CH673965A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Prozesse in der chemischen Industrie, in der Land- und Nahrungsgüterwirtschaft und in der Grundstoffindustrie, bei denen Wirbelschichtapparate zur Granulation, Trocknung, Kühlung oder Reaktionsführung von fluidisierten Schüttgütern eingesetzt werden.

Es ist bekannt, dass bei Wirbelschichtprozessen, bei denen ein Schüttgut durch einen durchströmenden Gasstrom fluidisiert wird, durch den Abrieb, den Austrag des Feinkorns und mögliche prozessbedingte Staubzuführungen, immer ein Staubaustrag aus der Schicht erfolgt. Ausserdem werden durch Prallwirkung auch grössere Körner aus der Schicht sporadisch mit ausgetragen.

Bleibt dieser Austrag unberücksichtigt, so führt er zu Verlusten an Einsatzstoffen und beeinträchtigt die Umweltbedingungen durch den Austritt staubhaltiger Abluft in die Umgebung. Bei Kreislauffahrweise entstehen erhebliche Erosionsprobleme am Lüfter. Deshalb wurden bisher die Staubausträge aus der Anlage vermieden, indem im Wirbelschichtsapparat oberhalb der Schicht eine grössere Beruhigungszone mit erweitertem Querschnitt und damit verringerten Luftgeschwindigkeiten angeordnet wurde und indem diesem Wirbelschichtapparat Zyklone, Elektrofilter oder Nassabscheider einzeln oder in Kombination nachgeschaltet wurden.

Diese Lösungen führen jedoch zu einer erheblichen Erhö-5 hung des Anlagenvolumens. Es ist bekannt, dass das Volumen der Wirbelschicht weniger als 4% des zur Abscheidung benötigten Apparatevolumens beträgt. Ausserdem muss der abgeschiedene Staub aus Gründen der Materialökonomie wieder in die Schicht zurückgeführt werden, wozu weitere Einrichtungen und io ein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich sind.

Es wurden auch Lösungen realisiert, bei denen die Staubabscheidung im Wirbelschichtapparat selbst oberhalb der Beruhi; gungszone in Gewebefiltern verschiedener Bauart erfolgt. Die Nachteile dieser Lösung bestehen ebenfalls in einem grösseren 15 Apparatevolumen durch zusätzliche mechanische oder pneumatische Einrichtungen zur Reinigung der Filter, um den Anstieg des Druckverlustes der Filter zu begrenzen und den Staub, allerdings meist diskontinuierlich, in die Schicht zurückzuführen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Staubaustrag aus 20 dem Wirbelschichtapparat ohne Abscheidung des Staubs an einer Filterfläche zu verhindern, die Verfahrensprozessdurchführung zu intensivieren und die Installation voluminöser Abscheider innerhalb oder ausserhalb des Wirbelschichtapparates zu vermeiden.

25 Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung zu lösen ist, besteht darin, in einem Wirbelschichtapparat die mit dem Abluftstrom aus der Schicht mitgerissenen Staubteilchen und/ oder Flüssigkeitströpfchen im Raum oberhalb der Wirbelschicht durch geeignete Verfahrensschritte und Mittel aus dem Abluft-30 ström zu entfernen und in die Schicht zurückzuführen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die aus der Wirbelschicht ausgestossenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Schicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort im aufgebauten elektrischen 35 Feld aufgeladen werden, agglomerieren und in die Schicht zurückfallen. Die Agglomeration wird dadurch erreicht, dass oberhalb der Wirbelschicht eine gitterartige, unter negativer Hochspannung stehende Sprühelektrode angeordnet ist, durch die die mit Teilchen geschwängerte Abluft hindurchstreicht, 40 welche Teilchen dabei aufgeladen und an räumlich darüberliegenden geerdeten Niederschlagselektroden abgeschieden werden. Die Verfahrensdurchführung wird dadurch intensiviert,

dass der Abluftstrom in mindestens zwei, vorzugsweise in vier Teilströme aufgeteilt wird, diese einzeln bzw. paarweise gegen-45 polig aufgeladen und zwecks Agglomeration wiedervereinigt werden. Darüber hinaus kann der Raum oberhalb der Wirbelschicht in Teilräume gegliedert und in jedem Teilraum ein elektrisches Feld angeordnet sein.

Weiterhin wird das Verfahren dadurch vorteilhaft ergänzt, 50 dass durch ein Einspritzsystem und Zusatz von Salizinsäure in einer Konzentration von 0,01-0,1% der Agglomerationseffekt unterstützt wird.

Der obere Teil des Wirbelschichtapparates besteht aus elektrisch nicht leitfähigem Material oder ist mit einer durchschlagssi-55 cheren Isolation versehen. Der Abgaskanal kann auch seitlich angeordnet und durch eine netzartige, abgasdurchlässige, gleichpolige, vorzugsweise parallel zur Austrittsöffnung liegende Hochspannungselektrode abgeschottet sein, unterhalb der sich ein Auffangvolumen für das Agglomerat und eine Abführ-60 schleuse befindet.

