DE102006024126A1

DE102006024126A1 - Kompakte Vorrichtung zur Trocknung kristallisierbarer Polymerpartikel

Info

Publication number: DE102006024126A1
Application number: DE102006024126A
Authority: DE
Inventors: Hans Geissbühler
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Polymetrix AG
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Vorrichtung zum Behandeln eines Schüttgutmaterials, insbesondere eines Kunststoffmaterials, mit einem Behandlungsraum (12) zur Aufnahme des Schüttgutmaterials und mindestens einer im Behandlungsraum (12) vorgesehenen Zwischenwand (13) zur Unterteilung des Behandlungsraumes (12) in mindestens zwei Abteile (12g, 12k), die über zumindest einen Freiraum (14) zum Durchströmen des Schüttgutmaterials von einem ersten Abteil (12g) in ein weiteres Abteil (12k) miteinander verbunden sind. Die Abteile (12g, 12k) sind insbesondere nach Art von Sektoren oder Segmenten in einem gemeinsamen, wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Gehäusemantel (11), der im Bodenbereich (18) einen Radius R<SUB>B</SUB> aufweist, ausgebildet. Das Zentrum der zumindest einen Entleerungsöffnung (16) hat einen minimalen Abstand S von den Wänden des weiteren Abteils (12k), wobei das Verhältnis S/R<SUB>B</SUB> zwischen 0,35 und 0,7 beträgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung eines Schüttgutmaterials gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik sind Apparaturen zur Trocknung kristallisierbarer Polymere bekannt, wobei üblicherweise eine Kristallisationsvorrichtung, wie z.B. ein Fliessbettapparat, getrennt von einer nachfolgenden Verweilzeitapparatur, wie z.B. einem Schachtreaktor, eingesetzt wird.
Ein Beispiel dafür gibt EP1144169 , Borer. Die Nachteile dieser Lösung sind vor allem die Kosten und der benötigte Platzbedarf für den getrennten Aufbau der Apparate und deren zugehörige Gaskreisläufe. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Kristallisationsapparates ist der Produktauslauf, der zentral angeordnet, nur wenig Abstand von der eingefügten Zwischenwand aufweist, was zu schlecht vom Material durchströmten Stellen im Prozessraum und somit zu Verklebungen führen kann. Ebenso nachteilig ist, dass die Austragsschlitze für grobkörnige Partikel oder für grossflächige Flocken nicht ausreichend gross sind, was den Einsatz der Vorrichtung limitiert.
Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, in denen der Kristallisationsteil mit dem Verweilzeitteil kombiniert ist.
Ein Beispiel ist EP 0597155 , Weger, wo aber der Kristallisationsteil aus nur einer Kammer besteht und ein Rührwerk benötigt wird, um im unteren Bereich des Kristallisationsteils ein Verkleben zu verhindern.
Ein weiteres Beispiel die US 5199184 , Rosse, verwendet einen Kristallisationsteil mit mehreren Kristallisationskammern. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass nur ein Teil der Querschnittsfläche im Kristallisationsteil für die Kristallisation zur Verfügung steht, was bei einer gegebenen Verweilzeit zu einem grösseren und somit teureren Apparat führt.
Bei beiden Beispielen besteht weiterhin der Nachteil, dass der Kristallisationsteil direkt an den Durchmesser des Verweilzeitteils angepasst ist, was eine flexible Anpassung der Verweilzeit in den beiden Behandlungsteilen verunmöglicht.
Wird ein Kristallisationsapparat gemäss EP 1144169 in Anlehnung an EP 0597155 oder US 5199184 mit einem Verweilzeitapparat zu einer gemeinsamen Vorrichtung verbunden, so bleibt der Nachteil des zentralen Produktaustrittes im zweiten Abteil und somit das Verklebe-Risiko bestehen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kontinuierlich betreibbare, flexibel einsetzbare, zuverlässige und kostengünstige Vorrichtung zur Behandlung von kristallisierbaren Polymerpartikeln, insbesondere Polykondensaten, zur Verfügung zu stellen, wobei ein Abschnitt zur Kristallisation und Oberflächentrocknung mit einem Abschnitt zur weitern Trocknung verbunden ist.
