DE10050720A1

DE10050720A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung pulver- oder granulatförmig vorliegenden Materials

Info

Publication number: DE10050720A1
Application number: DE10050720A
Authority: DE
Inventors: Michael Witt; Thomas Kesler; Karl-Peter Farwerck; Kaspar Evertz
Original assignee: Basell Polyolefine GmbH
Current assignee: Basell Polyolefine GmbH
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2002-04-25
Also published as: WO2002030555A1; JP2004518931A; EP1330304A1; CN1630550A; WO2002030555A9; US20040093759A1; AU2002215934A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen mit Gasströmen (7, 16, 22, 23, 24) mittels eines um seine Rotationsachse (1) bewegten Körpers (2). Bei diesem Verfahren werden sukzessive die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen: DOLLAR A Zunächst wird das in Segmenten (3) des bewegten Körpers (2) vom Schüttgut durch Beaufschlagung mit Wasserdampf (22) erwärmt. Danach wird das erwärmte Schüttgut in einem oder mehreren Folgeschritten einer Luftzufuhr (23) und/oder einer Inertgaszufuhr (24) ausgesetzt. Schließlich erfolgt die Entnahme (17) des getrockneten und/oder inertisierten Schüttgutes aus den Segmenten (3) des um seine Rotationsachse (1) bewegten Körpers (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen mittels Gasströmen unter Einsatz eines um eine Rota tionsachse bewegbaren Körpers.

Bei vielen technischen Prozessen ist es erforderlich, ein in Pulver- oder Granulatform vor liegendes Material zu erwärmen. Besonders wirtschaftlich ist dabei die Nutzung der in Pro duktionsbetrieben meist vorhandenen Dampfversorgung, die im allgemeinen eine besonders günstige Energiequelle darstellt, besonders im Vergleich zur elektrischen Energie. Zur Er wärmung pulver- oder granulatförmigen Materials sind Schüttstromwärmeüberträger bekannt, welche die Aufheizung des Produktes über reine Wärmeleitung vornehmen. Die zur Wärme leitung erforderlichen Flächen sind relativ groß, so daß Schüttstromwärmeüberträger mit einer großen Baugröße einhergehen und demzufolge viel Platz beanspruchen.

Eine andere Möglichkeit der Erwärmung von pulverisiertem oder granulatförmigem Material besteht in der Verwendung beheizter Mischer, wobei sowohl die Gehäuseflächen eines be heizten Mischers als auch die Mischwerkzeuge selbst beheizt werden können. Aufgrund der sich rasch erneuernden Kontaktfläche werden hier im Vergleich zum Schüttstromwärme überträger deutlich bessere Wärmeübergänge erzielt, so daß sich insgesamt kleinere Apparate baugrößen erzielen lassen. Der Nachteil von beheizten Mischern ist darin zu sehen, daß ein nicht unerheblicher Aufwand in Gestalt des Mischerantriebes, der Regelung, der Zu- und Abförderung des Produktes betrieben werden muß, so daß beispielsweise eine Nachrüstung schon vorhandener Extrusionsanlagen und Extrusionsstraßen im allgemeinen nicht möglich ist oder nur mit erheblichem Aufwand realisiert werden kann. Bei einer direkt erfolgenden Dampfeinleitung zur Trocknung bzw. Konditionierung von in Pulver- oder Granulatform vorliegendem Feststoff wird aufgrund der hohen Kondensationswärme eine rasche Erwär mung erzielt. Wird bei der Erwärmung mit Dampf zudem gesättigter Dampf eingesetzt, kann eine lokale Überhitzung und damit eine Schädigung des zu erwärmenden Pulvers bzw. Granulates sicher vermieden werden. Der Nachteil beim Einsatz von Dampf als Temperier medium ist darin zu erblicken, daß das entstehende Kondensat nur mit verhältnismäßig hohem Aufwand wieder entfernt werden kann. Daher kann bislang eine gezielte Erwärmung mit Dampf von in Pulver- oder in Granulatform vorliegenden Feststoffen, zum Beispiel schüttfähige Polymerfeststoffe im allgemeinen nur bei denjenigen technischen Prozessen er folgen, bei denen die resultierende Restfeuchte im erwärmten Produkt keine gravierenden Nachteile bei den sich an den Erwärmungsprozess anschließenden Verfahrensschritten nach sich zieht. Eine Nachbehandlung des erwärmten Produktes zum Entzug der Restfeuchte wäre ein mit hohem Aufwand zu betreibender Folgeschritt.

Angesichts der gängigen Verfahren zum Trocknen von in Pulver- oder in Granulatform vor liegenden Feststoffen sowie der angeführten, mit den bisherigen Verfahren einhergehenden Nachteilen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Konditionierung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen dahingehend zu erreichen, daß sowohl Feststoffe bei denen Sauerstoffreste im zu verarbeitenden Produkt verbleiben können als auch Feststoffe, in denen keine Sauerstoffreste im zu verarbeitenden Produkt verbleiben dürfen, mittels Dampfdirekteinspeisung direkt konditioniert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen mit Gasströmen mittels eines um eine Rotationsachse bewegten Körpers sukzessive die nach folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

- Das Erwärmen des in Segmenten des bewegbaren Körpers aufgenommenen Schüttgutes durch Beaufschlagung mit Wasserdampf,
- dem in einem oder mehreren Folgeschritten erfolgenden Aussetzen des erwärmten Schüttgutes einer Luft- und/oder einer Inertgaszufuhr,
- der Entnahme des trocknenden oder inertisierten Schüttgutes aus dem bewegbaren Körper.

