung gehalten.
In der beschriebenen Weise hergestellte Agglomerate sind durch die Bildung eines relativ lockeren, verdichteten, spitzenartigen Netzwerkes oder Reticulums mit einem ziemlich hohen Anteil von freien Zwischenräumen zwischen den miteinander verbundenen Teilchen gekennzeichnet und zeigen beim Einbringen in eine Flüssigkeit sofortige Löslichkeit bzw. Dispergierbarkeit. Sie sind klar zu unterscheiden von Kugeln, Pellets, Tabletten oder gesinterten Massen, die durch Umwälzen, Walzen, Komprimieren u. dgl. erhaltenwerden, worin die Teilchen relativ fest verdichtet und stark aneinander gebunden sind sowie eine glatte Oberflächenschicht aufweisen, die entweder aus komprimiertem Material oder aus einem Material gebildet ist, das aus einer mehr oder weniger homogenen Masse oder einer solchen mit einer getrockneten Oberflächenschicht besteht.
Nachfolgend wird unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. l bis 4 die darin dargestellte bevorzugte Ausführungsform der für das erfindungsgemässe Verfahren verwendeten Vorrichtung eingehend beschrieben.
Die Vorrichtung umfasst zwei Hauptteile : einen Agglomerierungsabschnitt --10-- und einen Trok- ken-und Kühlabschnitt-12--, wie aus Fig. l ersichtlich ist. Das Gehäuse für jeden Abschnitt kann aus Blech bestehen, wird aber vorzugsweise aus zwei im Abstand voneinander angebrachten Blechlagen hergestellt, die voneinander durch ein Isoliermaterial wie Schaum, Glas oder Schaumkunststoff getrennt sind.
Das Gehäuse des Agglomerators --10-- ist auf einer Unterlage --14-- abgestützt, die zwei Paare von in Längsrichtung sich erstreckenden, im Abstand voneinander angebrachten Stützen --14a und 14b- aufweist. Der Trockner ist auf einer Unterlage --16-- abgestützt, die zwei in Längsrichtung sich erstreckende, im Abstand voneinander angebrachte Stützen --16a und 16b-- besitzt. Auf jeder dieser Unterlagen ist ein Paar von in seitlichen Abständen voneinander angeordneten Stäben angeordnet. Am oberen Ende jedes Trägers ist ein Polster--18-- aus einem geeigneten elastischen Material, z. B. einem aufgeblasenen Gummisack, montiert.
Auf der Oberfläche jedes Polsters --18-- sind Bügel --20, 21,22
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und Kühlen, während die Agglomerierung der Teilchen im Gehäuseabschnitt-10-stattfindet. Es ist daher klar zu erkennen, dass der Agglomeratorabschnitt --10-- der Vorrichtung vom Trocken- und Kühlabschnitt --12-- getrennt ist und sich unabhängig von diesem bewegen lässt. Die Gehäuseabschnitte sind durch eine geeignete bewegliche Kupplung, beispielsweise einen Federungsblock miteinander verbunden.
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Den Gehäuseabschnitten --10 bzw. 12-- wird mit gleichen einstellbaren Rüttlern von beliebiger Konstruktion eine Rüttelbewegung erteilt, z. B. mit motorangetriebenen Rüttlern-34 und 36-. Jeder der Rüttler --34 und 36-- ist auf einer Unterlage --38-- montiert, die über einen Drehzapfen --40-mit einem Motorgestell --42-- verbunden ist. Die Unterlage --38-- kann mit einer Schraube --44-verstellt werden, wobei sich die Geschwindigkeit eines Riemens --46-- ändert, der zwischen einer Rillenscheibe von variablem Durchmesser auf dem Motor und einer Welle--48-- die Verbindung herstellt, welche Welle --48-- ein exzentrisches Gewicht --50-- trägt. Jede Welle --48-- ist auf einer der Schienen drehbar gelagert.
Verändert man nun durch Verstellen der Schraube --44-- die Geschwindigkeit jeder Welle --48--, so erfährt auch die jedem Gehäuseabschnitt durch die Gewichte-SO-- mitgeteilte Rüttelfrequenz eine entsprechende Änderung. Daraus ist zu ersehen, dass man durch Einstellung der Grösse jedes Gewichtes --50-- und der relativen Grösse der Rillenscheiben, über die die Riemen --46-- gezogen werden, sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der jedem Gehäuseabschnitt erteilten Rüttelbewegung kontrollieren und unabhängig wählen kann.
Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass für die meisten Verwendungszwecke grössere Amplituden und höhere Frequenzen für den Agglomeratorabschnitt --10-- als für den Trocknungs- und Kühlabschnitt --12-- verwendet werden sollen.
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Vielzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden, waagrecht angeordneten Sieben --74-- auf. Erhitztes Trocknungsgas wird durch Kanäle --76-- und Kühlgas durch Kanäle-78 und 80-zugeführt. Alle Kanäle sind an die Abschnitte-10 und 12-durch bewegliche Kupplungen angeschlossen. Die Siebe - 74-- reichen über den gesamten Abschnitt --12-- bis zu einem Auslassrohr --82--.
