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Einrichtung zum Trocknen von Festkörperteilchen Das Patent betrifft eine Einrichtung zum Trocknen von Festkörperteilchen durch Inberührungbrin- gen von Gasen und/oder Dämpfen mit einer aus Festkörperteilchen bestehenden Schicht.
Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen Gas oder Dämpfe mit wirbelfähigen Feststoffen durch Anwendung einer Wirbelschicht miteinander in Berührung gebracht werden, um die Feststoffe zu trocknen. Hierbei wird das zu trocknende Gut durch erwärmte trockene Luft aufgewirbelt und während des ganzen Trockenprozesses in aufgewirbeltem Zustand gehalten.
Bei dieser bekannten Einrichtung wird angestrebt, die Wirbelschicht frei von Kanälen zu halten. Dies gelingt jedoch in vielen Fällen nicht, so dass als Nachteil ungleichmässige Erwärmungen und überhitzungen des Trockengutes auftreten.
Es ist schon mit anderen Einrichtungen versucht worden, durch Anwendung von Rührern und von leit- blechähnlichen Einbauten die Ausbildung von Kanälen in der Wirbelschicht zu vermeiden oder zu stören. Diese derart ausgebildeten Einrichtungen versagen jedoch häufig. Wenn z.
B. der aufgewirbelte Feststoff nicht abriebfest ist, so wird der Feststoff leicht auf eine unzulässig kleine Korngrösse zerrieben; wenn er zum Kleben oder Verfilzen neigt, so verkleben die Einbauten oder die Schicht verfilzt. In vielen Fällen, bei denen es sich darum handelt, klebrige Feststoffe oder abriebempfindliche Güter zu trocknen, können daher diese Einrichtungen nicht angewendet werden.
Die Einrichtung nach der Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile. Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Raum für die Aufnahme der Festkörperteilchen mit einem mit ringförmigen Kammern versehenen Unterteil sowie eine Verteilvorrichtung für die Zufuhr von Gasen und/ oder Dämpfen mit mehreren Anschlüssen besitzt, die über Leitungen mit von einem Steuerorgan gesteuerten Unterbrecherventilen mit den Kammern verbunden sind. Die Festkörperteilchen können in griessiger, körniger, pulverförmiger oder kristalliner Form vorliegen.
Ihre Grösse liegt im allgemeinen zwischen etwa 1 @, und etwa 5 mm. Diese Grenzen können gegebenenfalls auch unter- oder überschritten werden. So können in manchen Fällen auch Festkörperteilchen mit einem Durchmesser von etwa 10 mm in Betracht kommen. Die Festkörperteilchen können hinsichtlich ihrer Grösse im wesentlichen von einheitlicher Zusammensetzung sein.
Es können aber auch mit besonderem Vorteil Festkörperteilchen uneinheitlicher Grösse mit der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Einrichtung getrocknet werden. Als Gase können alle solchen Gase verwendet werden, die das zu trocknende Produkt nicht schädlich beeinflussen, wie z. B. Luft oder Stickstoff. Als Dampf kann beispielsweise überhitzter Wasserdampf in Betracht kommen.
Es können auch Gemische von Gasen und Dämpfen, wie z. B. Luft-Wasserdampf-Gemische verwendet werden. Die Wahl des Gases bzw. Dampfes hängt ab von den Forderungen, die an die Trocknung im Hinblick auf das zu trocknende Gut und den Dampfdruck der aus dem Gut zu entfernenden Flüssigkeit gestellt werden müssen.
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Das wirtschaftlichste Trockengas ist die Luft. Sollen sauerstoffempfindliche Produkte getrocknet werden, so verwendet man ein Inertgas, z. B. Stickstoff.
Ob für den Trockenprozess ein Gas oder ein Gemisch aus Gasen und Dämpfen verwendet wird, hängt von den speziellen Forderungen, die jeweils an den Trocknungsprozess gestellt werden, ab.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann bei in weiten Grenzen liegenden Trocknungstemperaturen arbeiten. So können beispielsweise Temperaturen bis zu etwa 800o C in Betracht kommen. Die Trocknung bei hohen Temperaturen geht wegen des höheren Dampfdruckes der abzutrennenden Flüssigkeit schneller vor sich als bei niedrigen Temperaturen. Die Temperatur, bei welcher in einem bestimmten Fall getrocknet wird, hängt von der Wärmeempfindlichkeit der Produkte ab, aber auch von den technischen Gegebenheiten, d. h. ob z. B.