Die Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sind vor allem darin zu erblicken, daß mittels des um seine Rotationsachse bewegten Körpers, der segmentartig konfigurierte Zellen enthält, durch die Regelung der Drehzahl des bewegten Körpers um seine Rotationsachse der Produktdurchsatz gezielt eingestellt werden kann. Bei dem bewegten Körper handelt es sich bevorzugt um ein einzelne, voneinander getrennt angeordnete Kammern enthaltendes Zellenrad, dessen Kammern in radiale Richtung offen sind. Aufgrund der sehr kleinen sich einstellenden Baugröße des bewegten Körpers und der Substitution einer vorhandenen Dosiereinrichtung läßt sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren problemlos in Extrudierstraßen oder Extrudiermaschinen in bereits vorhandene Prozessketten nachträglich integrieren. Dabei ist unerheblich, ob der um seine Rotationsachse bewegte Körper in horizontaler Anordnung betrieben wird oder ob der um seine Rotationsachse be wegte Körper in vertikaler Anordnung betrieben wird.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden bei vertikaler Anordnung des um seine Rotationsachse bewegten Körpers die einzelnen Segmente des Rotationskörpers über den Außenumfang beschickt bzw. entleert. Sowohl der Dampf, insbesondere gesättigter Dampf, Luft, als auch ein Inertgas beispielsweise Stickstoff, lassen sich über den Außenumfang des bewegten Körpers in die einzelnen Segmente oder Kammern eintragen. Zur Dampfbeschickung kann beispielsweise ein perforiertes Segment am Außen ring des als Zellenrad ausgestalteten, um seine Rotationsachse bewegten Körpers vorgesehen sein.

Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann das Schüttgut, sei es in Pulverform oder in Granulatform, am Außenring des bewegten Körpers den einzelnen Segmenten des Zellenrades zugefügt werden, sowie über den Außenring nach nahezu einer Umdrehung aus den einzelnen Segmenten des um seine Rotationsachse bewegten Körpers entleert werden. Beim Betrieb eines bewegten Körpers, aufgeteilt in einzelne Segmente, läßt sich sowohl das Schüttgut vom Außenumfang her als auch die von außen eintretende Luft von außerhalb des bewegten Körpers zuführen. In vorteilhafter Weise können sowohl der Dampf als auch der über die Außenfläche eintretende Gasstrom über in der Nabe des Zellenrades ausgebildete Leitungen aus den einzelnen Segmenten entfernt werden. Der an der Außenumfangsfläche des Zellenrades eingeleitete Dampfstrom kann nach dessen Kondensation und Durchströmung der Zellen samt Inhalt an der Nabe des Zellenrades gesammelt werden und von dort über eine koaxial zur Rotationsachse verlaufende Austrags-leitung aus dem Flügelzellenrad entfernt werden.

In einer die Entleerung der einzelnen Segmente unterstützenden Weise des um seine Rota tionsachse in vertikaler Anordnung rotierenden Zellenrades läßt sich ein Gasstrom, beispielsweise ein Stickstoffstrom, von der Nabe des um seine Rotationsachse in vertikaler Anordnung rotierenden Zellenrades aus einleiten. In der zur Rotationsachse des Zellenrades koaxial verlaufenden Inertgasversorgungsleitung strömt Stickstoff von der Nabe des um seine Rotationsachse rotierenden Zellenrades in die einzelnen Segmente ein, durchströmt das dort vorhandene Schüttgut und unterstützt durch die gewählte Strömungsrichtung von innen nach außen den Produktaustrag an der Produktaustragsstelle aus den einzelnen Segmentkammern des Zellenrades. Nach vollständiger Entleerung der einzelnen Segmentszellen am Zellenrad rotiert dieses beispielsweise im Uhrzeigersinn in Richtung auf den Produkteintrag, so daß die jeweils den Produkteintrag passierenden Zellen mit neu zu behandelndem Produkt beschickt werden können.

Zur Sicherstellung der Zufuhr des in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffes in die einzelnen Segmente eines um seine horizontal orientierte Rotationsachse bewegten Zellenrades, ist dem Außenumfang eines solchen Zellenrades eine Schüttgutzufuhr zuge ordnet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschla genen Verfahrens läßt sich der bewegte Körper auch in horizontaler Anordnung betreiben, so daß eine Beaufschlagung des in den Segmenten jeweils aufgenommen Schüttgutes durch Gasströme parallel zur Rotationsachse des um seine Rotationsachse drehenden Körpers möglich ist. Bei einer solcherart konfigurierten horizontal betriebenen Zellenradschleuse treten die Gase bevorzugt von oben in die Schüttung ein und strömen nach unten ab. Dabei kann in vorteilhafter Weise eine Abtrennung der Feuchtigkeit, unterstützt durch die Schwerkraft, erfolgen. Werden bei einem in horizontaler Anordnung betriebenen bewegten Körper die einzelnen Segmente mit Schüttgut beaufschlagt, so sind stationär angeordnete Leitungen sowohl für Schüttgut, für Dampf oder auch insbesondere für Gase oder Inertgase sowie eine stationär erfolgende Entnahmeleitung vorgesehen. Die einzelnen am als Zellenrad konfigurierten bewegten rotierenden Körper (z. B. als Flügelzellenrad) ausgeführten Segmente können in alternierender Reihenfolge mit Abdeckflächen versehen werden. Die Abdeckflächen können optional vorgesehen werden. Die alternierende Reihenfolge der Abdeckflächen kann am Boden und am Deckel des in horizontaler Konfiguration betriebenen Zellenrades unterschiedlich gewählt werden, beispielsweise als Ein- bzw. Auslaß für das Schüttgut, als segmentweise in alternierender Anordnung angeordnete Abdeckflächen ohne Gasdurchtritt sowie den Gasdurchtritt ermöglichende, beispielsweise perforierte Segmentflächen. Wird als bewegter Körper ein Flügelzellenrad eingesetzt, entstehen tortenstückförmig konfigurierte Segmente, die voneinander durch Trennwände getrennt sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens lassen sich in einem als Zellenrad durch Segmentwände in einzelnen Zellen unterteilten bewegbaren Körper Feststoffe so behandeln, daß durchaus Sauerstoffreste im Feststoff verbleiben können, die bei der Weiterverarbeitung nicht stören. Bei dieser Verfahrensvariante kann die Trock nung überwiegend durch den Luftzutritt unterstützt werden, so daß am um seine Rota tionsachse (in horizontaler Anordnung) bewegten Zellenrad ein Luftzutritt ausreichend ist.