Teilchen mittlerer Grösse, die durch die Siebe --74-- durchfallen, werden durch einen Kanal-84-- entleert. Feine Teilchen werden nach oben befördert und mit der durch den Kanal --72-- abgezogenen Luft abgesaugt.
Die Geschwindigkeit, mit der die Luft durch den Kanal --72-- entfernt wird, ist vorzugsweise gleich gross wie die Zuführungsgeschwindigkeit durch den Kanal--80--. Vorzugsweise sind in dem Trockner --12-- in vertikaler Richtung angeordnete Platten --86 und 88-- vorhanden, deren jede gleichgerichtete obere und untere Teile aufweist, die an entgegengesetzten Seiten von einem der Siebe --74-- angeordnet sind, um die Trocknungs- und Kühlgase voneinander zu trennen.
Nachstehend wird der Agglomeratorabschnitt --10-- beschrieben. Dieser umfasst eine (im Querschnitt) halbzylindrische Haube --90-- und einen rechtwinkeligen Behälter--94-- mit Seitenwänden --92--. Der Behälter --94-- und die Wände --92-- bestehen aus zwei im Abstand voneinander angebrachten Blechlagen, die voneinander durch ein geeignetes Isoliermaterial --96--, z. B. Schaummaterial --96--, z. B. Schaummaterial oder Schaumkunststoff, getrennt sind. Für den Fall, dass das Gas
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kanal (s.
Fig. 1 und 2) ist ein Produkteinlasskanal --100-- vorgesehen, der eine mehrflügelige Drehschleuse --102-- zum Einführen des zu agglomerierenden pulverförmigen Materials --104-- aufweist.
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die Füllrinne --106-- nach unten rieselnde Material gelangt auf ein Agglomerierungssieb --108--. Anschliessend an das Agglomeratorsieb --108-- ist ein waagrechtes Vortrockensieb-110-angeordnet.
Eine Trennwand mit oberen und unteren Teilen --112a bzw. 112b-- (Fig. 2), die dazu dient, das durch die Öffnung --130-- eingeführte Agglomerierungsgas und das durch die Öffnung --150-- eingeführte Vortrocknungsgas voneinander getrennt zu halten, ist in vertikaler Richtung und quer zum Agglomerator angeordnet. Die Abschnitte --112a und 112b-- dieser Trennwand sind in Längsrichtung beweglich, d. h. nach rechts oder links in Fig. 2, wodurch man die Länge der rechts befindlichen Agglomerierungskammer variieren kann. In den meisten Fällen reicht ein Teil des Agglomeratorsiebes in den Vortrocknungsabschnitt und umfasst einen Teil desselben.
Am stromabwärtigen oder Austragsende des Siebes --110-- ist eine Austragrinne --114-- angeordnet, die sich durch einen Rohrstutzen erstreckt, der zur Förderung von frisch agglomeriertem Material zum Trocknungsabschnitt-12-- dient.
Die Siebe--108 und 110-- können eine Vielzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden, parallelen
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ist seinerseits wieder mit einer Heizvorrichtung --136-- und einer Einrichtung zur Zufuhr eines kondensierbaren Agglomerierungsfluids, z. B. mit einer Kammer --138-- verbunden, in welche Dampf oder ein sonstiges kondensierbares strömungsfähiges Medium eingeblasen wird. Der Dampf kann durch einen Kanal --140-- eingeführt werden. Es ist klar zu erkennen, dass das abströmende Gemisch durch den Kanal --99-- abgezogen und durch einen Kanal --144-- einer Reinigungseinrichtung, z.
B. einem Zyklonabscheider-146-zugeführt wird. Das Gas wird dann durch die Kammer --138-- und die Heizvorrichtung --136-- wieder in das Verfahren eingeführt und durch die Öffnung --130-- wieder eingeführt. Auf diese Weise lassen sich bedeutende Einsparungen erzielen, da Verluste an pulverförmigem Material und Heizgas vermieden werden. An das untere
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--10-- unterhalbKanal--150-- angeschlossen.
Zu Beginn des Arbeitszyklus werden die Rüttler --34 und 36-- in Betrieb gesetzt und so eingestellt, dass sie eine Vibration mit der erforderlichen Frequenz und Hublänge erzeugen. Dann wird durch die Kanäle --76 und 150--, die mit einer Heizvorrichtung --151-- verbunden sind, ein Trocknungsgas, z. B. Heissluft, eingeführt. Dann wird durch die Kanäle-78 und 80-Kühlgas eingeleitet. Durch den Kanal --134-- wird das agglomerierende Dampf-Gas-Gemisch eingeführt. Durch ein Verändern der Masse des exzentrischen Gewichtes --50-- kann die Amplitude der Vibration verändert werden. Durch eine Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Welle --48-- kann sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der Rüttelbewegung verändert werden.