Dampf von 130 C zur Verfügung steht, mit welchem Luft aufgeheizt wird, oder ob Abgase von mehreren hundert Grad Celsius für die Trocknung verwendet werden sollen. Handelt es sich um die Trocknung sehr temperaturempfindlicher Produkte, so kann man das Trocknen auch bei Temperaturen zwischen 0 und 30 C und selbst bei Temperaturen unter 0 C durchführen.
Das Trocknen kann bei Normaldruck erfolgen. In manchen Fällen ist aber auch die Anwendung höherer Drücke, z. B. solche von etwa 10 atü, möglich.
Zufolge des erzielten innigen Kontaktes zwischen Feststoffteilchen und Gasen und/oder Dämpfen wird eine einwandfreie und gleichmässige Trocknung der Festkörperteilchen erreicht. Insbesondere können auch Stoffe getrocknet werden, die besonders abriebempfindlich sind.
Die Geschwindigkeiten, mit denen die Gase bzw. die Dämpfe um die Festkörperteilchen streichen, liegen im allgemeinen zwischen etwa 0,3 und etwa 5 m pro Sekunde. Es ist in manchen Fällen möglich, die Geschwindigkeiten auch über den vorgenannten Wert von 5 m pro Sekunde zu erhöhen.
Die im Einzelfall zur Anwendung kommenden Geschwindigkeiten sind im wesentlichen abhängig von den physikalischen Besonderheiten der zu trocknenden Festkörperteilchen, z. B. von ihrer Grösse, von ihrer Form (Nadeln oder Kugeln) und von ihrer Klebrigkeit.
Trotz der hohen Geschwindigkeiten treten bei der mit der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Einrichtung durchgeführten Arbeitsweise entgegen den Erwartungen Verklebungen, Verfilzungen und Zerreiben der Festkörperteilchen nicht auf- Auch lässt sich der Austrag des Feinstanteils; der bei den bekannten Einrichtungen, die nach dem Prinzip der Wirbelschicht arbeiten, nicht zu vermeiden ist, durch eine entsprechende Einstellung der Stromstösse und der Pausen ausschalten. Diese Einstellung ist ebenfalls von den physikalischen Besonderheiten der Festkörperteilchen abhängig. Die zwischen den Unterbrechungen zugeführten Gase und/oder Dämpfe werden so dosiert, dass das Festgut bis nahe an den Wirbelpunkt aufgebläht wird.
Diese Dosierung kann von jedem Fachmann ohne weiteres vorgenommen werden. Dabei ist vorteilhaft, die Dosierung so vorzunehmen, dass die der Schicht zugeführten Gas- und/oder Dampfmengen während der Dauer eines Strömungsstosses mindestens annähernd konstant sind.
Man kann bei der Durchführung des Trocknens auch so vorgehen, dass der Strom der Gase und/oder Dämpfe nach jeder Unterbrechung die Eintrittsstelle oder die Eintrittsstellen wechselt. Hierdurch werden in Verbindung mit der stossweisen Strömung Kanalbildungen auch dann mit Sicherheit vermieden, wenn es sich um die Trocknung besonders schwierigen Fest- körpermaterials handelt.
Weiterhin lässt sich durch Variieren der Dauer der Strömungsstösse oder durch Verändern der Pausenlänge die Arbeitsweise allen Besonderheiten der Feststoffteilchen anpassen ; diese Variierungsmöglich- keiten sind insbesondere deswegen von besonderem Vorteil, weil sich die Eigenschaften der Festkörperteilchen während des Trocknungsvorganges je nach der Art des Gutes gegebenenfalls wesentlich ändern, so dass eine Anpassung der Arbeitsweise erforderlich ist. So kann z.
B. im Anfangsstadium der Trocknung mit grösserem Mengenstrom der Gase und/oder Dämpfe und mit kürzeren Pausen gefahren werden als gegen Ende der Trockenoperation, wobei die Ver- änderungen des Mengestromes, der Strömungszeit und der Pausen in Abhängigkeit von den durch die Trocknung sich ändernden Eigenschaften der Festkörperschicht oder von denen der Abgase gesteuert werden können.