Werden hingegen Polymere verarbeitet, beispielsweise beim Compoundieren von Polyethylenen, wo der Restsauerstoffgehalt oft ein Problem darstellt und bei der Weiterver arbeitung enorm störend ist, kann eine Konditionierung des in den Segmenten des als Zellen rad ausgeführten bewegten Körpers über Dampf zum Erwärmen erfolgen, wobei sich daran eine Inertisierung des Schüttgutes mit Inertgasen anschließt. Zur Erleichterung des Gasdurchtritts, wobei das Schüttgut in Segmenten verweilen soll, sind die Auslaßflächen und eventuell die Zutrittsflächen als perforierte Gitteranordnung ausgebildet.

So läßt sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren sowohl bei Feststoffen anwenden, in denen ein Restsauerstoffgehalt verbleiben darf, wobei das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ebensogut an in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Fest stoffen verwirklicht werden kann, bei denen ein verbleibender Restsauerstoffgehalt im Feststoff kritisch ist. Dem wird durch die Anzahl der Luft- bzw. Inertgaseintritte bzw. Ausläße am Zellenrad entsprochen, welches als beispielhafte Ausführungsform eines bewegten Körpers vorgesehen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin durch eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen mit Gasströmen mittels eines um seine Rotationsachse bewegbaren Körpers, der einzelne Segmente umfaßt gelöst, wobei im Deckel und im Boden des bewegbaren Körpers segmentweise Abdeckungen vorgesehen sind, die einen Ein- bzw. Austritt von Schüttgut oder Gasstrom zulassen.

Mittels einer mit einem Fremdantrieb versehenen rotierenden Vorrichtung kann der Produktdurchsatz entsprechend den Anlagenerfordernissen individuell eingestellt und beeinflußt werden, beispielsweise zur Extruderrohstoffversorgung. Die bewegte Vorrichtung, die um ihre Rotationsachse, sei es in vertikaler oder in horizontaler Anordnung, rotierend ausgebildet ist, kann als Zellenrad konfiguriert sein, wobei die Zellenradnabe Ableitungen für Dampfkondensat und Gas sowie Zuleitungen für Gas zur Unterstützung der Entleerung der einzelnen Segmente über den Umfang des als bewegten Körpers fungierenden Zellenrades aufweisen kann.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines in vertikaler Anordnung betriebenen bewegten Körpers mit Produktein- und Produktaustrag sowie Gaseintrag über die Außenumfangsfläche,

Fig. 1a ein Flügelzellenrad

Fig. 2 eine in perspektivischer Darstellung gezeigte Zellenradanordnung mit zugeordnetem Vorratsschacht,

Fig. 3 ein in horizontaler Orientierung betriebenes Zellenrad, rotierend um seine Rotationsachse mit schematisch eingezeichneten Schüttgutein- und -austritt und Dampf bzw. Inertgaszuführleitungen, stationär angeordnet,

Fig. 4 eine Deckelkonfiguration eines Zellenrades für die Trocknung überwiegend mit Luft und anschließender Inertisierung,

Fig. 5 die Bodenkonfiguration eines bewegten Körpers für die Trocknung mit Luft gemäß Fig. 4 mit den Gasaustritt ermöglichenden perforierten, die Segmente abdeckenden Flächen,

Fig. 6 eine Deckelkonfiguration eines als bewegten Körpers fungierenden Zellenrades zur Erwärmung und optionaler Inertisierung des Produktes,

Fig. 7 die zur Bodenkonfiguration gemäß Fig. 6 gehörende Konfiguration des Bodenteiles eines Zellenrades.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht eine Seitenansicht eines in vertikaler Orientierung betriebenen Zellenrades näher hervor.

Fig. 1 zeigt ein um eine Rotationsachse 1 rotierendes Zellenrad 2, welches beispielsweise im Uhrzeigersinn 26 um die Rotationsachse 1 rotiert. Das Zellenrad 2 ist in einzelne Zellenradsegmente 3 unterteilt, wobei die einzelnen Segmente 3 von der Nabe des Zellen rades 2 ausgehenden Segmentwänden 6 gebildet werden. Mit Bezugszeichen 3.1 ist der Segmentbogen eines Segmentes beispielhaft dargestellt. Bei dieser Konfiguration erfolgt die Beschickung bzw. die Entleerung der einzelnen Segmente 3 über den Außenumfang, an welchem sowohl eine Schüttgutzufuhr 4 als auch eine Schüttgutabfuhr 5 sowie ein Dampfeintritt 16 in schematischer Weise angedeutet sind. Über die erwähnten Zufuhr bzw. Abführstellen erfolgt die Beschickung der einzelnen Segmente 3 des Zellenrades 2, wobei koaxial zur Rotationsachse 1 im Bereich der Zellenradnabe Austrittsleitungen für sich einstellendes Dampfkondensat bzw. Luftabführleitungen vorgesehen sein können.