Auch eine Veränderung des Druckes der Luft in den Polstern --18-- kann zur Regulierung der Frequenz und Hublänge verwendet werden. Vorzugsweise arbeitet man etwas unterhalb der Eigenfrequenz des Systems der beiden Einheiten --10 und 12--, um eine übermässige Vibration beim Beschleunigen oder Abbremsen des Motors zu vermeiden. Im allgemeinen werden die Teilchen durch Erhöhung der Frequenz oder Amplitude rascher durch die Vorrichtung bewegt. Es wurde jedenfalls zur Erzielung optimaler Produkteigenschaften für vorteilhaft befunden, sowohl die Frequenz als auch die Amplitude zu regulieren. Der Vibrationswinkel liegt im allgemeinen zwischen etwa 20 und 500 in bezug auf die Horizontale, doch wird häufig ein Bereich zwischen 30 und 450 bevorzugt.
Zur Einleitung des Arbeitsvorganges wird die Drehschleuse--102-- in Betrieb gesetzt, wodurch das zu agglomerierende pulverförmige Material--l04-- veranlasst wird, nach unten auf das Sieb --108-zu fallen. Durch den Kanal --150-- wird trockene Heissluft und durch die Leitung --134-- eine agglomerierende Atmosphäre eingeleitet. Beim Herunterrieseln des pulverförmigen Materials auf das Sieb --108-- gelangt dieses Material zunächst auf das rechte Ende des Agglomeratorsiebes --108--. Die Teilchen werden in einen Zustand regelloser Vibration versetzt, wodurch ein Fliessbett --160-- ent- steht, dessen einer Teil aus einem Gemisch von agglomerierten Teilchen und nicht agglomerierten Partikeln oberhalb einer mit --A-- bezeichneten Linie besteht.
Unterhalb der Linie-A-befindet sich ein Teil, der hauptsächlich aus nicht agglomerierten Teilchen besteht. Jenseits einer mit --B-- bezeichneten Linie besteht das Fliessbett fast gänzlich. aus agglomerierten Körpern oder Büscheln. Diese agglomerierten Körper wandern, wie die Zeichnungen zeigen, nach links und über die Austragrinne --114--indenTrocknungs-undKühlabschnitt--12--.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Erzeugung von Agglomeraten von völlig gleichförmiger Grösse und Qualität. Ausserdem können die Agglomerate mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Abschnitte-10 und 12-befördert werden, je nachdem, wie lange bzw. wie intensiv die Agglomerate mit Feuchtigkeit bzw. mit den Trocknungs- und Kühlgasen in Berührung gehalten werden sollen. Ausserdem lassen sich durch die Wiederverwendung des gebrauchten Dampf-Gas-Gemisches bedeutende Ersparnisse erzielen.
Wie aus Fig. 3 weiter zu ersehen ist, sind die anden oberen Teildes Agglomeratorabschnittes-10- und des Trocknungsabschnittes --12-- angeschlossenen Auslakanäle --68, 70,72 und 98-- durch einen Kanal--162-- miteinander verbunden, der mit einem Zyklonabscheider --164-- in Verbindung steht.
Das gesammelte Gas wird durch ein Gebläse --166-- abgezogen, das den Druck im Zyklon --164-- und Agglomerator --10-- und im Trockner --12-- etwas unter Luftdruck hält. Die im Zyklon --164-gesammelten Feststoffe werden durch einen Rotaryhahn --168-- abgezogen. Die aus dem Zyklonabscheider --164-- kommenden Teilchen werden dann zusammen mit dem Material aus dem Zyklonab- scheider --146-- zu einem Produkteinfülltrichter-172-gebracht. Wie aus Fig. 3 klar hervorgeht, wird das zu agglomerierende pulverförmige Material dem Agglomerator zusammen mit dem Feinmaterial und dem zurückbleibenden Grobmaterial aus den Zyklonabscheidern --164 und 146-- zugeführt.
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Das agglomerierte Produkt wird dann getrocknet, gekühlt, gesichtet und ausgetragen.
Die Agglomerate werden zuerst mit einem erhitzten Gas und dann mit einem Kühlgas in Berührung gebracht, die beide an die Atmosphäre abgezogen werden. Das abströmende Gemisch wird durch den Zyklonabscheider - -146-- geführt, in welchem es gereinigt wird, dann durch die Kammer --138--, in der es mit Wasserdampf befeuchtet wird, und schliesslich durch die Heizvorrichtung --136-- geleitet. Es wird dann durch den Kanal --134-- wieder in den Agglomerator eingeführt.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise des erfindungsgemässen Verfahrens ist es zur Erzeugung von klebenden Filmen erforderlich, dass ein überhitzter Dampf oder ein "gasförmiges Gemisch", das einen überhitzten Dampf enthält (nachstehend als Dampf-Gas-Gemisch bezeichnet), durch das durchlässige Tragmedium bzw. die Siebe der Vorrichtung in geregelter Weise nach oben hindurchgeführt wird.