Es können im allgemeinen die Pausen zwischen etwa 0,7 Sekunden und etwa 6 Minuten, die Stoss- zeiten zwischen etwa 0,3 Sekunden und etwa 3 Sekunden liegen. Die Dauer der Pausen und der Stoss- zeit sind im wesentlichen abhängig von der Art des zu trocknenden Produktes, von dem beim Trocknen zu erfüllenden Bedingungen und von der Grösse des Trockners. Diese Daten können jeweils in jedem Einzelfall vom Fachmann festgelegt werden.
Im allgemeinen ist ein Stossüberdruck von etwa 300 mm bis etwa 800 mm Quecksilbersäule ausreichend. Bei Trocknung von stark klebrigen Produkten, die sich in die Einrichtung setzen und dort dabei zusammenbacken, kann ein Stossüberdruck von 3 atü und mehr erforderlich sein, um das zusammengebackene Produkt wieder aufzubrechen.
Besonders gut eignet sich die Einrichtung zum Trocknen von Arzneimitteln, z. B. von paraaminosa- licylsaurem Natrium, Acetylsalicylsäure, N(4-methyl- benzolsulfonyl)-N'-(n-butyl)-harnstoff, p-Toluolsulfo- namid, Phenyl-dimethyl-pyrazolon-methylaminome- than-sulfonsaures Natrium, Procain etc.
Anschliessend sollen Ausführungsformen der er- findungsgemäss vorgeschlagenen Einrichtung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert werden.
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Fig. 1 stellt einen Vertikalschnitt durch eine Trocknungseinrichtung gemäss der Erfindung dar.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausbildung eines Teiles der Einrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Trocknungseinrichtung.
Die Einrichtung gemäss Fig. 1 besitzt einen konisch ausgebildeten Raum 1 zur Aufnahme der Fest körperschicht. In ihrem mittleren Teil 2 ist die Einrichtung stärker konisch zu einem Grobaschneider erweitert. Dieser Teil 2 ist mit einem Füllstutzen 3 versehen. Das anschliessend eingezogene Oberteil 4 schliesst an einen Staubkasten 5 an, der mit dem Filter 6 verbunden ist. Die Zufuhr der Gase und/oder Dämpfe erfolgt über eine Verteilvorrichtung 7 mit mehreren Anschlüssen 8, 9, 10, 11, 12, und über von einem Steuerorgan 13, z.
B. einer elektrischen Programmschaltwalze, gesteuerte Unterbrecherven- tile 14, 15, 16, 17, 18, z. B. an sich bekannte Magnetventile. Es ist weiterhin ein mit der Verteilungs- vorrichtung über Leitungen 19, 20, 21, 22, 23 verbundener Verteilungs- und Entleerungsboden vorgesehen. Dieser Boden ist aus ringförmigen übereinanderliegenden Kammern 24, 25, 26, 27, 28, in die die Leitungen 19, 20, 21, 22, 23 tangential einmünden, und einem Abschlussdeckel 29 zusammengesetzt.
Die Einrichtung gemäss Fig. 1 kann durch Leit- bleche 30 gemäss Fig. 2 in den Schlitzen zwischen den Kammern 24, 25, 26, 27, 28 und/oder durch eine um das Filter 6 gelegte Haube 31 mit Abgasstutzen 32 ergänzt werden.
Zum Trocknen sauerstoffempfindlicher Produkte unter Verwendung eines Inertgases, wie z. B. Stickstoff, als Trockengas wird das Gas aus der Einrichtung über einen Abscheider (nicht dargestellt), z. B. einen Kieselgeladsorber, geleitet, um das Inertgas von der Feuchtigkeit zu trennen. Hierauf wird das Gas wieder von einem nicht dargestellten Gebläse angesaugt, aufgeheizt und wieder der Einrichtung zugeführt. Man kann auch Abgase von Heizungen und Gasmotoren als Trockengas verwenden.
Der Raum 1 für die Aufnahme der Festkörperteilchen hat in Fig. 1 konische Form. Er kann aber auch zylindrisch ausgebildet sein. Die zylindrische Form wird insbesondere dann angewandt, wenn eine vertikale Durchmischung unerwünscht ist, wie z. B. beim kontinuierlichen Trocknen. Beim chargenweisen Trocknen ist, um ein gleichmässig getrocknetes Produkt zu erhalten, eine vertikale Durchmischung erwünscht. In diesem Fall ist es zweckmässig, den Trockner konisch zu gestalten. Aus strömungstechnischen Gründen ist es unzweckmässig, den Konus- Öffnungswinkel grösser als 20,) auszuführen.
