DE102017120680A1

DE102017120680A1 - Vorrichtung zur Behandlung eines Lösungsmittelextraktionsrückstands

Info

Publication number: DE102017120680A1
Application number: DE102017120680.9A
Authority: DE
Inventors: Marc Kellens; Timothy G. Kemper
Original assignee: Desmet Ballestra Engineering NV SA
Current assignee: Desmet Ballestra Engineering NV SA
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2018-03-15
Also published as: GB2553793A; GB201615600D0; US20180070608A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von verbrauchtem Material, worin die Behandlung das Extrahieren von Lösungsmittel und Rösten des verbrauchten Materials (DT) umfasst, zum Gewinnen von verbrauchtem Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, und/oder Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde (DC), zum Gewinnen von Mehl, und/oder eine Kombination davon (DTDC), worin die Vorrichtung aus übereinander angeordneten Ablagen gebildet ist, welche das verbrauchte Material tragen, worin die Vorrichtung mit Mitteln ausgestattet ist, so dass mindestens eine Fluidphase das verbrauchte Material durchfließen kann, worin zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase das verbrauchte Material in pulsierender Art und Weise durchfließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von verbrauchtem Material, worin die Behandlung die Schritte Extrahieren von Lösungsmittel und Rösten des verbrauchten Materials zum Gewinnen von verbrauchtem Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, und/oder Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, zum Gewinnen von Mehl umfasst, worin die Vorrichtung einen Behälter mit einem Innenvolumen umfasst, worin das Innenvolumen zwei oder mehr in axialer Richtung übereinander angeordnete Kammern umfasst, worin jede Kammer eine Ablage umfasst zum Aufnehmen von verbrauchtem Material, woraus Lösungsmittel extrahiert werden soll und welches geröstet und/oder getrocknet und gekühlt werden soll, worin jede Ablage so ausgestattet ist, dass eine Bewegung des verbrauchten Materials nach unten möglich ist, in Richtung eines Ausgangs für das verbrauchte Material. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Lösungsmittelextraktion-Röstung und/oder Trocknung-Kühlung eines verbrauchten Materials, insbesondere eines verbrauchten Materials in Form eines Lösungsmittelextraktionsrückstands, welcher bei der Lösungsmittelextraktion von ölhaltigem Material erhalten wird. Im Besonderen betrifft die Erfindung einen Lösungsmittelextraktor-Röster, einen Trockner-Kühler oder einen kombinierten Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler, worin ein verbessertes Extrahieren von Lösungsmittel, Rösten und/oder verbessertes Trocknen, Kühlen eines verbrauchten Materials, insbesondere eines Extraktionsrückstands, welcher bei der Lösungsmittelextraktion von ölhaltigem Material erhalten wird, erreicht werden kann durch Kontaktieren des verbrauchten Material mit einer gepulsten Fluidströmung.
Hintergrund der Erfindung
Eine Lösungsmittelextraktion von ölhaltigem Material, wie etwa Sojabohne, Sonnenblume oder Raps, ergibt üblicherweise eine Miscella, welche etwa 35% Öl in Lösungsmittel (üblicherweise Hexan) enthält, und einen Rückstand oder verbrauchtes Material. Das verbrauchte Material ist meist ein im Wesentlichen entfettetes Material, welches etwa 20–35% Lösungsmittel enthält. Nach sorgfältigem Extrahieren von Lösungsmittel, Rösten, Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials wird ein Mehl erhalten, welches zur Verwendung als Tierfutter geeignet ist, oder als Rohmaterial für andere Extraktionsverfahren, welche beispielsweise Proteinkonzentrate oder Isolate ergeben.
Die Entfernung und Rückgewinnung des in dem verbrauchten Material enthaltenen Lösungsmittels ist ein wichtiger Vorgang einer Lösungsmittelextraktionsanlage, da es weitgehend die Qualität des Mehls und dessen Derivate bestimmt. Die Entfernung und Rückgewinnung von Lösungsmittel hat auch einen wichtigen Einfluss auf das kommerzielle und ökologische Ergebnis einer Lösungsmittelextraktionsanlage. Die vollständige Entfernung von Lösungsmittel und dessen Rückgewinnung ist nämlich ein energieverbrauchendes Verfahren, da es den Einsatz von großen Mengen an Dampf, heißer Luft und elektrischer Energie erfordert.