Das Dampf-Gas-Gemisch enthält :
1. ein Gas, das im Sinne der Erfindung und der Ansprüche ein im wesentlichen inertes Gas bedeutet, das als Träger für den agglomerierenden Dampf dient und den behandelten Feststoffen Wärme zuführt und vorzugsweise auch die mechanische Energie liefert, die notwendig ist, um das Bett aus Feststoffen zu fluidisieren oder so ausreichend zu bewegen, dass die Feststoffteilchen im Bett teilweise suspendiert und dispergiert werden. In den meisten Fällen ist das erforderliche Gas im angewendeten Temperaturbereich nicht kondensierbar und auch dem zu behandelnden Material gegenüber inert.
2. Dampf, der auf den Oberflächen der zu agglomerierenden Teilchen im angewendeten Temperaturbereich kondensierbar oder absorbierbar ist und, wenn er auf diese Weise auf den Oberflächen kondensiert und/oder absorbiert wird, zur Bildung von klebenden Filmen führt, so dass die Teilchen aneinander haften. Der Dampf wird in das Gas unter Bildung eines Gas-Dampf-Verhältnisses eingeführt, das im angewendeten Temperaturbereich zu einer Oberflächenkondensation und/oder-absorption des Dampfes auf den Teilchen in der oberen Zone bzw. den oberen Schichten des Bettes der bewegten Teilchen führt.
Im Rahmen der Erfindung und der Ansprüche besteht das "Dampf-Gas-Gemisch" entweder nur aus kondensierbaren Dämpfen im überhitzten Zustand oder aus überhitzten und kondensierbaren Dämpfen im Gemisch mit dem im wesentlichen nicht kondensierbaren Trägergas.
Der in der Erfindung gebrauchte Ausdruck"Fluidisierung"ist in seinem weitesten Sinne zu verstehen und soll nicht nur den Zustand bzw. die Bedingung beschreiben, die in der Verfahrenstechnik als"Fluidisierung"von pulverförmigen Feststoffen bekannt ist, sondern auch einen Zustand, in welchem die Feststoffteilchen in dem gasförmigen Gemisch durch mechanische Bewegung oder sonstige Mittel teilweise soweit suspendiert werden, als notwendig ist, um sie auf gleiche Weise zum Fliessen zu bringen wie eine Flüssigkeit.
Das überhitzte Dampf-Gas-Gemisch, das durch den Kanal-3M--eingeleitet wird, strömt durch das durchlässige Tragmedium bzw. Sieb --108-- und durch das darüberliegende bewegte Bettnach oben und wird zu Beginn auf einer Temperatur gehalten, die beträchtlich oberhalb des Taupunktes (der Sättigungstemperatur) des verwendeten Dampf-Gas-Gemisches liegt, wie sich aus den in den tieferstehenden Beispielen angegebenen Temperaturbereichen ergibt.
Beim Aufwärtsströmen des Dampf-Gas-Gemisches wird die Überhitzungswärme von der untersten Schicht des Bettes aus fluidisiertem Pulver unterhalb der Linie --A-- aufgenommen und erwärmt dasselbe, bis nach Ableitung der Überhitzungswärme eine Kondensation im oberen Teil des bewegten Bettes, vorzugsweise in einer Schicht stattfindet, deren Dicke ein Mehrfaches der Dicke der trockenen Unterschicht beträgt. Das Kondensat auf den Oberflächen der Teilchen führt dazu, dass diese Oberflächen erweichen und haftfähig werden, so dass die Agglomerierung in der oberen Zone mit der raschen Bewegung und Dispersion der Teilchen fortschreitet, die durch die fortgesetzte Fluidisierung des bewegten Materialbettes erreicht wird.
Vorzugsweise liegt die Überhitzungstemperatur des Dampfes genügend hoch über dem Sättigungspunkt des Dampf-Gas-Gemisches, um eine Kondensation und/oder Absorption des Agglomerierungsdampfes nahe oder auf dem porösen Medium oder Sieb zu verhindern.
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Vorrichtung samt dem durchlässigen Tragmedium bzw. den Sieben unterstützt, wobei die Vibration in einer Richtung erfolgt, die eine Resultierende aus zwei Kräften darstellt, nämlich eine parallel zur Fortbewegungsrichtung und eine senkrecht zur Oberfläche des Siebes.
Wenn sich im Abschnitt-10-" bestimmte abgesonderte Pulverteilchen oder Gebilde aus mehreren, aneinanderhaftenden Teilchen mit klebenden Oberflächen in der entstehenden Dispersion von oben nach unten bewegen, treffen sie auf darunter befindliche trockene erhitzte Teilchen und nehmen eine Anzahl solcher Teilchen während ihrer
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anschliessenden allgemeinen Längsbewegung auf.
Die Erfindung sei nun an Hand der folgenden Beispiele in der nachstehenden Tabelle erläutert. Bei jedem Beispiel war die Vibrationsachse des Agglomerierungsabschnittes-10-in bezug auf die Horizontale unter einem Winkel von etwa 300 angeordnet.