Die Aufladung der Teilchen kann mittels Kontakt- oder Koronaaufladung erfolgen. Dabei wird dem Koronafeld der Vorrang gegeben, da in diesem die höchste Ladungsdichte und somit die grössten wirkenden Feldkräfte erzeugt werden können. 65 Für die Abscheidung der geladenen Partikel ergeben sich zwei Möglichkeiten:

1. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich nicht voneinander getrennt. Die Staub- und/oder Flüssigkeitspartikel

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werden durch negative Sprühdrähte aufgeladen und an geerde- ordneten Abluftausgang 4 den Wirbelschichtapparat. Die Appa-ten Niederschlagselektroden, die sich in unmittelbarer Nähe ratewände oberhalb der Wirbelschicht sind mit einer durchbefinden, abgeschieden. Das integrierte Auflade- und Abschei- schlagssicheren elektrisch isolierenden Schicht ausgekleidet, desystem wird in einem Abstand von 100 bis 700 mm Höhe Sprüh- und Abscheideelektroden sind mittels Isolatoren 7 im oberhalb der Wirbelschicht im Erweiterungsteil des Wirbel- 5 Wirbelschichtapparat 5 befestigt.

schichtapparates angeordnet. Die angelegte Feldstärke liegt im Fig. 4 mit den zugehörigen Schnitten A-A (Fig. 5) und B-B

Bereich 5-25 kV-cm"1 (für Luft). (Fig. 6) zeigt das Beispiel der Verwendung eines runden Wirbel-

2. Die Aufladungs- und Abscheidezone sind räumlich vonein- schichtapparates mit klassierendem Abzug für einen Granulaander getrennt. Dabei werden die Staub- und/oder Flüssigkeits- tionstrocknungsprozess eines ebenfalls weichen Produktes mit Partikel in einem negativen Koronafeld bzw. durch Kontaktauf- xo hohem Abrieb. Der Anströmboden 1 erzeugt ein sich überla-ladung aufgeladen und an darüber angeordneten geerdeten gerades radiales und axiales Strömungsprofil in der Wirbel-Niederschlagselektroden abgeschieden. Für das Koronafeld fin- Schicht. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05 bis den als Sprühelektroden dünne Drähte mit scharfen Kanten 0,5 mm. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s im freien Verwendung. Diese befinden sich in einem Abstand von 100 bis Querschnitt sind 150 mm über dem Einspritzsystem 8 die 250 mm 300 mm oberhalb der Wirbelschicht und sind netzartig angeord- is langen Aufladekanäle 9 angeordnet, wobei sich in jedem Aufla-net, wobei der Abstand der Sprühdrähte zwischen 10 bis 20 mm dekanal eine Sprühelektrode 2,3 befindet. Die angelegte nega-variieren kann. Als Abscheideelektroden dienen geerdete Plat- tive Spannung beträgt -25 kV und die positive -I-15 kV.

ten oder zweckentsprechend gestaltete Profile mit grosser Ober- Nach der Vereinigung der entgegengesetzt aufgeladenen fläche. Die Abscheideelektroden befinden sich im Erweiterungs- Teilströme kommt es zur Agglomeration der Teilchen. Durch die teil des Wirbelschichtapparates. Die angelegte Hochspannung 20 rotierende Bewegung der Strömung werden die Agglomerate an liegt im Bereich von 1 bis 50 kV. . die geerdete Apparatewand geschleudert, entladen und fallen in

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbei- die Schicht zurück. Der gereinigte Abluftstrom verlässt den spielen näher erläutert. Hierbei zeigen: Wirbelschichtapparat 5 über den Abluftkanal 4. Alle Sprühelek-

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Wirbelschichtappa- troden sind durch Isolatoren 7 im Wirbelschichtapparat 5 befe-

rates mit quadratischem Querschnitt; 25 stigt und abgesichert.

Fig. 2 den Schnitt A-A nach Fig. 1, Fig. 7 stellt einen quadratischen Wirbelschichtapparat 5 mit

Fig. 3 den Schnitt B-B nach Hg. 1; SeitlichemAbluftkanal4dar,derebenfallsfüreinenGranulie-

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Wirbelschichtappa- rungsprozess eines weichen produktes mit hohem Abrieb rate mit rundem Querschnitt; benutzt wird. Der ausgetragene Staub hat eine Körnung von 0,05

Rg. 5 den Sehn« A-A nach F.g 4; J° bis 0,5 mm.

Fig. 6 den Schnitt B-B nach Fig. 4;

Fig. 7 die schematische Darstellung eines quadratischen Der Wirbelschichtapparat 5 besteht oberhalb des Einspritzsy-

Wirbelschichtapparates mit seitlichem Abluftkanal. stems 8 aus Plast, unterhalb daneben aus Stahl und ist geerdet.