CN 204987757 offenbart eine Plattentrocknungsvorrichtung für Camellia-Samen, welcher einen Behälter mit einer Vielzahl an vertikalen räumlich getrennten Aufnahmeplatten umfasst. Mindestens eine aufrechte Wärmeströmungsleitung erstreckt sich durch die Platten und kommuniziert mit jeder der Platten, um sicherzustellen, dass an den Aufnahmeplatten platzierte Ölteesamen erhitzt werden können. Der Behälter enthält einen Feuchtigkeitsdetektor und ist so ausgerüstet, dass wenn die Feuchtigkeit der Teesamen zwischen 12–15 % liegt, Dampf in das Innere des Behälters zugeführt wird. Wenn die Feuchtigkeit der Ölteesamen 5–7 % beträgt, wird eine pulsierte Hitze bereitgestellt durch die Ferninfrarot-Heizvorrichtung an der Unterseite und Oberseite der Vorrichtung.
Die Lösungsmittelentfernung aus verbrauchtem Material wird herkömmlich durchgeführt unter Verwendung eines thermischen Verfahrens, welches in einem Gerät durchgeführt, das Lösungsmittelextraktor-Röster (DT, „Desolventizer Toaster“) genannt wird. In einem Lösungsmittelextraktor-Röster wird verbrauchtes Material mit Dampf in Kontakt gebracht zum Zweck des Erhitzens des verbrauchten Materials und Strippen des Lösungsmittels. Nachdem eine geeignete Lösungsmittelextraktion und Röstung durchgeführt wurde, wird das sich aus diesem Verfahren ergebende Mehl in einem Gerät, das Trockner-Kühler genannt wird (DC, „Dryer Cooler“), getrocknet und gekühlt. Trocknen und Kühlen wird gewöhnlich durchgeführt unter Verwendung von aufeinanderfolgenden Strömen von heißer und kühler Luft.
In der Praxis werden der Lösungsmittelextraktor-Röster und der Trockner-Kühler oft als zwei unabhängige Geräte konzipiert, welche durch ein Fördersystem verbunden werden. In vielen Fällen wird ein Lösungsmittelextraktor-Röster mit einem Trockner-Kühler in einem einzigen Gerät kombiniert, welches als Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler (DTDC, „Desolventizer Toaster Dryer Cooler“) bezeichnet wird. Mehl, das sich aus der Behandlung des verbrauchten Materials ergibt, das den Trockner-Kühler oder den Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler verlässt, ist ausreichend trocken, gekühlt, das Lösungsmittel extrahiert und geröstet für eine sichere Aufbereitung und Beförderung. Das Mehl, das aus einer solchen Behandlung erhalten wird, weist eine verlängerte Haltbarkeit auf und kann vorteilhafterweise beispielsweise als Futter für Nutztiere verwendet werden, oder als Ausgangsmaterial für andere Extraktionsverfahren, um Proteinkonzentrate oder Isolate zu erhalten, welche für Menschen geeignet sind.
In einem Lösungsmittelextraktor-Röster wird das verbrauchte Material auf etwa 105°C erhitzt, um die Verdampfung des in dem verbrauchten Material enthaltenen Lösungsmittels, üblicherweise Hexan, herbeizuführen. Angesichts der Menge an zu erhitzendem Material, welche in einigen großen Ölmühlen 50 Tonnen pro Stunde übersteigen kann, der Anfälligkeit des verbrauchten Material für Überhitzung und das Erfordernis, die Gesamtheit des Lösungsmittels rückzugewinnen, muss ein Lösungsmittelextraktor-Röster spezifisch und sorgfältig konzipiert werden.