Die oben erwähnten Nachteile werden mit der Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und den nachfolgenden Unteransprüchen vermieden. Die Vorrichtung bietet dabei gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile dass:

– der Kristallisationsteil und der Trocknungsteil in eine Vorrichtung integriert ist, was zu einer Kostenreduktion und kompakteren Bauweise führt;
– die Verweilzeiten im Kristallisationsteil und im Trocknungsteil individuell dimensioniert werden können, was einen breiten Einsatz der Vorrichtung für unterschiedliche Produkte und Anforderungen erlaubt;
– die Kristallisation in zwei oder mehreren Kammern geteilt ist, was eine homogene Kristallisation bewirkt und Übertrag amorpher Partikel in den Trocknungsteil verhindert;
– Totzonen beim Auslauf aus dem Kristallisationsteil vermieden werden können, was ein Verklebe-Risiko senkt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst einen Behandlungsraum zur Aufnahme und Behandlung eines Schüttgutmateriales. Der Behandlungsraum wird durch eine Zwischenwand in mindestens zwei Abteile unterteilt. Die Abteile sind über zumindest einen Freiraum, den das Schüttgutmaterial durchströmen kann, miteinander verbunden.
Im Behandlungsraum befindet sich:

– mindestens eine Einfüllöffnung, durch die Schüttgutmaterial in ein erstes Abteil eintragbar ist;
– mindestens eine Austragsöffnung, durch die Schüttgutmaterial aus einem weiteren Abteil austragbar ist;
– mindestens einer Zuführeinrichtung für ein Behandlungsgas im Bodenbereich des Behandlungsraumes;
– mindestens einer Wegführeinrichtung für ein Behandlungsgas im Deckenbereich des Behandlungsraumes.

Erfindungsgemäss ist der Behandlungsraum von einem Gehäuse mit einem wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Gehäusemantel umgeben. Der Gehäusemantel kann über die Höhe des Behandlungsraums einen gleichbleibenden oder variablen Radius aufweisen, wobei der Gehäusemantel aus zylindrischen und konischen Segmenten bestehen kann. Gemäss einem der Unteransprüche ist der Gehäusemantelradius im unteren Bereich (Bodenbereich) R_B kleiner als im oberen Bereich (Deckenbereich), woraus sich der Vorteil ergibt, dass bei einer Gasdurchströmung die Strömungsgeschwindigkeit nach oben hin reduziert ist, was das Mitreissen von Schüttgut mit dem Gasstrom verhindert oder zumindest reduziert. Gemäss einem weiteren Unteranspruch ist der Gehäusemantelradius im unteren Bereich (Bodenbereich) R_B gleich wie im oberen Bereich (Deckenbereich), woraus sich ein fertigungstechnischer Vorteil und somit ein Kostenvorteil ergibt.
Der Behandlungsraum wird durch zumindest eine Zwischenwand in zumindest zwei Abteile getrennt. Es können aber auch mehrere Zwischenwände eingesetzt werden, die den Behandlungsraum in eine Vielzahl von Abteilen aufteilt. Die Zwischenwand erstreckt sich vom Bodenbereich des Behandlungsraumes aufwärts. Die Zwischenwand kann sich dabei bis in den Deckenbereich des Behandlungsraums erstrecken oder eine Oberkante im Mittelbereich des Behandlungsraums aufweisen, wodurch die Abteile nach oben hin miteinander verbunden sein können. Die Zwischenwand verläuft bevorzugterweise im Wesentlichen senkrecht nach oben, kann aber auch leicht diagonal verlaufen.
Die Zwischenwand erstreckt sich von einer Stelle am Gehäusemantel zu einer weiteren Stelle am Gehäusemantel und soll so angeordnet sein, dass möglichst keine spitzen Winkel und enge Stellen entstehen. Dazu soll die Zwischenwand eine maximale Entfernung E vom dazwischenliegenden Gehäusemantelbereich aufweisen und das Verhältnis E/R_B soll zwischen 0.4 und 1.2, insbesondere zwischen 0.6 und 1.1 betragen.
Eine besondere, in 2 dargestellte Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwand 13 aus zwei im Wesentlichen geraden Wandteilen besteht, die sich vom Gehäusemantel 11 ins Zentrum des Behandlungsraums 12 und unter Einschluss eines Winkels W wieder zum Gehäusemantel 11 erstrecken, wobei der Winkel W zwischen 60° und 180°, insbesondere zwischen 80° und 140° beträgt. Die Abteile 12g, 12k bilden dabei im Querschnitt Kreissektoren, und der maximale Abstand E ist ungefähr gleich wie R_B.
Eine weitere, in 3 dargestellte Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Zwischenwand 13 aus einem Wandteil besteht, der an beiden Berührungsstellen mit dem Gehäusemantel 11 einen Winkel V einschliesst, wobei der Winkel V zwischen 60° und 110°, insbesondere zwischen 70° und 100° beträgt. Der Winkel V wird dabei zur Tangente an den Gehäusemantel 11 gemessen. Das kleinere Abteil bildet dabei im Querschnitt ein Segment.