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<tb>
<tb>
Agglomerierende <SEP> Vortrocknungsstufe <SEP> Trocknungs- <SEP> und <SEP> Kühlstufe <SEP>
<tb> Agglomerierungsabschnitt <SEP> Vortrocknungsabschnitt <SEP> Trocknungsabschnitt <SEP> Kühlungsabschnitt
<tb> Temp. <SEP> Strömungsdes <SEP> geschwin- <SEP> Strömungsge- <SEP> Stromungsge- <SEP> StromungsgeFrequenz <SEP> Luft-nassen <SEP> digkeit <SEP> schwindigkeit <SEP> Frequenz <SEP> schwindigkeit <SEP> schwindigkcit
<tb> Beispiel <SEP> Amplitude <SEP> (Zyklen <SEP> temp. <SEP> Kolbens <SEP> d. <SEP> Luft. <SEP> Lufttemp. <SEP> der <SEP> lift, <SEP> Amplitude <SEP> (Zyklen <SEP> Lufttemp. <SEP> der <SEP> Luft, <SEP> htfttemp. <SEP> der <SEP> Luft,
<tb> Nr.
<SEP> Produit <SEP> con <SEP> je <SEP> min) <SEP> C <SEP> C <SEP> m/min <SEP> @) <SEP> C <SEP> m/min <SEP> @) <SEP> cm <SEP> je <SEP> min) <SEP> C <SEP> m/min <SEP> @) <SEP> C <SEP> m/min <SEP> @)
<tb> 75% <SEP> Rohrzucker
<tb> 1 <SEP> 25% <SEP> Maisstärke-1, <SEP> 27 <SEP> 780 <SEP> 102 <SEP> 68 <SEP> 73 <SEP> 107 <SEP> 61 <SEP> 0.
<SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 52 <SEP> 38 <SEP> 41
<tb> sirup <SEP> -Feststoffe <SEP>
<tb> 2 <SEP> Rohzucker <SEP> 0,95 <SEP> 755 <SEP> 135 <SEP> 85 <SEP> 55 <SEP> 110 <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 41
<tb> 3 <SEP> Milchersatzprodukt <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 141 <SEP> 77 <SEP> 41 <SEP> 110 <SEP> 47 <SEP> 0,64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 47 <SEP> 38 <SEP> 46
<tb> 4 <SEP> Staubzucker <SEP> 1,11 <SEP> 775 <SEP> 131 <SEP> 84 <SEP> 52 <SEP> 112 <SEP> 40 <SEP> 0,64 <SEP> 770 <SEP> 149 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 46
<tb> 5 <SEP> Hühnerbrühepülver <SEP> 0,95 <SEP> 755 <SEP> 132 <SEP> 93 <SEP> 64 <SEP> 110 <SEP> 70 <SEP> 0,31 <SEP> 390 <SEP> 143 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 35
<tb> 6 <SEP> CaW-Milcher-0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 124 <SEP> 77 <SEP> 32 <SEP> 110 <SEP> 46 <SEP> 0,
<SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 44 <SEP> 59 <SEP> 44
<tb> satzprodukt
<tb> Künstlicher <SEP> Süss-
<tb> 7 <SEP> stoff <SEP> in <SEP> Pulver- <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 113 <SEP> 70 <SEP> 70 <SEP> 121 <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 121 <SEP> 32 <SEP> 38 <SEP> 32
<tb> form <SEP> fur <SEP> Getränke
<tb>
*) Oberflächengeschwindigkeit oberhalb des Materialbettes in m/min
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Process for agglomerating powdery material
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Thus, according to the invention, a bed of powdery material is brought into contact with an agglomerating atmosphere, whereby the particles become sticky. The particles are continuously passed through the bed. The spent agglomerating atmosphere is collected or withdrawn after it has been brought into contact with the particles. Water vapor, which is condensable on the particles, is then added to the collected gas, which is then reheated and passed through the bed again.
In carrying out the method according to the invention, an agglomeration section which is physically separated from a drying section and independent vibrators are used for each section, whereby the speed and the residence time in each section can be regulated independently.
The advantages of the invention emerge from the following description and claims and the attached drawings, in which a preferred embodiment of a device for carrying out the method according to the invention is explained in more detail using an example.
In the drawings, FIG. 1 shows an agglomerator suitable for the method according to the invention in a side view. FIG. 2 shows a vertical section through the agglomerator part of the device on a larger scale. FIG. 3 is a flow diagram and FIG. 4 is a flow diagram of the method according to the invention.
The term "agglomeration" as used in the description means the formation of tufts or piles of relatively small individual particles, with adhesive films being produced on the surfaces of the individual particles and the particles being brought together at their points of contact to form a highly porous network, whereupon finally, the excess moisture is removed from the voids between the particles for the purpose of solidifying the binding sites thus created. Preferably, the particles are kept in random motion with respect to one another in a fluidized bed at the time of contact.
Agglomerates produced in the manner described are characterized by the formation of a relatively loose, compacted, tip-like network or reticulum with a fairly high proportion of free spaces between the interconnected particles and show instant solubility or dispersibility when introduced into a liquid. They are to be clearly distinguished from balls, pellets, tablets or sintered masses, which are produced by circulation, rolling, compression and the like. The like., wherein the particles are relatively tightly compacted and strongly bonded to each other and have a smooth surface layer which is formed either from compressed material or from a material which consists of a more or less homogeneous mass or one with a dried surface layer.