Die gebräuchlichste im Fachgebiet verwendete Art eines Lösungsmittelextraktor-Rösters wird in 1 dargestellt. Dieser typische, bekannte Lösungsmittelextraktor-Röster besteht aus einem zylindrischen Behälter, umfassend einige übereinander in Richtung der Höhe angeordnete zylindrische Kammern (21 bis 28), welche übereinander in die Höhe gestapelt sind. Jede Kammer wird durch eine Ablage (29 bis 36) begrenzt und mit einem drehbaren Rührer (37) ausgestattet, welcher an einer zentralen, sich senkrecht erstreckenden Achse (38) angebracht ist. Die drehenden Rührer verteilen das Material, aus welchem das Lösungsmittel extrahiert werden soll, über die Ablagen und ermöglichen eine schonende Durchmischung des Materials. Verbrauchtes Material (39), oft direkt vom Lösungsmittelextraktor und mit einer Temperatur von etwa 60 °C, insbesondere im Fall einer Hexanextraktion, wird oben am Lösungsmittelextraktor-Röster in die oberste Kammer (21) zugeführt und auf der obersten Ablage (29) oben platziert. Die oberen Ablagen (29, 30, 31) erstrecken sich in radialer Richtung des Behälters nur über einen Teil des Durchmessers des Behälters. Die unteren Ablagen (32, 33, 34, 35, 36) hingegen erstrecken sich im Wesentlichen über den gesamten Durchmesser des Behälters, und erstrecken sich mit anderen Worten bis an die Wände des Behälters des Lösungsmittelextraktor-Rösters. Jede untere Ablage ist mit einem Drehventil mit einstellbarer Geschwindigkeit (40–44) ausgestattet, um eine Bewegung des Materials nach unten zu ermöglichen, durch jede untere Ablage, mit der gewünschten Geschwindigkeit, aber so, dass der Durchfluss von aufsteigendem Dampf vermieden wird. Die oberen Ablagen (29, 30, 31) sind mit einer Öffnung versehen, um die Bewegung des verbrauchten Materials nach unten zu ermöglichen, welches ständig durch die drehbaren Rührer geschoben wird. Das verbrauchte Material wird in 1 nicht dargestellt, um die Darstellung nicht zu verdecken.
Um das verbrauchte Material zu erhitzen, werden im Allgemeinen zwei Heizverfahren gleichzeitig verwendet. Ein erstes Verfahren nutzt eine direkte Dampfheizung oder ein sogenanntes Erhitzen mit Kontaktdampf, welcher das verbrauchte Material direkt kontaktiert. Ein zweites Verfahren nutzt eine indirekte Dampfheizung, worin die Ablagen mit doppelten Böden ausgestattet sind, welche als Dampfmantel wirken, in welche Dampf zugeführt wird (nicht gezeigt). Bei einem Verfahren unter Nutzung einer direkten Dampfheizung wird heißer, frischer Dampf oder „Kontaktdampf“ (46) in einem Boiler (45) erzeugt und wird in die Masse des verbrauchten Materials eingespeist, um in Aufwärtsrichtung über eine Hohlkammer-Ablage zum Durchblasen (35) zu fließen. Der Kontaktdampf (46) steigt auf (47) durch das verbrauchte Material über kleine Öffnungen, die im Boden der unteren Ablagen (40 bis 43) bereitgestellt werden. Die Größe und Form der Öffnungen ist so optimiert, dass die Strömung des Kontaktdampfs so weit wie möglich zu begünstigt wird, während das Eindringen des verbrauchten Materials in diese Öffnungen minimiert wird. Die mit Lösungsmittel beladenen Dämpfe verlassen den Behälter über eine obere Öffnung (48).
Da die Wärmeübertragung von der geheizten Oberfläche der Ablageböden zum verbrauchten Material langsam und schwierig ist, insbesondere in Anbetracht der in jede Kammer geladene Betthöhe des verbrauchten Materials (bis zu 0,5–0,6 Meter), wird die Verwendung von Kontaktdampf stark bevorzugt. Während der direkte Kontakt zwischen dem festen verbrauchten Material und dem Kontaktdampf eine effizientere Erwärmung bereitstellt, ist der Nachteil allerdings, dass die Kondensation des Kontaktdampfs in dem verbrauchten Material diesem Feuchtigkeit hinzufügt, welche anschließend in dem Trockner-Kühler entfernt werden muss. Während das verbrauchte Material in dem Lösungsmittelextraktor-Röster fortschreitet, steigt natürlich dessen Temperatur, und deshalb wird ein Teil des Kontaktdampfs nicht an dem verbrauchten Material kondensieren, sondern wird stattdessen einen Strippeffekt ausüben und weiteres Lösungsmittel entfernen. Dieser Strippeffekt tritt überwiegend in den unteren Ablagen auf. Gleichzeit mit dem Strippen des Lösungsmittels durch den Dampf, wird das verbrauchte Material geröstet. In der Tat induziert die kombinierte Wirkung von Hitze und Feuchtigkeit die Inaktivierung des Trypsininhibitors zusammen mit der Denaturierung einiger Proteine, was die Qualität und die Schmackhaftigkeit des Mehls für Tiere verbessert.