4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit, die mehrere Wandteile zur Abtrennung der zweiten Kammer verwendet, im Wesentlichen aber die Merkmale bezüglich Abstand zum Auslauf und Vermeidung von spitzen Winkeln beibehält.
Den Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass Winkel zwischen zwei Wandabschnitten jeweils grösser als 60° sind.
Die Zwischenwand ist so angeordnet, dass die Fläche des ersten Abteils Ag grösser ist als die Fläche des zweiten Abteils oder der weiteren Abteile Ak zusammen. Gemäss einem der Unteransprüche beträgt Ag/Ak zwischen 1 und 5, insbesondere zwischen 2 zu 3. Diese Aufteilung ist vor allem für kristallisierbare Kunststoffgranulate vorteilhaft, da sie den Vorteil bietet, dass im ersten Abteil eine hohe Rückmischung mit bereits kristallisiertem Produkt erfolgen kann und im zweiten oder den weiteren Abteilen eine Homogenisierung stattfinden kann.
Bevorzugterweise sind die Abteile auf einer horizontalen Ebene angeordnet.
Die Abteile sind jeweils durch einen Freiraum in, unter oder über der Zwischenwand miteinander verbunden. Eine besondere Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Freiraum durch eine Aussparung in der Zwischenwand gebildet wird. Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Freiraum zumindest einen Teil der Unterkante der Zwischenwand umfasst. Die minimale Ausdehnung des Freiraumes soll dabei grösser als der Durchmesser der zu behandelnden Schüttgutpartikel sein, wobei Öffnungen mit minimaler Ausdehnung von 2 bis 50 Mal, insbesondere 3 bis 30 Mal dem Durchmesser der zu behandelnden Schüttgutpartikel bevorzugt sind. Für die Behandlung von Granulaten mit einem maximalen Durchmesser von 1–4 mm sind Freiräume mit einer minimalen Ausdehnung von 10 bis 150 mm bevorzugt. Die Grösse der Freiräume kann dabei fest oder verstellbar gestaltet sein.
Zumindest eine Einfüllöffnung mündet in den Behandlungsraum, so dass zu behandelndes Schüttgutmaterial in das erste Abteil eingeführt werden kann. Bei der Einfüllöffnung kann es sich z.B. um eine Öffnung im Gehäuse oder um den Austritt aus einem Rohr, das in das Gehäuse geführt wird, handeln. Die Einfüllöffnung kann in mehrere Segmente unterteilt sein, was eine Verteilung des Schüttgutes im Abteil erlaubt. Bevorzugterweise liegt die Einfüllöffnung tiefer als die Oberkante der Zwischenwand und/oder ist zumindest so ausgerichtet, dass ein direkter Übertrag des Schüttgutes in ein weiteres Abteil verhindert ist.
Im Bodenbereich des Behandlungsraums befindet sich zumindest eine Eintrittsöffnung für ein Behandlungsgas. Üblicherweise wird der Behandlungsraum nach unten durch eine zumindest teilweise gasdurchlässige Absperreinrichtung, insbesondere ein Lochblech, begrenzt, die von Prozessgas zumindest stellenweise, nicht aber vom Schüttgut durchströmt werden kann. Dazu sind die Öffnungen kleiner als der Durchmesser der Schüttgutpartikel. Bevorzugt sind Öffnungen zwischen 20 und 90%, insbesondere zwischen 30 und 80% des Durchmessers der Schüttgutpartikel. Die Anzahl und Grösse der Öffnungen kann dabei gleichmässig oder ungleichmässig sein. Insbesondere sind Unterschiede zwischen den einzelnen Abteilen denkbar, wodurch sich eine an das Abteil angepasste Gasdurchströmung erreichen lässt. Die Absperreinrichtung ist bevorzugterweise horizontal angeordnet, kann aber auch konisch zu einer Austragsöffnung führen. Gemäss einem der Unteransprüche befindet sich unterhalb der Absperreinrichtung ein Raum, in den zumindest eine Zufuhröffnung für Prozessgas mündet. In diesem Raum können Vorrichtungen zur Verteilung des Prozessgases, wie Staubleche, Ventile oder Klappen, wie auch getrennte Kanäle zur individuellen Prozessgaszufuhr angeordnet sein. Üblicherweise ist die Eintrittsöffnung für das Behandlungsgas direkt oder indirekt mit Rohrleitungen oder Kanälen verbunden, durch die eine Verbindung zu Einrichtungen zur Vorbehandlung des Prozessgases, wie z.B. Verdichtungseinrichtungen (z. B. Ventilatoren, Gebläsen oder Kompressoren), Wärmetauschern oder Reinigungseinrichtungen (z. B. Filter, Zyklone oder katalytische Verbrennungseinrichtungen), hergestellt wird.