Es zeigt Fig. 1 mit den zugehörigen Schnitten A-A (Fig. 2) Die Luftgeschwindigkeit im freien Querschnitt des Wirbel-sowie B-B (Fig. 3) einen quadratischen Wirbelschichtapparat für35 schichtapparates 5 beträgt 1,2 m/s. Der Abstand der netzartigen denTrocknungsprozess eines weichen Produktes mit hohem Elektrode 2 mit einer Maschenweite von 1,2 mm von dem

Abrieb. Der ausgetragene Staub hat eine KörnungvonO, Ibis geerdeten Einspritzsystem 8 beträgt 50 mm.

0,2 mm. Die über eine Spannungsreduzierungseinrichtung 11 ange-

Bei einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s im freien Quer- legte Spannung an der Elektrode 2 gegenüber Erde beträgt schnitt ist 200 mm über der Wirbelschicht, die sich im Wirbel- 40 mindestens -15 kV. Über der Hochspannungselektrode 2 befin-schichtapparat 5 oberhalb des Anströmbodens 1 ausbildet, eine det sich ein Freiraum 10 mit einer Höhe von 600 mm, der die gitterartige, negativ geladene Sprühelektrode 2 angeordnet. Die natürliche Absatzbewegung grösserer Teilchen fördert. Dieser angelegte negative Spannung beträgt -5 kV. An dieser Sprüh- Freiraum 10 geht in einen sich allmählich verjüngenden Abluftelektrode 2 werden die Staubteilchen negativ aufgeladen. An der kanal 4 über, in dem eine weitere senkrechte netzartige Hochgeerdeten Abscheideelektrode 3 werden die Staubteilchen nie- 45 spannungselektrode 11 mit einer Maschenweite von 0,05 mm dergeschlagen und agglomeriert. angebracht ist. Diese Hochspannungselektrode 11 liegt gegen-

Durch das sich aufbauende Eigengewicht fallen die abge- über Erde an einem Potential von-50 kV. Die Staubteilchen, die schiedenen Staubteilchen in die Wirbelschicht zurück und wer- bis zur Hochspannungselektrode 11 gelangen, rutschen an ihr den mit dem Trockenprodukt ausgetragen. Mit 6 ist die Zufüh- unter dem Einfluss der Schwerkraft herunter und fallen in das rung der Hochspannung bezeichnet. Der staubfreie Abluftstrom 50 Auffangvolumen 12. Von dort gelangt das Produkt über eine verlässt über den am Kopf des Wirbelschichtapparates 5 ange- Zellenschleuse 13 zurück in die Wirbelschicht.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Behandlung von fluidisierten Schüttgütern in Wirbelschichtapparaten und Verhinderung des Staubaustrages, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Wirbelschicht ausgestossenen Schwebeteilchen in die oberhalb der Wirbelschicht befindliche beruhigte Zone des Wirbelschichtapparates gelangen, dort in einem aufgebauten elektrischen Feld aufgeladen werden, agglomerieren und in die Schicht zurückfallen.
2. 2. Verfahrennach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass oberhalb der Wirbelschicht eine gitterartige, unter negativer Hochspannung stehende Sprühelektrode (2) angeordnetist, durch die die mit Teilchen geschwängerte Abluft hindurchstreicht, welche Teilchen dabei aufgeladen und an räumlich darüberliegenden geerdeten Niederschlagselektroden (3) abgeschieden werden.
3. 3 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abluftstrom in mindestens zwei, vorzugsweise in vier Teilströme aufgeteilt wird, diese einzeln bzw. paarweise gegenpolig aufgeladen und zwecks Agglomeration wieder vereinigt werden.
4. 4. Verfahrennach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Einspritzsystem und Zusatz von Konditionierungsmitteln, wie Salizinsäure in einer Konzentration von 0,01-0,1%, der Agglomerationseffekt unterstützt wird.
5. 5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, wobei ein mit wenigstens einer Einströmöffnung und wenigstens einer Ausströmöffnung versehenes Gehäuse vorhanden ist, in welchem Gehäuse Wirbelschichten erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum oberhalb der Wirbelschicht in Teilräume gegliedert und in jedem Teilraum ein elektrisches Feld angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil des Wirbelschichtapparates aus elektrisch nicht leitfähigem Material besteht oder mit einer durchschlagsicheren Isolation versehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgaskanal seitlich angeordnet und durch eine netzartige, abgasdurchlässige, gleichpolige, vorzugsweise senkrechte und parallel zur Austrittsöffnung liegende Hochspannungselektrode (11) abgeschottet ist, unterhalb der sich ein Auffangvolumen (12) für das Agglomerat und eine Abführschleuse (13) befindet.