Der Trockner-Kühler (DC) ist eine Vorrichtung, welche in Bezug auf seine Konstruktion ähnlich ist wie ein Lösungsmittelextraktor-Röster, aber ein Trockner-Kühler weist üblicherweise eine geringere Höhe auf, da er üblicherweise weniger Kammern enthält, oft nur zwei Kammern: eine erste Kammer, worin das verbrauchte Material, das den Lösungsmittelextraktor-Röster verlässt, welches etwa 20% Wasser enthält, unter Verwendung von heißer Luft getrocknet wird, und eine zweite Kammer, worin kühle Luft verwendet wird, um das verbrauchte Material zu kühlen, welches das endgültige Mehl wird. Jede Kammer ist mit einem Rührer ausgestattet. In einem Trockner-Kühler wird Luft durch das Material geblasen über einen gelochten Boden, welcher jede Kammer abgrenzt: heiße Luft kommt von dem oberen gelochten Boden und steigt durch das verbrauchte Material in die obere Kammer, während kühle Luft von dem unteren gelochten Boden kommt und durch das verbrauchte Material in die untere Kammer steigt. Ein typischer Trockner-Kühler wird beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 12/449,703 beschrieben.
Ein Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler (DTDC) ist eine Kombination eines Lösungsmittelextraktor-Rösters und eines Trockner-Kühlers, wie zuvor beschrieben, in einem einzigen Behälter, worin der Lösungsmittelextraktor-Röster auf dem Trockner-Kühler angeordnet ist.
Im Fachgebiet sind die oben beschriebenen Vorrichtungen unter dem Namen Dimax DT, Dimax DC oder Dimax DTDC bekannt, bereitgestellt durch Desmet Ballestra (Belgien). Ähnliche Vorrichtungen werden auch von Crown Iron Works (USA) bereitgestellt. Tatsächlich haben alle ihren Ursprung in einer Vorrichtung, welche in Deutschland von Schumacher entwickelt wurde ( US Patent Nr. 4,622,760 ), welche über die Jahre ständig verbessert wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft solch einen Lösungsmittelextraktor-Röster, Trockner-Kühler oder Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler, umfassend mehrere übereinander angeordnete Ablagen wie oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lösungsmittelextraktor-Röster und/oder einen Trockner-Kühler, konzipiert als unabhängige Anlagen oder in Kombination in einer Vorrichtung, welche als Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler bekannt ist.
Um eine effiziente und wirtschaftliche Verwendung der Fluidphase zu ermöglichen, ist eine Optimierung des Kontakts zwischen der Fluidphase (welche üblicherweise im Lösungsmittelextraktor-Röster Kontaktdampf und im Trockner-Kühler Luft ist) und dem verbrauchten Material von zentraler Bedeutung.
Leider zeigen die im Fachgebiet bekannten Vorrichtungen und Verfahren einige Defizite, welche einen übermäßigen Verbrauch der zum Erreichen der Lösungsmittelextraktion und/oder Trocknung und/oder Kühlung verwendeten Fluidphase herbeiführen. Die vorwiegenden Defizite der Vorrichtung des Stands der Technik sind die Kanalbildung der Fluidphase in dem verbrauchten Material und die Bildung von Fluidphasentaschen in dem verbrauchten Material. Mit Kanalbildung ist die Bildung von bevorzugten Durchflüssen der Fluidphase durch die Masse des verbrauchten Materials gemeint. Je größer der Durchfluss, desto mehr Fluidphase ist verloren. Taschenbildung ist ein Phänomen ähnlich wie Kanalbildung, mit der Ausnahme, dass die Fluidphase in der Masse des verbrauchten Materials blockiert bleibt, bis eine Explosion der Fluidphasentasche erfolgt. Wiederum ist umso mehr Fluidphase verloren, desto größer die Tasche ist.