In the following, the preferred embodiment of the device used for the method according to the invention is described in detail with special reference to FIGS. 1 to 4.
The device comprises two main parts: an agglomeration section - 10 - and a drying and cooling section - 12 -, as can be seen from FIG. The housing for each section can be made of sheet metal, but is preferably made of two sheet metal layers attached at a distance from one another and separated from one another by an insulating material such as foam, glass or foam plastic.
The housing of the agglomerator --10-- is supported on a base --14-- which has two pairs of longitudinally extending supports --14a and 14b- attached at a distance from one another. The dryer is supported on a base --16-- which has two longitudinally extending supports --16a and 16b-- attached at a distance from one another. A pair of laterally spaced bars is arranged on each of these supports. At the top of each carrier is a pad - 18 - made of a suitable elastic material, e.g. B. an inflated rubber bag mounted.
On the surface of each pad --18-- there are brackets --20, 21,22
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and cooling while agglomeration of the particles in the housing section 10 takes place. It can therefore be clearly seen that the agglomerator section --10-- of the device is separated from the drying and cooling section --12-- and can be moved independently of this. The housing sections are connected to one another by a suitable movable coupling, for example a suspension block.
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The housing sections - 10 and 12 - are given a vibrating movement with the same adjustable vibrators of any design, e.g. B. with motor-driven vibrators -34 and 36-. Each of the vibrators --34 and 36-- is mounted on a base --38-- which is connected to a motor frame --42-- via a pivot pin --40--. The pad --38-- can be adjusted with a screw --44-, which changes the speed of a belt --46-- that runs between a pulley of variable diameter on the motor and a shaft - 48-- the Connection establishes which shaft --48-- carries an eccentric weight --50--. Each shaft --48 - is rotatably mounted on one of the rails.
If you change the speed of each shaft --48-- by adjusting the screw --44--, the vibration frequency communicated to each housing section by the weights SO-- also changes accordingly. From this it can be seen that by adjusting the size of each weight --50-- and the relative size of the pulleys over which the belts --46-- are pulled, you can control both the amplitude and the frequency of the vibrating movement given to each housing section and can choose independently.
In the context of the invention it was found that for most purposes, larger amplitudes and higher frequencies should be used for the agglomerator section --10-- than for the drying and cooling section --12--.
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Large number of horizontally arranged sieves --74-- extending in the longitudinal direction. Heated drying gas is supplied through channels --76 - and cooling gas through channels - 78 and 80. All channels are connected to sections 10 and 12 by movable couplings. The sieves - 74-- extend over the entire section --12-- up to an outlet pipe --82--.
Medium-sized particles that fall through the sieves --74-- are emptied through a channel -84--. Fine particles are carried upwards and sucked out with the air drawn off through the duct --72--.
The speed at which the air is removed through the channel -72- is preferably the same as the feed speed through the channel -80-. Preferably there are plates -86 and 88- vertically arranged in the dryer -12-, each of which has unidirectional upper and lower parts arranged on opposite sides of one of the screens -74- to separate the drying and cooling gases from each other.
The agglomerator section --10-- is described below. This comprises a (in cross-section) semi-cylindrical hood --90-- and a right-angled container --94-- with side walls --92--. The container --94-- and the walls --92-- consist of two sheet metal layers attached at a distance from each other, which are separated from each other by a suitable insulating material --96--, e.g. B. foam material --96--, e.g. B. foam material or foam plastic, are separated. In the event that the gas
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channel (s.
1 and 2) a product inlet channel --100-- is provided, which has a multi-wing rotary sluice --102-- for introducing the powdery material to be agglomerated --104--.
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the filling channel --106-- material trickling downwards arrives at an agglomeration sieve --108--. A horizontal pre-drying screen-110- is arranged next to the agglomerator screen --108 -.
A partition with upper and lower parts --112a and 112b - (Fig. 2), which serves to separate the agglomeration gas introduced through opening --130-- and the predrying gas introduced through opening --150-- to hold is arranged in the vertical direction and transversely to the agglomerator. The sections --112a and 112b - of this partition are movable in the longitudinal direction, i. H. to the right or left in FIG. 2, whereby the length of the agglomeration chamber located on the right can be varied. In most cases, part of the agglomerator screen extends into the pre-drying section and comprises part of it.
At the downstream or discharge end of the screen --110-- a discharge chute --114-- is arranged, which extends through a pipe socket which is used to convey freshly agglomerated material to the drying section -12--.
The screens - 108 and 110 - can be a variety of longitudinally extending parallel ones
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is in turn equipped with a heating device --136 - and a device for supplying a condensable agglomeration fluid, e.g. B. connected to a chamber --138--, into which steam or some other condensable fluid medium is blown. The steam can be introduced through a channel --140--. It can be clearly seen that the flowing mixture is drawn off through the channel --99-- and passed through a channel --144-- of a cleaning device, e.g.