Zumindest eine Austragsöffnung mündet in den Behandlungsraum, so dass behandeltes Schüttgutmaterial aus dem zweiten oder einem weiteren Abteil ausgetragen werden kann. Bei der Austragsöffnung kann es sich z.B. um den Eintritt in ein Rohr, das aus dem Gehäuse heraus geführt wird, handeln.
Erfindungsgemäss weist das Zentrum der zumindest einen Entleerungsöffnung einen minimalen Abstand S von den Wänden des zweiten oder weiteren Abteils auf, wobei das Verhältnis S/R_B zwischen 0.35 und 0.70, insbesondere zwischen 0.38 und 0.6 beträgt und bevorzugterweise mehr als 0.4, insbesondere mehr als 0.43 beträgt. Der Durchmesser der Austrittsöffnung soll bevorzugterweise so bemessen sein, dass der minimale Abstand zwischen dem Aussenrand der Austrittsöffnung und den Wänden des Abteils grösser als 0.2·R_B, insbesondere grösser als 0.3·R_B beträgt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Ablagerungen oder Agglomeratbildungen in schlecht durchströmten Stellen zwischen der Austragsöffnung und den Abteilwänden vermieden werden.
Gemäss einem Unteranspruch ist die Unterkante der Austragsöffnung oberhalb der Absperrvorrichtung im Bodenbereich angeordnet. Gemäss weiteren Unteransprüchen ist die Höhe der Austragsöffnung oder die Grösse der Austragsöffnung verstellbar, woraus sich der Vorteil ergibt, dass die Menge an Schüttgut im Behandlungsraum eingestellt werden kann. Gemäss einem weiteren Unteranspruch ist die Austragsöffnung verschliessbar, woraus sich der Vorteil ergibt, dass der Austrag aus dem Behandlungsraum gestoppt werden kann. Das dazu benötigte Verschlusselement soll dabei die Austragsöffnung so verschliessen, dass zumindest der Austrag von Schüttgut verhindert ist und dass sich kein Schüttgut ablagern oder verklemmen kann. Dies kann z.B. mit einer nach oben hin konischen oder schrägen Abdeckung sowie mit einem bi-konischen Stopfen erfolgen. Das Verschlusselement soll von aussen verstellbar sein, um ein Verschliessen oder Öffnen im Betrieb zu ermöglichen.
Im Deckenbereich des Behandlungsraumes befindet sich zumindest eine Wegführeinrichtung für das Behandlungsgas. Bei der Wegführeinrichtung kann es sich z.B. um eine Öffnung im Gehäuse oder um den Eintritt in ein Rohr, das aus dem Gehäuse heraus geführt wird, handeln. Die Wegführeinrichtung kann sich dabei in der Wand oder der Decke des Behandlungsraumes befinden.
In oder unterhalb der Wegführeinrichtung können sich Vorrichtungen befinden, die den Durchtritt von Prozessgas erlauben, den Durchtritt von Schüttgut aber behindern. Dies kann z.B. durch einen gebogenen oder umgelegten Durchflusskanal oder mit Hilfe von ablenkenden Einbauten, wie z.B. einem Zick-Zack-Abscheider, erfolgen. Üblicherweise ist die Wegführeinrichtung für das Behandlungsgas direkt oder indirekt mit Rohrleitungen oder Kanälen verbunden, durch die eine Verbindung zu Einrichtungen zur Nachbehandlung des Prozessgases, wie z.B. Verdichtungseinrichtungen (z. B. Ventilatoren, Gebläsen oder Kompressoren), Wärmetauschern oder Reinigungseinrichtungen (z. B. Filter, Zyklone oder katalytische Verbrennungseinrichtungen), hergestellt wird. Zwi schen der Wegführeinrichtung und Eintrittsöffnung für das Behandlungsgas kann ein geschlossener oder teilweise geschlossener Kreislauf bestehen.
Gemäss einem weiteren der Unteransprüche befindet sich unterhalb des vorgenannten Behandlungsraumes 12 ein weiterer Behandlungsraum 32. Dieser weitere Behandlungsraum 32 wird von einem wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Gehäusemantel umschlossen, wobei eine im Wesentlichen konzentrische Anordnung vorteilhaft ist. Dieser Aufbau von zwei aufeinander folgenden Behandlungsräumen 12, 32 mit gleicher Querschnittsform, die aber von ihrer Grösse her unabhängig gestaltet sein können, erlauben eine kompakte und kostengünstige Bauweise bei gleichzeitig hoher Flexibilität bezüglich ihrer Designkriterien, wie Volumen, Gasdurchströmung und Produktdurchströmung.