Während beispielsweise das Schüttgut über den Schüttguteintrag 4 in die einzelnen Segmente 3 des Zellenrades 2 zugeführt werden kann, läßt sich über eine ebenfalls koaxial zur Rotationsachse 1 des Zellenrades 2 verlaufende Zufuhrleitung für Inertgas eine von innen radial nach außen erzeugende Inertgasströmung in jedem Segment 3 des Zellenrades 2 erzeugen. In vorteilhafter Weise läßt sich diese Inertgasströmungsrichtung in radialer Richtung nach außen unmittelbar vor bzw. während des Zeitpunktes einstellen, in welchem der Segmentbogen 3.1 eines nunmehr behandeltes Schüttgut enthaltenen Segmentes 3 gegenüber einem Produktaustrag 5 liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird durch die von innen nach außen erfolgende Inertgasströmung die Entleerung des jeweiligen Segmentes 3 von behandeltem Schüttgut unterstützt, so daß dessen vollständige Entleerung gewährleistet werden kann. Bei weiterer Drehung des Zellenrades 2 um seine Rotationsachse 1 im Uhrzeigersinn kann in eine solcherart entleerte Segmentzelle des Zellenrades 2 über die Schüttgutzufuhr 4 erneut unbehandeltes Schüttgut über den Segmentbogen 3.1 in die entleerte Zelle 3 eingetragen werden.

Nach erfolgtem Schüttguteintrag über die Schüttgutzufuhr 4 kann durch Passage des Dampfeintrittes 16, dessen Öffnungserstreckung lediglich einen Bruchteil des Segmentbogens 3.1 umfaßt, eine Luft- oder eine Inertgasbeschickung 23, 24 über den Außenring an den jeweiligen zu behandelnden Schüttgut enthaltenen Segmenten 3 erfolgen. Die Ableitung von Dampf 16 bzw. sich einstellendem Kondensat erfolgt durch die erwähnte koaxial zur Rotationsachse 1 verlaufende Austrittsleitung 8. Ein optional vorzusehender Lufteintrag 23 kann ebenfalls an der Außenseite des Zellenrades 2 über die Außenflächen (Segmentbogen 3.1) der jeweiligen Segmente 3 des Zellenrades 2 erfolgen. Die von außen nach innen strömende Luft, die das in den einzelnen Segmenten 3 enthaltene Schüttgut trocknet, kann ebenfalls über die im Bereich der Zellenradnabe vorgesehene Ableitungen aus den einzelnen Segmenten 3 ausgeleitet werden.

Im Gegensatz dazu läßt sich die Inertgasströmungsrichtung 9 durch die einzelnen nunmehr behandeltes Schüttgut, d. h. erwärmtes und getrocknetes Schüttgut enthaltende Zellen 3 in oben bereits erwähnter Weise einstellen, so daß durch die von innen nach außen verlaufende Inertgasströmung 9 durch die Segmente 3 vollständige Entleerung der einzelnen Segmente 3 des Zellenrades 2 gegenüber der Schüttgutabfuhr 5 erreicht werden kann.

Fig. 1a zeigt die schematische Darstellung eines Flügelzellenrades.

Das um seine Rotationsachse 1 drehbare Flügelzellenrad 2, welches bevorzugt als bewegter Körper eingesetzt wird, rotiert relativ zu einer hier nicht dargestellten Begrenzungsfläche. Wenn in vertikaler Anordnung 28 eingebaut, rotiert es in bezug auf zwei seitlich angeordnete, stationär aufgenommene Begrenzungsflächen; wenn in horizontaler Anordnung 29 befindlich, relativ zu einer Bodenfläche und Deckelfläche. Bei horizontaler Anordnung des Flügelzellenrades gemäß Fig. 1a kann eine obere Abdeckung vorgesehen sein, zwingend erforderlich ist diese jedoch nicht. Die einzelnen, im Bereich des Segmentbogens 3.1 offenen Segmente 3 werden durch Segmentwände 6 voneinander getrennt. Die Rotationsrichtung des als bewegter Körper eingesetzten Flügelzellenrades 2 entspricht in der Konfiguration gemäß Fig. 1 und 1a dem Uhrzeigersinn; bei entsprechender Anpassung von Zutritt- und Austrittsflächen ließe sich die Rotationsrichtung jedoch auch umkehren.

Aus der perspektivisch wiedergegebenen Fig. 2 geht ein in vertikaler Anordnung 28 um seine Rotationsachse drehbares Zellenrad 2 näher hervor, welches über eine in schematischer Konfiguration wiedergegebene Schüttgutzufuhreinrichtung 10 über seinen Außenumfang mit Schüttgut beaufschlagt wird. Hier nicht dargestellt, befindet sich oberhalb des Schüttgutschachtes ein Schüttgutvorrat, über welchen kontinuierlich Schüttgut an der Schüttgutzuführeinrichtung 10 ansteht. Die Öffnung des Schüttgutschachtes kann in vorteilhafter Weise an die Außenkrümmung der Umfangsfläche des als rotierenden Körpers 3 dienenden Zellenrades angepaßt sein und kann mit ihrem Öffnungsbereich 13 lediglich einen Bruchteil des Segmentbogens 3.1 eines jeweils zu befüllenden bzw. zu beschickenden Segments 3 des Zellenrades 2 überstreichen. Die Öffnung kann hingegen auch den gesamten Segmentbogen 3.1 zwischen zwei nebeneinander liegenden Segmentwänden 6 überstreichen.