Taschenbildung und Kanalbildung werden darauf zurückgeführt, dass die in jeder Kammer montierten Rührer offensichtlich nicht schnell genug rotieren, um das Erreichen einer gründlichen Mischung des verbrauchten Materials zu ermöglichen, und dabei Kanalbildung und Taschenbildung der Fluidphase zu vermeiden. In der Tat ist der Rührer, welcher die Masse des verbrauchten Materials bewegt, so gestaltet, dass diese Masse schonend gerührt wird, mit dem Ziel, das Kochen des erhitzten Bodens jeder Kammer zu vermeiden. Es ist auch die Funktion des Rührers, die Masse des verbrauchten Materials regelmäßig von einer Kammer in die nächste zu schieben, und soweit wie möglich das Prinzip „zuerst herein – zuerst hinaus“ zu berücksichtigen. Dabei ist eine heftige mechanische Bewegung unerwünscht, da diese das Risiko der Bildung von Staub und Feinstkornanteil erhöht, und auch eine erhebliche Kraft und eine übermäßig robuste Konstruktion von Rührern, Welle, Motor und Getriebe erfordert, was sich sowohl auf die Baukosten als auch die Betriebskosten nachteilig auswirkt. Und selbst mit einer solch kostspieligen, übermäßig robusten Konstruktion von Rührern, Welle, Motor und Getriebe ist nicht gezeigt, dass der Kontakt zwischen dem verbrauchten Material und der Fluidphase wesentlich verbessert wird. Deshalb besteht ein Bedarf für eine verbesserte Vorrichtung, welche eine Verbesserung des Kontakts ermöglicht zwischen der Fluidphase und dem verbrauchten Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert werden soll, und welches geröstet und/oder getrocknet und gekühlt werden soll.
Gegenstand der Erfindung
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen zum Extrahieren von Lösungsmittel, Rösten, Trocknen und Kühlen von verbrauchtem Material, welche in der Lage ist, einen verbesserten Kontakt zwischen der Fluidphase und dem verbrauchten Material bereitzustellen, verglichen mit bestehenden Vorrichtungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die oben genannten Ziele mit einer Vorrichtung erreicht werden können, welche in dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs beschrieben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Teil des Behälters ausgestattet ist mit mindestens einem Eingang zum Zuführen von mindestens einer Fluidphase, und Bewegen der Fluidphase in Aufwärtsrichtung des Behälters, zum Zweck des Extrahierens von Lösungsmittel und Röstens und/oder Trocknens und Kühlens des verbrauchten Materials, worin die Vorrichtung ein Pulsierelement umfasst, wodurch zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird.
Die Erfinder haben festgestellt, dass das Vorliegen des Pulsierelements in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wodurch zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird, eine verbesserte Vorrichtung zum Extrahieren von Lösungsmittel und Rösten und/oder Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials ergibt. In einer solchen Vorrichtung kann nämlich die Menge der Fluidphase, welche zum Erreichen des Extrahierens von Lösungsmittel und Röstens und/oder Trocknens und Kühlens des verbrauchten Materials benötigt wird, im Vergleich zu bestehenden Vorrichtungen des Stands der Technik signifikant verringert werden. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass bei Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Lösungsmittelextraktor-Röster zum Extrahieren von Lösungsmittel aus verbrauchtem Material die Menge an Dampf, welche zum Erreichen des Extrahierens von Lösungsmittel und Röstens verbraucht wird, im Vergleich zu bestehenden Vorrichtungen des Stands der Technik signifikant verringert werden kann. Die Erfinder haben auch festgestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Verwendung als Trockner-Kühler zum Trocknen und Kühlen von verbrauchtem Material, insbesondere von verbrauchtem Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, weniger Luft verbraucht als bestehende Vorrichtungen des Stands der Technik.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, dass bei Verwendung zum Extrahieren von Lösungsmittel, Rösten, Trocknen und Kühlen von verbrauchtem Material im Vergleich zu bestehenden Vorrichtungen der Energieverbrauch verringert werden kann, und dass sie im Vergleich zu Vorrichtungen des Stands der Technik deutlich kompakter hergestellt werden kann.
Als Ergebnis kann eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche beim Betrieb einen optimalen Kompromiss zwischen einer ausreichenden Bewegung des verbrauchten Materials, und gleichzeitig der Minimierung des Risikos der Staubbildung bereitstellt, auch eine Optimierung des Fluidphasenverbrauchs ermöglicht, um das Extrahieren von Lösungsmittel und/oder Trocknen und/oder Kühlen des verbrauchten Materials zu erreichen.