In dem weiteren Behandlungsraum 32 befinden sich:

– mindestens eine Einfüllöffnung 35, durch die Schüttgutmaterial eintragbar ist;
– mindestens eine Entleerungsöffnung 36, durch die Schüttgutmaterial austragbar ist;
– mindestens einer Zuführeinrichtung 37 für ein Behandlungsgas im Bodenbereich des weitern Behandlungsraumes.

Weiterhin kann sich mindestens eine Wegführeinrichtung 39 für ein Behandlungsgas im Deckenbereich des weiteren Behandlungsraumes 12 befinden. Dazu ist die Anordnung einer weiteren, bevorzugterweise gasdichten Absperrvorrichtung 24 vorteilhaft, mit der der weitere Behandlungsraum 32 nach oben abgetrennt wird, was den Vorteil hat, dass zwei voneinander unabhängige Gaskreisläufe eingerichtet werden können.
Gemäss einem weiteren Unteranspruch mündet die Austragsöffnung 16 aus einem weiteren Abteil des oberen Behandlungsraumes 12 in die Einfüllöffnung in den weiteren Behandlungsraum 32.
Bei der Einfüllöffnung 35 kann es sich dabei z.B. um eine Öffnung im Gehäuse oder um den Austritt aus einem Rohr, das in das Gehäuse geführt wird, handeln. Die Einfüllöff nung 35 kann in mehrere Segmente unterteilt sein, was eine Verteilung des Schüttgutes erlaubt. Bevorzugterweise liegt die Einfüllöffnung 35 tiefer als die Unterkante der Wegführeinrichtung 39 des Prozessgases und/oder ist zumindest so ausgerichtet, dass ein direkter Übertrag des Schüttgutes in die Wegführeinrichtung 39 des Prozessgases verhindert ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Einfüllöffnung 35 mit im Wesentlichen gleichmässigem Abstand zum Gehäusemantel 31 in den weiteren Behandlungsraum 32 mündet. Ebenso vorteilhaft ist es wenn die Einfüllöffnung 35 im Wesentlichen senkrecht in den weiteren Behandlungsraum 32 mündet. Zur besseren Nutzung des weiteren Prozessraumes 32 kann eine Einrichtung zur Verteilung des Schüttgutes vorgesehen werden.
Bevorzugterweise wird der weitere Behandlungsraum 32 nach unten mit einem konischen Teil abgeschlossen, was einen gleichmässigen Schüttgutaustrag durch die Austragsöffnung 36 ermöglicht.
Die Zufuhreinrichtung 37 für das Behandlungsgas kann sich im zylindrischen Bereich oder ebenfalls im konischen Bereich des weiteren Behandlungsraumes 32 befinden. Die Zufuhreinrichtung 37 kann Öffnungen im Inneren und/oder im Gehäuse des weitern Behandlungsraumes 32 umfassen.
Auch hier können die Zufuhr- und Wegführeinrichtungen 37, 39 für das Behandlungsgas wie oben beschrieben mit weiteren Vorrichtungen zur Behandlung des Gases und/oder miteinander verbunden sein.
Die Wegführeinrichtungen 39 für das Behandlungsgas aus dem weiteren Behandlungsraum 32 kann direkt oder indirekt mit einer Zufuhr- oder Wegführeinrichtung des oberen Behandlungsraumes verbunden sein, insbesondere ist eine Verbindung mit der Zuführeinrichtung 37 sinnvoll, wodurch der aus dem weiteren Behandlungsraum 32 ausgetragene Energieinhalt dem oberen zugeführt wird.
Der weitere Behandlungsraum 32 kann aus zylindrischen und konischen Segmenten bestehen. Die Höhe des weiteren Behandlungsraumes 32, gemessen zwischen der Zufuhreinrichtung 37 und der Wegführeinrichtung 39 für das Behandlungsgas, beträgt im Verhältnis zu seinem Durchmesser (gemessen im Bodenbereich) bevorzugterweise zwischen 2 und 15, insbesondere zwischen 3 und 10.
Der Radius im Bodenbereich des Gehäusemantels 11 des oberen Behandlungsraumes 12 ist gemäss einem der Unteransprüche grösser als der Radius im Deckenbereich des Gehäusemantels 31 des weiteren Behandlungsraumes 32. Dies ergibt den Vorteil einer grösseren Behandlungsfläche im oberen Behandlungsraum 12, wodurch eine höhere Sinkgeschwindigkeit im weiteren Behandlungsraum 32 erzielt wird, was besonders bei klebrigen Schüttgütern vorteilhaft ist. Gemäss einem weiteren der Unteransprüche sind beide Radien gleich, was wiederum fertigungstechnische Vorteile ergibt.
Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Einfüllöffnung 15 in den Behandlungsraum 12 eine Dosiereinrichtung 41 vorgeordnet ist, dass der Entleerungsöffnung 36 aus dem weiteren Behandlungsraum 32 eine Dosiereinrichtung 42 nachgeordnet ist und dass sich im Deckenbereich 40 des Behandlungsraumes 32 eine Niveaumesseinrichtung 43 befindet. Durch diese Anordnung lässt sich die Füllmenge in den Behandlungsräumen 12, 32 regeln, wobei eine Dosiereinrichtung den Anlagedurchsatz vorgibt und die andere gemäss der Niveaumesseinrichtung geregelt wird. Alternativ kann zur Niveaumesseinrichtung auch eine Wägezelle verwendet werden, auf der die gesamte Vorrichtung gelagert ist. Bei den Dosiereinrichtungen kann es sich um im Stand der Technik bekannte gravimetrische oder volumetrische Einrichtungen, wie Bandwaagen oder Zellradschleusen, handeln.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur thermischen Behandlung eines Schüttgutes, wobei die Behandlung unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung erfolgt.
Bei dem Schüttgut handelt es sich insbesondere um ein Schüttgut aus einem kristallisierbaren thermoplastischen Polykondensat, wie z.B. einem Polyester, einem Polyamid, einem Polycarbonat, Polylactid oder einem Polyhydroxyalkylat, das durch eine Polykondensationsreaktion unter Abspaltung niedermolekularer Reaktionsprodukte (Spaltprodukte) gewonnen wird.
Das Schüttgut kann z.B. als Granulat oder in Form von Flocken oder Schnitzeln vorliegen. Es kann aus einem Neumaterial und/oder aus einem Rezyklat bestehen. Das Schüttgut kann vor dem Eintritt in die erfindungsgemässe Vorrichtung auf ein geeignetes Temperaturniveau gebracht werden, oder direkt aus einem vorgelagerten Prozess oder Lagerraum zugeführt werden.
Das Prozessgas enthält bevorzugterweise Luft oder ein Inertgas, wie z.B. Stickstoff oder CO2. Weitere Bestandteile wie Wasser oder Spaltprodukte und desorbierte Produkte aus dem Schüttgutmaterial können vorhanden sein.
Besonders geeignet ist die Vorrichtung, wenn die Behandlung zumindest einen Schritt zur Kristallisation umfasst. Ebenso kann die Behandlung Schritte zur Konditionierung, Trocknung, Temperung, Erwärmung und/oder Kühlung umfassen. Ein Beispiel für ein erfindungsgemässes Verfahren wird anhand von 1 erklärt, wobei es sich um eine kontinuierliche Kristallisation und Trocknung eines Polykondensates handelt.
Amorphes Schüttgutmaterial wird unterhalb seiner Glasübergangstemperatur kontinuierlich über die Dosiereinrichtung 41 durch die Einfüllöffnung 15 in den Behandlungsraum 12 der erfindungsgemässen Vorrichtung geführt und verteilt sich im ersten Kristallisationsabteil 12g mit grosser Rückvermischung so mit bereits kristallinem Material, sodass keine Verklebungen entstehen können. Heisses Gas strömt durch die Zufuhröffnung 23 in den Raum 22 und mittels Zufuhreinrichtung 17 durch Absperreinrichtung 21 so in den Bodenbereich 18 des Behandlungsraumes 12, dass das Schüttgutmaterial fluidisiert wird, erwärmt wird und zumindest teilweise kristallisiert wird. Das Gas verlässt den Behandlungsraum 12 durch eine Wegführeinrichtung 19 im Deckenbereich 20 des Behandlungsraumes 12. Ein Prallblech 25 verhindert dabei, dass Schüttgutmaterial mitgerissen wird. Das Schüttgutmaterial strömt durch den Schüttungsdruck vom grossen Kristallisationsabteil 12g durch einen Freiraum 14 in der Zwischenwand 13 in das kleine Kristallisationsabteil 12k, wo es weiter vom Prozessgas fluidisiert wird und homogen temperiert und kristallinisiert wird. Anschliessend gelangt das Schüttgutmaterial durch die Austragsöffnung 16 über ein Rohrstück durch die Einfüllöffnung 35 in den weiteren Behandlungsraum 32. Das Schüttgutmaterial wird dabei zur Mitte des weitern Behandlungsraumes 32 gelenkt. Durch die Zuführeinrichtung 37 wird trockenes Gas in den Bo denbereich 38 geleitet, das im Gegenstrom das Schüttgutmaterial ohne es zu fluidisieren durchströmt und trocknet und den Behandlungsraum 32 grossteils durch die Wegführeinrichtung 39 im Deckenbereich 40 verlässt. Ein Restanteil des Gases kann auch durch die Zuführöffnung 35 über die Austragsöffnung 16 in den Behandlungsraum 12 entweichen. Um einen Gasfluss von der Gaszufuhröffnung 23 zur Wegführeinrichtung 39 zu verhindern wird der Behandlungsraum nach oben durch eine gasdichte Trennwand verschlossen. Das Behandlungsgas aus den Wegführeinrichtungen 19 und 39 wird in einem Zyklonabscheider von Staubpartikeln gereinigt, in einem Ventilator verdichtet, in einem Erhitzer erwärmt und zur Hauptsache über die Zufuhröffnung 23 in den Prozess zurückgeführt.