B. a cyclone separator 146 is supplied. The gas is then reintroduced into the process through chamber --138 - and heater --136 - and reintroduced through opening --130--. In this way, significant savings can be achieved, since losses of powdery material and heating gas are avoided. To the lower one
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--10-- connected below channel - 150--.
At the beginning of the working cycle, the vibrators --34 and 36 - are put into operation and set so that they generate vibration with the required frequency and stroke length. Then through the channels --76 and 150--, which are connected to a heating device --151--, a drying gas, e.g. B. hot air introduced. Cooling gas is then introduced through channels 78 and 80. The agglomerating steam-gas mixture is introduced through the channel --134 -. By changing the mass of the eccentric weight --50 - the amplitude of the vibration can be changed. By changing the rotational speed of the shaft --48-- both the frequency and the amplitude of the shaking movement can be changed.
A change in the pressure of the air in the cushions --18 - can also be used to regulate the frequency and stroke length. It is preferable to work a little below the natural frequency of the system of the two units --10 and 12 - in order to avoid excessive vibration when accelerating or braking the motor. In general, increasing the frequency or amplitude will move the particles through the device more rapidly. In any case, to achieve optimal product properties, it has been found to be advantageous to regulate both the frequency and the amplitude. The angle of vibration is generally between about 20 and 500 with respect to the horizontal, but a range between 30 and 450 is often preferred.
To initiate the working process, the rotary sluice -102- is put into operation, causing the powdery material to be agglomerated -104- to fall down onto the sieve -108-. Dry hot air is introduced through channel --150-- and an agglomerating atmosphere through line --134--. When the powdery material trickles down onto the sieve --108--, this material first reaches the right-hand end of the agglomerating sieve --108--. The particles are placed in a state of random vibration, creating a fluidized bed --160--, one part of which consists of a mixture of agglomerated particles and non-agglomerated particles above a line labeled --A--.
Below the line-A- is a part which mainly consists of non-agglomerated particles. Beyond a line marked with --B-- the fluid bed exists almost entirely. from agglomerated bodies or tufts. As the drawings show, these agglomerated bodies migrate to the left and via the discharge chute --114 - into the drying and cooling section - 12--.
The method according to the invention enables the production of agglomerates of completely uniform size and quality. In addition, the agglomerates can be conveyed through sections 10 and 12 at different speeds, depending on how long or how intensively the agglomerates are to be kept in contact with moisture or with the drying and cooling gases. In addition, significant savings can be achieved by reusing the used steam-gas mixture.
As can also be seen from Fig. 3, the outlet channels -68, 70, 72 and 98- connected to the upper part of the agglomerator section -10- and the drying section -12- are connected to one another by a channel -162- , which is connected to a cyclone separator --164--.
The collected gas is drawn off by a fan --166--, which keeps the pressure in the cyclone --164-- and agglomerator --10-- and in the dryer --12-- somewhat under atmospheric pressure. The solids collected in the cyclone --164 - are drawn off by a rotary valve --168--. The particles coming out of the cyclone separator -164- are then brought together with the material from the cyclone separator -146- to a product hopper -172-. As is clear from Fig. 3, the powdery material to be agglomerated is fed to the agglomerator together with the fine material and the remaining coarse material from the cyclone separators --164 and 146 -.
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The agglomerated product is then dried, cooled, sifted and discharged.
The agglomerates are contacted first with a heated gas and then with a cooling gas, both of which are vented to the atmosphere. The flowing mixture is led through the cyclone separator - -146--, in which it is cleaned, then through the chamber --138--, in which it is moistened with water vapor, and finally through the heating device --136--. It is then reintroduced into the agglomerator through the channel --134 -.
According to a preferred mode of operation of the method according to the invention, it is necessary for the production of adhesive films that a superheated steam or a "gaseous mixture" containing a superheated steam (hereinafter referred to as a steam-gas mixture) through the permeable support medium or the Sieves of the device is passed upwards in a regulated manner.
The steam-gas mixture contains:
1. A gas which, within the meaning of the invention and the claims, means an essentially inert gas which serves as a carrier for the agglomerating steam and supplies heat to the treated solids and preferably also supplies the mechanical energy which is necessary to make the bed To fluidize solids or to agitate them sufficiently so that the solid particles are partially suspended and dispersed in the bed. In most cases, the required gas is non-condensable in the temperature range used and is also inert to the material to be treated.
2. Vapor which is condensable or absorbable on the surfaces of the particles to be agglomerated in the temperature range used and, when it is condensed and / or absorbed in this way on the surfaces, leads to the formation of adhesive films so that the particles adhere to one another. The steam is introduced into the gas with the formation of a gas / steam ratio which, in the temperature range used, leads to surface condensation and / or absorption of the steam on the particles in the upper zone or the upper layers of the bed of moving particles.
In the context of the invention and the claims, the "vapor-gas mixture" consists either only of condensable vapors in the superheated state or of superheated and condensable vapors mixed with the essentially non-condensable carrier gas.