Ein unterer Teil des Behälters umfasst bevorzugt eine Kammer zum Durchblasen, umfassend eine Ablage zum Durchblasen, worin die Ablage zum Durchblasen mit Öffnungen versehen ist zum Durchleiten des Fluids in Aufwärtsrichtung des Behälters, worin zumindest ein Teil der Fluidphase, welcher einer Pulsation unterworfen wird, der Kammer zum Durchblasen zugeführt wird, über die Ablage zum Durchblasen oder direkt in die Kammer zum Durchblasen. Dies ermöglicht die Realisierung eines engen und homogenen Kontakts zwischen der Fluidphase und dem verbrauchten Material, und ein effizienteres Lösungsmittel-Stripping und/oder Trocknen und/oder Kühlen des verbrauchten Materials. Die Öffnungen sind bevorzugt zahlreich und klein, um die Bereitstellung von kleinen Fluidphasenblasen zu ermöglichen, und den Oberflächenkontakt zwischen der Fluidphase und dem verbrauchten Material zu erhöhen.
Um das Risiko zu verringern, dass das verbrauchte Material einer unerwünschten Bewegung unterworfen wird, und um das Risiko der Staubbildung zu verringern, wird zumindest ein Teil des gepulsten Fluids in die Ablage zum Durchblasen auf eine nicht gepulste Art und Weise zugeführt. Zu bewirken, dass zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise zugeführt wird, kann auf verschiedene Wege erreicht werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird dies erreicht mit einer Vorrichtung, welche eine erste Leitung umfasst zum Leiten eines ersten Teils der Fluidphasenströmung, welche keiner Pulsation unterworfen wird, zu einem ersten Fluidphaseneingang des Behälters, und eine zweite Leitung zum Leiten eines zweiten Teils der Fluidphasenströmung, welche einer Pulsation unterworfen wird, zu einem zweiten Fluidphaseneingang. Dabei ist der erste Fluidphaseneingang bevorzugt in der Ablage zum Durchblasen positioniert, und der zweite Eingang für die gepulste Fluidphase ist an einer beliebigen Position über der Ablage zum Durchblasen platziert, insbesondere an einer Position, welche sich in der Kammer zum Durchblasen befindet, welche einer Position oberhalb oder unterhalb der Oberseite der Schicht des auf die Ablage zum Durchblasen geladenen verbrauchten Materials entspricht.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine erste Leitung zum Leiten eines ersten Teils der Fluidphasenströmung zu einer Versorgungsleitung zum Zuführen der Fluidphase zu dem Fluidphaseneingang des Behälters, und eine zweite Leitung zum Leiten eines zweiten Teils der Fluidphasenströmung zu dem Pulsierelement, und weiter zu der Versorgungsleitung, worin die zweite Leitung mit der Versorgungsleitung verbunden ist, und der gepulste Teil der Fluidphasenströmung mit dem nicht gepulsten Teil gemischt wird.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist ein unterer Teil des Behälters an einer Position über der Ablage um Durchblasen mit einem Druckelement verbunden, welches so angeordnet ist, dass das Innenvolumen oder das Innere des Behälters einem pulsierenden Druck unterworfen wird.
Das Zuführen eines Teils der Fluidphase auf pulsierende Art und Weise kann erreicht werden unter Verwendung einer beliebigen Technik, die ein Fachmann als geeignet ansieht. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung jedoch zu diesem Zweck einen Kolben, der auf einen Teil der mindestens einen, dem Behälter zugeführten Fluidphase einwirkt, und zumindest einen Teil der Fluidphase in eine gepulste Fluidphase umwandelt.
Abhängig von der speziellen Anwendung, für welche die Vorrichtung vorgesehen ist, kann die Fluidphase entweder Dampf und/oder Luft sein, wenngleich jede andere Fluidphase ebenso verwendet werden kann, welche von einem Fachmann als geeignet angesehen wird, und welche eine Extraktion von Lösungsmittel und/oder Trocknung und/oder Kühlung des verbrauchten Materials erreichen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Behandlung von ölhaltigem, verbrauchtem Material, worin das Verfahren die Schritte Extrahieren von Lösungsmittel und Rösten von verbrauchtem Material zum Gewinnen von verbrauchtem Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, und/oder Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, zum Gewinnen von Mehl umfasst, worin das verbrauchte Material einer oberen Kammer in einem Innenvolumen eines Behälters zugeführt wird, und zu tieferen Kammern bewegt wird, welche sich unterhalb der oberen Kammer befinden, worin jede Kammer eine Ablage zum Aufnehmen von verbrauchten Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert werden soll und welches geröstet und/oder getrocknet und gekühlt werden soll, umfasst, worin das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Strömung von mindestens einer Fluidphase einem unteren Teil des Behälters zugeführt wird, und bewirkt wird, dass sie sich in Aufwärtsrichtung des Behälters bewegt, zum Zweck des Extrahierens von Lösungsmittel und Röstens und/oder Trocknens und Kühlens des verbrauchten Materials, worin zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die gesamte Fluidströmung auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil der Fluidphasenströmung einer Pulsation unterzogen, insbesondere werden 10–90 Volumenprozent der Fluidphasenströmung auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt, bevorzugt 20–80 Volumenprozent.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 stellt einen üblichen Lösungsmittelextraktor-Röster dar, wie er derzeit im Fachgebiet verwendet wird.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktor-Rösters.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktor-Rösters.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktor-Rösters.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht durch diese Figuren begrenzt, sondern allein durch die Ansprüche. Das verbrauchte Material wird in diesen Figuren nicht dargestellt, um die Darstellung nicht zu verdecken.