Mit Bezugszeichen 5 ist der hier nicht näher dargestellte Schüttgutentnahmepunkt bezeichnet (vergl. Darstellung gem. Fig. 1).

Bei vertikaler Anordnung 28 des als bewegten Körpers fungierenden Zellenrades 2 befindet sich der Schüttgutaustrag 5 vorzugsweise an der Unterseite, um neben der in radialer Richtung von innen nach außen verlaufenden Inertgasströmung 9 durch die einzelnen Segmente 3 ein durch die Schwerkraft begünstigtes Entleeren der einzelnen das Produkt enthaltenden Zellen 3 des Zellenrades 2 zu gewährleisten.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 geht in schematischer Anordnung ein in horizontaler Orientierung betriebenes Zellenrad 2 näher hervor. Die als Zellenrad 2 konfigurierten, um die Rotationsachse 1 im Uhrzeigersinn 26 rotierenden Körper enthalten einzelne Segmente 3, die über sternförmig über die Nabe ausgehende Segmentwände 6 voneinander getrennt sind. Die Höhe der einzelnen Segmente 3 des Zellenrades 2 ist durch Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Im oberen Teil von Fig. 3 befindet sich das hier nicht näher dargestellte, aber weiter unten näher ausgeführte Deckelsystem des Zellenrades 2, welches bei horizontaler Anordnung 29 optional vorgesehen sein kann. Insbesondere die den Gaszutritt erlaubenden perforierten Segmente sind dabei optional vorgesehen. An der Unterseite befindet sich der in Fig. 3 nicht näher dargestellte, aber in Fig. 5 und 7 näher konfigurierte Bodenbereich des Zellenrades 2. Mit Bezugszeichen 4 ist der gemäß der Darstellung in Fig. 3 folgende parallel zur Rotationsachse 1 verlaufende Schüttguteintrag gekennzeichnet. An dieser Stelle wird das zu behandelnde in Pulver- oder Granulatform vorliegende Schüttgut in die einzelnen Segmente 3 des Zellenrades 2 eingeleitet. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist ein Zellenrad 2 vorgesehen, aus welchem, mit Bezugszeichen 17 gekennzeichnet, ein Produktaustrag in eine hier nicht dargestellte Weiterverarbeitungseinheit, einen Extruder z. B. erfolgt. Das gerade mit zu behandelndem Schüttgut in Pulver- oder Granulatform befüllte Segment 3 des Zellenrades 2 rotiert gemäß der Darstellung in Fig. 3 im Uhrzeigersinn 26 um seine in vertikaler Richtung orientierte Rotationsachse 1. Das in der Segmentzelle 3 jeweils enthaltene Schüttgut wird durch den mit Bezugszeichen 16 bzw 22 in stationärer Form vorgesehenen Dampfeintrag in das entsprechende Segment 3 erwärmt.

Nach dem Dampfeintrag zur Erwärmung des im entsprechenden Segment 6 aufgenommenen Schüttgutvorrates erfolgt die Trocknung. Dampfeintrag, Inertgaszufuhr sowie ein optional vorzusehender Lufteintritt können stationär an der Oberseite des Zellenrades 2 vorgesehen werden. Besonders bevorzugt ist es, die Dampfeinleitung an den tortenstückartig konfigurierten Segmentflächen vorzunehmen. Bei der in horizontaler Anordnung 29 betriebenen Konfiguration des bewegten Körpers, ausgestaltet als Zellenrad 2, erfolgt an der Unterseite des Zellenrades 2 der Gasaustritt. Dazu ist der Bodenbereich des Zellenrades 2 gem. Fig. 3 - obwohl hier nicht näher dargestellt - mit Gasdurchtritt erlaubenden Flächen versehen.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4 geht der Deckelbereich eines bewegbaren Körpers 2 näher hervor, der als Zellenrad beschaffen ist und im wesentlichen für eine Trocknung des in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffes mit Luft dient.

Ein mit Bezugszeichen 19 bezeichneter optionaler Zellenraddeckel ist gemäß der Darstellung aus Fig. 3 durch Segmentwände 6 in einzelne Segmente 3 unterteilt. Mit Bezugszeichen 4 ist der in das Segment 3 vorzunehmende Produkteintrag bezeichnet, während das im Uhrzeiger sinn 26 gesehen danebenliegende Segment 3 von einer festen Abdeckung 21 verschlossen ist. Die in Fig. 4 als weiße Flächen erscheinenden Segmente 3 stellen die Segmente 3 des Zellenrades 2 dar, welches sich um seine Rotationsachse 1, aufgenommen in vertikaler Anordnung, im Uhrzeigersinn 26 bewegt. Durch die bei 4 freigegebene Öffnung des entsprechenden Segmentes 3 kann demzufolge Feststoff in dieses Segment 3 eintreten. In dem im Uhrzeigersinn 26 daneben liegenden Segment 3 erfährt das Schüttgut keine Behandlung, in dem sich anschließenden Segment 3, gesehen im Uhrzeigersinn 26, erfolgt eine Dampfzufuhr 22. Der Außenbogen des Segmentes 3 ist mit Bezugszeichen 3.1 bezeichnet. Nach erfolgter Dampfzufuhr, d. h. einer Erwärmung des im Segment 3 jeweils aufgenommenen Schüttgutvorrates, wird das Schüttgut einer Luftzufuhr 23 zugeführt, wodurch eine Trocknung erfolgt.