The term "fluidization" used in the invention is to be understood in its broadest sense and is intended not only to describe the state or condition which is known in process engineering as "fluidization" of pulverulent solids, but also a state in which the Solid particles are partially suspended in the gaseous mixture by mechanical agitation or other means to the extent necessary to make them flow in the same way as a liquid.
The superheated steam-gas mixture, which is introduced through the channel-3M -, flows through the permeable support medium or sieve --108 - and through the moving bed above and is initially kept at a temperature which is considerable above the dew point (the saturation temperature) of the steam-gas mixture used, as can be seen from the temperature ranges given in the examples below.
When the steam-gas mixture flows upwards, the superheating heat is absorbed by the bottom layer of the bed of fluidized powder below the line --A-- and heats it until, after the superheating heat has been dissipated, condensation in the upper part of the moving bed, preferably in one Layer takes place, the thickness of which is several times the thickness of the dry underlayer. The condensate on the surfaces of the particles causes these surfaces to soften and become adherent, so that agglomeration in the upper zone proceeds with the rapid movement and dispersion of the particles achieved by the continued fluidization of the moving bed of material.
The superheating temperature of the steam is preferably sufficiently high above the saturation point of the steam-gas mixture in order to prevent condensation and / or absorption of the agglomeration steam close to or on the porous medium or sieve.
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Device together with the permeable support medium or the sieves are supported, the vibration taking place in a direction which represents a resultant of two forces, namely one parallel to the direction of movement and one perpendicular to the surface of the sieve.
When in section-10- "certain segregated powder particles or structures of several, adhering particles with adhesive surfaces move from top to bottom in the resulting dispersion, they encounter dry heated particles below and take a number of such particles during their
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subsequent general longitudinal movement.
The invention will now be explained with reference to the following examples in the table below. In each example, the vibration axis of the agglomeration section-10-was arranged at an angle of approximately 300 with respect to the horizontal.
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<tb>
<tb>
Agglomerating <SEP> pre-drying stage <SEP> drying <SEP> and <SEP> cooling stage <SEP>
<tb> agglomeration section <SEP> pre-drying section <SEP> drying section <SEP> cooling section
<tb> Temp. <SEP> flow of <SEP> speed <SEP> flow <SEP> flow <SEP> flow frequency <SEP> air-wet <SEP> speed <SEP> speed <SEP> frequency <SEP> speed <SEP> dizziness
<tb> Example <SEP> amplitude <SEP> (cycles <SEP> temp. <SEP> piston <SEP> d. <SEP> air. <SEP> air temperature <SEP> of the <SEP> lift, <SEP> amplitude <SEP> (cycles <SEP> air temp. <SEP> of the <SEP> air, <SEP> htfttemp. <SEP> of the <SEP> air,
<tb> No.
<SEP> Produit <SEP> con <SEP> each <SEP> min) <SEP> C <SEP> C <SEP> m / min <SEP> @) <SEP> C <SEP> m / min <SEP> @ ) <SEP> cm <SEP> each <SEP> min) <SEP> C <SEP> m / min <SEP> @) <SEP> C <SEP> m / min <SEP> @)
<tb> 75% <SEP> cane sugar
<tb> 1 <SEP> 25% <SEP> corn starch-1, <SEP> 27 <SEP> 780 <SEP> 102 <SEP> 68 <SEP> 73 <SEP> 107 <SEP> 61 <SEP> 0.
<SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 52 <SEP> 38 <SEP> 41
<tb> syrup <SEP> - solids <SEP>
<tb> 2 <SEP> raw sugar <SEP> 0.95 <SEP> 755 <SEP> 135 <SEP> 85 <SEP> 55 <SEP> 110 <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 41
<tb> 3 <SEP> milk substitute product <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 141 <SEP> 77 <SEP> 41 <SEP> 110 <SEP> 47 <SEP> 0.64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 47 <SEP> 38 <SEP> 46
<tb> 4 <SEP> Icing sugar <SEP> 1.11 <SEP> 775 <SEP> 131 <SEP> 84 <SEP> 52 <SEP> 112 <SEP> 40 <SEP> 0.64 <SEP> 770 <SEP > 149 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 46
<tb> 5 <SEP> Chicken broth powder <SEP> 0.95 <SEP> 755 <SEP> 132 <SEP> 93 <SEP> 64 <SEP> 110 <SEP> 70 <SEP> 0.31 <SEP> 390 <SEP > 143 <SEP> 44 <SEP> 38 <SEP> 35
<tb> 6 <SEP> CaW-Milcher-0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 124 <SEP> 77 <SEP> 32 <SEP> 110 <SEP> 46 <SEP> 0,
<SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 135 <SEP> 44 <SEP> 59 <SEP> 44
<tb> set product
<tb> Artificial <SEP> Sweet
<tb> 7 <SEP> substance <SEP> in <SEP> powder <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 755 <SEP> 113 <SEP> 70 <SEP> 70 <SEP> 121 <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP> 770 <SEP> 121 <SEP> 32 <SEP> 38 <SEP> 32
<tb> form <SEP> for <SEP> drinks
<tb>
*) Surface speed above the material bed in m / min