Über die Niveaumesseinrichtung 43 wird mittels Dosiereinrichtung 42 der Austrag des Schüttgutmaterials so gesteuert, dass der Behandlungsraum 32 immer gefüllt ist.
Beim Apparatestart mit amorphem Schüttgutmaterial ist es unerwünscht, dass amorphes Schüttgutmaterial ohne zu kristallisieren in den Behandlungsraum 32 gelangt. Um dies zu verhindern kann die Austragsöffnung 16 mit einem Verschlusselement 26 verschlossen werden. Das Verschlusselement 26 ist in der Höhe verstellbar und nach oben konisch, um Ablagerungen von Schüttgutmaterial zu verhindern.
1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Längsschnitt, wobei ein erster Behandlungsraum mit einem weiteren Behandlungsraum kombiniert ist.
2–4 zeigt Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe Vorrichtung im Querschnitt, im Bereich des ersten Behandlungsraumes.

10: Gehäuse
11: Gehäusemantel
12: Behandlungsraum mit Abteil 12g und 12k
13: Zwischenwand
14: Freiraum
15: Einfüllöffnung für Schüttgutmaterial
16: Austragsöffnung für Schüttgutmaterial
17: Zuführeinrichtung für ein Behandlungsgas
18: Bodenbereich
19: Wegführeinrichtung für ein Behandlungsgas
20: Deckenbereich
21: Absperreinrichtung
22: Prozessgasraum
23: Zufuhröffnung für ein Behandlungsgas
24: Absperrvorrichtung
25: Prallblech
26: Verschlusselement
31: Gehäusemantel
32: Behandlungsraum
35: Einfüllöffnung für Schüttgutmaterial
36: Austragsöffnung bzw. Entleerungsöffnung für Schüttgutmaterial
37: Zuführeinrichtung für ein Behandlungsgas
38: Bodenbereich
39: Wegführeinrichtung für ein Behandlungsgas
40: Deckenbereich
41: Dosiereinrichtung
42: Dosiereinrichtung
43: Niveaumesseinrichtung

Claims

Vorrichtung zum Behandeln eines Schüttgutmateriales, insbesondere eines Kunststoffmateriales, mit: – einem Behandlungsraum (12) zur Aufnahme des Schüttgutmateriales; – mindestens einer im Behandlungsraum (12) vorgesehenen Zwischenwand (13) zur Unterteilung des Behandlungsraumes (12) in mindestens zwei Abteile (12g, 12k), die über zumindest einen Freiraum (14) zum Durchströmen des Schüttgutmateriales von einem ersten Abteil (12g) in ein weiteres Abteil (12k), miteinander verbunden sind; – mindestens einer Einfüllöffnung (15), durch die Schüttgutmaterial in ein erstes Abteil (12g) eintragbar ist; – mindestens eine Austragsöffnung (16), durch die Schüttgutmaterial aus einem weiteren Abteil (12k) austragbar ist; – mindestens einer Zuführeinrichtung (17) für ein Behandlungsgas im Bodenbereich (18) des Behandlungsraumes (12); – mindestens einer Wegführeinrichtung (19) für ein Behandlungsgas im Deckenbereich (20) des Behandlungsraumes (12); dadurch gekennzeichnet, dass die Abteile (12g, 12k), insbesondere nach Art von Sektoren oder Segmenten, in einem gemeinsamen, wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Gehäusemantel (11), der im Bodenbereich (18) einen Radius R_B aufweist, vorgesehen sind; und dass das Zentrum der zumindest einen Entleerungsöffnung (16) einen minimalen Abstand S von den Wänden des weiteren Abteils (12k) aufweist und dass das Verhältnis S/R_B zwischen 0.35 und 0.7 beträgt.
Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass S/R_B zwischen 0.38 und 0.6 beträgt.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis S/R_B grösser als 0.4, insbesondere grösser als 0.43 ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abteil (12g) eine Fläche Ag aufweist und die Summe der weiteren Abteile (12k) eine Fläche Ak aufweist und dass das Verhältnis Ag/Ak zwischen 1 und 5, insbesondere zwischen 2 und 3 beträgt.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Gehäusemantels (11) im Deckenbereich (20) grösser als der Radius des Gehäusemantels (11) im Bodenbereich (18) ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Gehäusemantels (11) im Deckenbereich (20) gleich dem Radius des Gehäusemantels (11) im Bodenbereich (18) ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (18) nach unten durch eine Absperreinrichtung (21), insbesondere ein Lochblech, begrenzt wird, die von Prozessgas zumindest stellenweise, nicht aber vom Schüttgut durchströmt werden kann.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (14) durch eine Aussparung in der Zwischenwand (13) gebildet ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum einen Teil der Unterkante der Zwischenwand (13) umfasst.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung (16) oberhalb der Absperrvorrichtung (21) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung (16) in der Höhe verstellbar ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Austragsöffnung (16) verstellbar ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsöffnung (16) mit einem Verschlusselement (26) verschliessbar ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante der Einfüllöffnung (15) unterhalb der Oberkante der Zwischenwand (13) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischenwand (13) von einer Stelle am Gehäusemantel (11) zu einer weiteren Stelle am Gehäusemantel (11) erstreckt, wobei die Zwischenwand (13) eine maximale Entfernung E vom dazwischenliegenden Gehäusemantelbereich aufweist und dass das Verhältnis E/R_B zwischen 0.4 und 1.2, insbesondere zwischen 0.6 und 1.1 beträgt.
Vorrichtung gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (13) aus einem Wandteil besteht, das an beiden Berührungsstellen mit dem Gehäusemantel (11) einen Winkel V einschliesst, wobei der Winkel V zwischen 60° und 110°, insbesondere zwischen 70° und 100° beträgt.
Vorrichtung gemäss Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (13) aus zwei im Wesentlichen geraden Wandteilen besteht, die sich vom Gehäusemantel (11) ins Zentrum des Behandlungsraums (12) und unter Einschluss eines Winkels W wieder zum Gehäusemantel (11) erstrecken, wobei der Winkel W zwischen 60° und 180°, insbesondere zwischen 80° und 140° beträgt.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich unterhalb der Absperreinrichtung (21) ein Raum (22) befindet, in den zumindest eine Zufuhröffnung (23) für Prozessgas mündet.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich unterhalb des Behandlungsraumes (12) ein weiterer Behandlungsraum (32) befindet, der von einem wenigstens annähernd rotationssymmetrischen Gehäusemantel (31) umschlossen ist.
Vorrichtung mit einem weiteren Behandlungsraum (32) gemäss Anspruch 19 mit: – mindestens eine Einfüllöffnung (35), durch die Schüttgutmaterial eintragbar ist; – mindestens einer Entleerungsöffnung (36), durch die Schüttgutmaterial austragbar ist; und – mindestens einer Zuführeinrichtung (37) für ein Behandlungsgas im Bodenbereich (38) des Behandlungsraumes (32).
Vorrichtung gemäss Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Wegführeinrichtung (39) für ein Behandlungsgas im Deckenbereich (40) des Behandlungsraumes (32) befindet.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Prozessgasraum (22) von dem weiteren Behandlungsraum (32) durch eine Absperrvorrichtung (24) getrennt ist.
Vorrichtung gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung (24) gasdicht ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austragsöffnung (16) aus einem weiteren Abteil (12k) in die Einfüllöffnung (35) in den weiteren Behandlungsraum (32) mündet.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung (35) mit im Wesentlichen gleichmässigem Abstand zum Gehäusemantel (31) in den weiteren Behandlungsraum (32) mündet.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsraum (12) im Wesentlichen konzentrisch zum weiteren Behandlungsraum (32) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfüllöffnung (15) in den Behandlungsraum (12) eine Dosiereinrichtung (41) vorgeordnet ist, dass der Entleerungsöffnung (36) aus dem weiteren Behandlungsraum (32) eine Dosiereinrichtung (42) nachgeordnet ist und dass sich im Deckenbereich (40) des Behandlungsraumes (32) eine Niveaumesseinrichtung (43) befindet.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Gehäusemantels (11) im Bodenbereich (18) grösser als der Radius des Gehäusemantels (31) im Deckenbereich (40) ist.
Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des Gehäuses (11) im Bodenbereich (18) gleich dem Radius des Gehäuses (31) im Deckenbereich (40) ist.
Verfahren zur thermischen Behandlung eines kristallisierbaren Polymers in einer Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Kristallisation und Konditionierung, insbesondere Trocknung, eines kristallisierbaren Polykondensates in einer Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.