Mit Bezugszeichen 24 sind in der Fig. 4, den Deckelbereich 19 eines Zellenrades 2 wiedergebend, die Inertgaszuführungen als stationär angeordnete Stickstoffleitungen 24 ausgebildet.

Im hier dargestellten Beispiel einer Deckelkonfiguration 19 eines Zellenrades 2 sind 2 neben einanderliegende Segmente 3 geöffnet, um einen Durchtritt von Inertgasen, wie beispielsweise CO₂ zu ermöglichen. Die weiße Fläche bedeutet eine entsprechende Öffnung oder ein den Gasdurchtritt ermöglichendes Blech.

Es liegt auf der Hand, das je nach Beschaffenheit, Erwärmungserfordernis, Feuchtegrad und Korngröße des in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Schüttgutes an mehreren Segmen ten 3 eine Dampfzufuhr, an einzelnen Segmenten 3 eine Luftzufuhr, die die Trocknung unterstützt, vorgenommen werden kann.

Die hier in der Darstellung gem. Fig. 4 im unteren Bereich nebeneinanderliegenden, eine Inertgaszufuhr 24 erlaubenden Segmentflächen, von denen hier nur 2 dargestellt sind, können sich auch über mehr als 2 Segmente 3 des Zellenrades 2 erstrecken.

Aus der Darstellung gem. Fig. 5 geht der Bodenbereich eines Zellenrades 2 näher hervor, welches in erster Linie der Trocknung eines Feststoffes durch Luftzufuhr dient, wobei im zu trocknenden Feststoff durchaus noch Sauerstoffreste, die die Weiterverarbeitung des Fest stoffes nicht beeinträchtigen, vorhanden sein dürfen. Mit Bezugszeichen 17 ist das Segment 3 bezeichnet, an welchem das während einer Umdrehung des Zellenrades 2 im Uhrzeigersinn 26 seiner Rotationsachse 1 im Segment 3 aufgenommene Schüttgut ein vollständigen Behand lungszyklus erfahren hat und an dieser Stelle das Segment 3 verläßt. Mit Bezugszeichen 17 ist der Produktaustrag aus dem jeweiligen Segment 3 bezeichnet.

Je nach Ausgestaltung der Deckelkonfiguration in Bezug auf Durchtrittsöffnungen und Abdeckungen der einzelnen das Schüttgut aufnehmenden Segmentes 3, ist der Boden eines als bewegter Körper dienenden Zellenrades 2 sowohl mit einem Gasdurchtritt sowie auch einem Schüttgutdurchtritt verhindernden festen Blechen 25 pro Segment 3 ausgestattet, wohingegen aus der Darstellung gem. Fig. 5 hervorgeht, daß einzelne Segmente 3 mit einem perforierten oder gitterförmig angeordnetem Boden versehen sein können, welche zwar das Schüttgut in den einzelnen Segmenten 3, die voneinander durch die angedeuteten Segmentwände 6 des Zellenrades 2 getrennt sind, zurückhält, aber durchaus einen Durchtritt von Wasserdampf, Inertgas und Trocknungsluft gestatten. Auf diese Weise kann beispielsweise feuchte Luft das Zellenrad 2 parallel zur Rotationsachse 1 nach unten hin verlassen sowie auch Dampfkondensat aus den einzelnen Segmenten 3 aus dem in diesem vorhandenes Schüttgut ausgetrieben werden. Bei den durch eine feste Bodenfläche 25 in Gestalt eines tortenstückförmig konfigurierten Blechteiles abgeschlossenen Segmenten 3 ist ein Gasaustritt parallel zur Rotationsachse 1 des Zellenrades 2 nach unten nicht möglich. Die Verweildauer des zu konditionierenden Schüttgutes ist eine Funktion der Drehzahl des Flügelzellenrades 2 um eine Rotationsachse 1. Bei gegebener Dimensionierung des Zellenrades 2 läßt sich die Effektivität in Bezug auf Aufheizung und Trocknung mit den durchgesetzten Gasvolumina variieren.

In den Darstellungen gem. der Fig. 6 und 7 sind Konfigurationen eines bewegbaren Körpers dargestellt, der Feststoffe in Granulat- oder Pulverform zu behandeln erlaubt, in denen nach der Behandlung keine störenden Sauerstoffeste, die die Weiterverarbeitung beeinträchtigen können, vorhanden sein dürfen. Dies kann beispielsweise beim Compoun dieren von Polyethylenen ein Problem sein; insbesondere dann, wenn die Produkte mit Luft pneumatisch gefördert wurden und dadurch einen hohen Sauerstoffgehalt aufweisen.