Durch den Füllstutzen 3 wird bei Inbetriebnahme der Feststoff eingebracht. Das Steuerorgan 13 wird so eingestellt, dass die Gas- oder Dampfmenge, die während einer öffungsperiode über eines der Ventile 14 bis 18, eine dazugehörige Leitung und eine dazugehörige Kammer in den Raum 1, der die Festkör- perteilchen enthält, einströmt, gerade ausreicht, um die Festkörperteilchen bis nahe an den Wirbelpunkt aufzublähen. Nach Einstellung der Öffnungsfolge der Ventile 14 bis 18 und der Pausen zwischen den öff- nungen ist die Einrichtung betriebsbereit.
Während des Betriebes kann die Einstellung der Öffnungszeiten, der Pausen und derDurchflussmengen z. B. durch ein Schauglas (nicht dargestellt) kontrolliert werden. Das Schauglas wird zweckmässigerweise am Füllstutzen 3 angebracht, so dass die Oberfläche des Schüttgutes einwandfrei zu beobachten ist. DieEin- stellung des Steuerorgans 13 kann jederzeit während des Betriebes geändert werden, wenn es der Ablauf des Prozesses, z. B. die Änderung der Stoffeigenschaften, erforderlich macht.
Die Einstellung ist richtig, wenn die Festkörperschicht von den Gasen oder Dämpfen bis nahe an den Wirbelpunkt aufgebläht wird und hierauf in den Strömungspausen ganz oder annähernd auf Schütthöhe sinkt. Bei dieser Einstellung führt die Schicht eine atmende Bewegung aus. Die Einstellungen an dem Steuerorgan 13 können auch so vorgenommen werden, dass der Durchfluss der Gase und/oder Dämpfe zwischen zwei Strömungs- stössen unvollständig gedrosselt ist. Dadurch wird ein langsameres Zusammensinken der aufgeblähten Festkörperschicht oder eine Begrenzung des Zusammensinkens erreicht.
Dabei ist darauf zu achten, dass die Strömung so eingestellt wird, dass die Schicht der Festkörperteilchen bis nahe auf Schütthöhe zusammensinkt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich um die Trocknung von klebrigem Gut handelt.
Beim Trocknen von manchen Stoffen, insbesondere von besonders abriebempfindlichen Stoffen ist es zweckmässig, die Pausen, d. h. die Zeit, die zwischen dem Schliessen des einen Ventils und dem öffnen des nächsten Ventils liegt, bis zu einigen Minuten, z. B. bis zu etwa 6 Minuten, auszudehnen. Während dieser Pause wird über den Verteilungs- und Entleerungsboden, und zwar möglichst gleich- mässig verteilt, das zum Trocknen bestimmte Gas und/oder der Dampf eingeblasen.
Dabei hält man im allgemeinen die Strömung klein, zweckmässig so klein, dass der Feinstanteil nicht oder allenfalls in einem praktisch bedeutungslosen Ausmass ausgetragen wird. Gegebenenfalls wird für diese schonende Trocknung eine etwas längere Trockenzeit erforderlich, die jeweils von der Art der Festkörperteilchen abhängig ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung. Hierbei sind zusätzlich eine kontinuierlich arbeitende Eintrag- und Dosiervorrichtung 33 im Oberteil 34 der Einrichtung vorgesehen sowie eine kontinuierlich oder periodisch arbeitende Austragsvorrichtung 35 im Unterteil 36 der Einrichtung. Durch diese zusätzlichen Vorrichtungen kann die Betriebsweise der Einrichtung kontinuierlich gestaltet werden. Man kann dabei die Austragsvorrichtung 35 lediglich zum Entleeren benutzen und den kontinuierlichen Austrag mittels eines überlaufes 37 vornehmen.
Diese Ein-
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richtung besitzt nur zwei Kammern 38 und 39 am Boden, in die die Leitungen 40 und 41, versehen mit vom Steuerorgan 13 gesteuerten Unterbrecherventilen 42 und 43, von der Verteilervorrichtung 7 einmünden.