Im Unterschied zu den Deckel- bzw. Bodenkonfigurationen gem. der Ausführungsvarianten in Fig. 4 und 5 ist bei den Ausführungsvarianten gem. der Fig. 6 und 7 ein größerer Anteil von Segmenten 3 am Zellenrad 2 Stickstofflnertgaseinlässen 24.1, 24.2, 24.3 bzw. 24.4 ausgesetzt, wohingegen eine Luftzufuhr in den einzelnen Segmenten gem. der Deckelkonfiguration 19 in Fig. 6 vollständig unterbleibt. Zur Trocknung dient demnach lediglich das an 4 Segmenten 3 am Umfang des Zellenrades 2 zugeführte Inertgas, beispielsweise Stickstoff, da ein gesonderter Lufteintrag gem. der Deckelkonfiguration in Fig. 4 den gerade nicht erwünschten Sauerstoffgehalt des im Granulat- oder Pulverform vorliegenden Feststoffes weiter erhöhen würde.

Demzufolge ist auch die Bodenseite gem. der Darstellung aus Fig. 4 eines solcherart ein gesetzten Zellenrades 2 im Vergleich zur Darstellung des Bodenbereiches gem. Fig. 5 anders beschaffen. Bei dem gemäß Fig. 7 dargestellten Bodenbereich sind die Böden der einzelnen Segmente 3 gerade so beschaffen, daß das Schüttgut in diesen vorhanden bleibt, jedoch eine Inertisierung des darin enthaltenen Schüttgutes möglich bleibt. Der in Gitterform oder maschendrahtförmig beschaffene oder auch perforierte Böden erlaubt einerseits einen Rückhalt des zu konditionierenden Schüttgutes in den Segmente 3 des Zellenrades 2; andererseits kann durch die im Boden vorgesehenen Öffnungen ein Gasdurchtritt erzielt werden. Aus der Darstellung gemäß Fig. 7 geht hervor, daß die einzelnen Bodensegmente 27.1, 27.2, 27.3, 27.4, 27.5, 27.6 und 27.7 in Drehrichtung 26, d. h. im Uhrzeigersinn gesehen, nebeneinander liegen. Bei 17 ist der parallel zur Rotationsachse 1 des Zellenrades 2 erfolgende Produktaustrag möglich, an welchem das Produkt die Segmente 3 des Zellenrades 2 verläßt. Mit einem solcherart in horizontaler Anordnung 29 betriebenen Zellenrades 2 läßt sich sehr effizient durch Direktdampfeinleitung an der Deckelseite 19 des Zellenrades 2 sowie durch anschließende Inertgaszufuhr an mehreren hintereinander liegenden Stellen Sauerstoff aus dem Granulat- oder in Pulverform vorliegenden Feststoff austreiben.

Das Austreiben von Sauerstoff ist erforderlich, um beispielsweise eine Degradation weitestgehend zu verhindern. Ein geringer Sauerstoffgehalt im Feedstrom und in der Polymerschmelze bedeutet ein höherwertiges Produkt, welches beispielsweise hinsichtlich des Yellowness-Indizes qualitätsmäßig höher eingestuft werden kann.

Neben einer deutlichen Verbesserung der Produktqualität beim Extrudieren, wo zugeführtes Material nur mit Sauerstoff in Berührung kommt, beispielsweise bei pneumatischen Zuführungen, besitzt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren noch weitere Vorteile:

1. Ein Großteil der durch das Aufheizen in das zu verarbeitende Produkt einzubringenden Energie kann am Extruder bei dessen zuzuführender elektrischer Energie eingespart werden. Da Dampf an Produktionsstellen im allgemeinen zur Verfügung steht, ergibt sich eine erhebliche Minderung der Einspeisung von Energie am Extruder.
2. Bei gleichen Produktdurchsätzen auf den Extrudern wird zur Vorwärmung des Polymergranulates weniger elektrische Energie benötigt; die mechanische Beanspruchung des Extruders wird herabgesetzt. Dies bedeutet Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer des Extruders sowie Vorteile hinsichtlich der Wartungszyklen.
3. Für den Fall, daß die zur Verfügung stehende mechanische Antriebsleistung des Extruders als Engpaß bei einer geplanten Durchsatzerhöhung darstellt, kann der Materialdurchsatz deutlich erhöht werden.

Anhand eines Beispiels seien nachfolgend sich einstellende Verfahrensparameter sowie die Dimensionierung eines erfindungsgemäß konfigurierten Zellenrades näher erläutert:
Bei einem Massenstrom von 6 t pro Stunde Polyethylen-Gries und einer angenommenen Um drehungszahl des Zellenrades von einer Umdrehung pro Minute werden 100 kg Polyethylen gries pro Minute durch das Zellenrad 2 durchgesetzt. Pro Zellenrad 2 werden 10 Segmente oder Kammern 3 angenommen, d. h. jedes Segment nimmt ca. 10 kg Polyethylen d. h. ein 20 l entsprechendes Volumen auf. Das Gesamtvolumen des Zellenrades 2 muß deswegen so aus gelegt sein, daß 200 l Material aufgenommen werden können.

Bei Annahme eines Zellenrades 2 mit 1,5 m Durchmesser, welches einer Fläche von 1,76 m² entspricht, ergibt sich eine Bauhöhe 18 des Zellenrades 2 von etwa 11,3 cm.

Für die Erwärmung des Polyethylengrieses oder des in Granulatform oder Pulverform vor liegenden Schüttgutes von 20 auf 100°C werden 0,5 t Dampf pro Std., was etwa 800 m³ pro Stunde entspricht, benötigt. Daraus ergibt sich, daß sich pro Minute 13 m³ durch das Zellen rad 2 durchsetzen lassen. Dies entspricht einem Volumenstrom von 200 l Dampf pro Sekunde. Bei einer angenommenen Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes von etwa 4,5 km/Std. stellt sich eine mittlere Verweilzeit des in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Materials im Dampfstrom von etwa 6 Sekunden ein.

Bezugszeichenliste

1

Rotationsachse

2

Zellenrad

3

Zellenradsegment

3.1

Segmentbogen

4

Schüttgutzufuhr

5

Schüttgutabfuhr

6

Segmentwand

7

Lufteintritt

8

Austritt

9

Inertgasströmungsrichtung

10

Schüttgutzufuhrschacht

11

Schüttgutvorrat

12

Schüttgutaustritt

13

Öffnungsbereich

14

Zellenradbreite

15

Austrittsöffnungserstreckung

16

Dampfeintritt

17

Schüttgutentnahme

18

Zellenradhöhe

19

Zellenraddeckel

20

Zellenradboden

21

Geschl. Segment

22

Dampfzufuhr

23

Luftzufuhr

24

Inertgaszufuhr

24.1

,

24.2

,

24.3

,

24.4

Inertgassegment

25

Blech

26

Drehsinn

27

Perforierte Segmentböden

27.1

,

27.2

,

27.3

,

27.4

,

27.5

,

27.6

,

27.7

Gasaustrittssegment

28

Vertikal Anordnung

29

Horizontal Anordnung

Claims

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder Granulatform vorliegenden Feststoffen mit Gasströmen (7, 16, 22, 23, 24) mittels eines um eine Rotationsachse (1) bewegten Körpers (2) mit nachfolgenden sukzessive zu durchlaufenden Verfahrensschritten:

- dem Erwärmen des in Segmenten (3) des Körpers (2) aufgenommenen Schüttgutes durch Beaufschlagung mit Wasserdampf (22),
- dem in einem oder mehrere Folgeschritte erfolgenden Aussetzung des erwärmten Schüttgutes einer Luftzufuhr (23) und/oder einer Inertgaszufuhr (24)
- der Entnahme (17) des getrockneten oder inertisierten Schüttgutes aus dem bewegten Körper (2)

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) eines in vertikaler Anordnung (28) betriebenen bewegten Rotationskörpers (2) über seinen Außenumfang beschickt/entleert werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schüttgut am Außenring des bewegten Körpers (2) den Segmenten (3) zugeführt und diese am Außenring des bewegbaren Körpers (2) entleert werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Inertgase (24) und/oder Dampf (16, 22) seitlich in die Segmente (3) des um seine Rotationsachse (1) bewegten Körpers (2) eintreten.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf - und Lufteintritt (7) am Außenumfang des bewegbaren Körpers (3) erfolgt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf, Luft, Inertgas an der Nabe (8) des bewegten Körpers (2) nach Durchströmung der Segmente (3) in radialer Richtung austreten.

7. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbeaufschlagung der Segmente (3) in radialer Richtung (9) von innen nach außen erfolgt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung der Segmente (3) des Körpers (2) dem Außenumfang des Körpers (2) eine Schüttgut zufuhr (10, 11, 12) zugeordnet ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) eines in horizontaler Anordnung (29) betriebenen bewegten Körpers (2) parallel zur Rotationsachse (1) des bewegten Körpers (2) mit Gasströmen (4, 16, 22, 23 und 24) beaufschlagt werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte Körper (2) deckelseitig (19) mit die Segmente (3) in alternierender Reihenfolge abdeckenden Flächen (25) versehen ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte Körper (2) bodenseitig (20) ein Segmente (3, 17) mit Auslaß für das behandelte Schüttgut sowie segmentweise angeordneten Abdeckflächen (25) sowie mit den Gasaustritt ermög lichenden Segmentflächen (27) versehen ist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in horizontaler Anord nung (29) des bewegten Körpers (2) das Austreiben von Feuchtigkeit in zur Rota tionsachse (1) paralleler Richtung unterstützt wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Segmenten (3) aufgenommene Schüttgut eine Trocknung durch Luft (7, 23) bei zulässigem Rest sauerstoffgehalt des Schüttgutes unterzogen wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von Sauerstoff zu befreiende Schüttgut durch Direktdampfeinleitung (22) und Zufuhr von Inertgas (24) inertisiert wird.

15. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von in Pulver- oder in Granulatform vorliegenden Feststoffen mit Gasströmen (7, 16, 22, 23, 24) mittels eines um seine Rotationsachse (1) bewegten Zellenrades (2), das einzelne Segmente (3) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (19) und im Boden (20) des bewegten Zellenrades (2) segmentweise Abdeckungen (21, 25, 27) vorgesehen sind, die einen Eintritt bzw. Austritt von Schüttgut oder Gasströmen (22, 23, 24) ermöglichen.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte Körper (2) als Zellenrad ausgebildet ist, welches um seine Rotationsachse (1) bewegbar ist und in der Zellenradnabe Ableitungen (8) für Dampfkondensat, Luft und Zuleitungen für Inertgas zur Unterstützung zur Entleerung der Segmente (3) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des um seine Rotationsachse (1) rotierenden Zellenrades (2) ein den stationären Gaszutritt und den Zutritt von Schüttgut erlaubender Deckel (19) aufgenommen ist und unterhalb des um seine Rotationsachse (1) rotierenden Zellenrades (2) ein stationärer Deckel (20) mit Schüttgutentnahme (17) sowie den Gasdurchtritt erlaubenden Segmenten (27) aufgenommen ist.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) des bewegten Körpers (2) in vertikaler Richtung durchströmt werden.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3) des bewegten Körpers (2) von außen nach innen oder von innen nach außen von Dampf, Luft, Inert- oder Trocknungsgas durchströmt werden.