Definitionen

DT.: Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung verweist „DT“ auf einen Lösungsmittelextraktor-Röster, umfassend einen Behälter mit mehreren Ablagen, übereinander angeordnet in axialer Richtung des Behälters. Verbrauchtes Material wird an der Oberseite des Lösungsmittelextraktor-Rösters zugeführt und in absteigender Richtung von der obersten Ablage zu der untersten Ablage bewegt, während Dampf in Richtung nach oben aufsteigt und mit dem verbrauchten Material in Kontakt kommt, unter Strippen des in dem verbrauchten Material enthaltenen Lösungsmittels.
DC.: Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung verweist „DC“ speziell auf einen Trockner-Kühler, umfassend einen Behälter, welcher mindestens zwei gestapelte Ablagen enthält, welche übereinander in axialer Richtung des Behälters angeordnet sind. Verbrauchtes Material, insbesondere verbrauchtes Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wurde, wird der obersten Ablage zugeführt und in absteigender Richtung von der obersten Ablage zu der untersten Ablage bewegt, während heiße Luft in Richtung nach oben aufsteigt und mit dem verbrauchten Material in der obersten Ablage in Kontakt kommt, während kühle Luft in Richtung nach oben aufsteigt und mit dem verbrauchten Material in der untersten Ablage in Kontakt kommt.
DTDC.: Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung verweist „DTDC“ speziell auf einen Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler, welcher eine Kombination eines Lösungsmittelextraktor-Rösters und eines Trockner-Kühlers in einem einzigen Behälter ist, worin der Lösungsmittelextraktor-Röster auf dem Trockner-Kühler angeordnet ist.

Verbrauchtes Material.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung verweist „verbrauchtes Material“ auf den festen Rückstand, welcher bei der Lösungsmittelextraktion von ölhaltigem Material entsteht, beispielsweise Sojabohne, Sonnenblume oder Raps. Das „verbrauchte Material“ umfasst das direkt aus dem Lösungsmittelextraktor hervorgehende Material, ebenso wie das Material, welches einer vorbereitenden teilweisen Extraktion von Lösungsmittel in einem Flash-Behälter unterworfen wurde. Im Zusammenhang der Erfindung umfasst „verbrauchtes Material“ auch alle Zwischenproduktmaterialien und Endmaterialien, welche in einem Lösungsmittelextraktor-Röster, Trockner-Kühler oder DTDC bearbeitet werden, und aus welchen beispielsweise teilweise Lösungsmittel extrahiert ist, welche aber noch nicht geröstet, getrocknet und gekühlt sind, oder aus welchen Lösungsmittel extrahiert, welche geröstet, getrocknet, aber noch nicht gekühlt sind. Im Zusammenhang der Erfindung umfasst „verbrauchtes Material“ auch das verbrauchte Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wurde und welches geröstet, aber nicht getrocknet und gekühlt ist, und umfasst weiter das Mehl, welches das Endmaterial ist, welches den Trockner-Kühler oder DTDC verlässt, aus welchem Lösungsmittel extrahiert, welches geröstet, getrocknet und gekühlt ist.
Fluidphase.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung umfasst die „Fluidphase“ jedes Fluid, welches zum Kontaktieren des verbrauchten Materials Verwendung findet und eine Extraktion von Lösungsmittel und/oder Röstung und/oder Trocknung und/oder Kühlung erreichen kann. Besonders bevorzugte Fluidphasen sind im Zusammenhang dieser Erfindung Dampf, heiße und kühle Luft, insbesondere der in einem Lösungsmittelextraktor-Röster oder DTDC verwendete Kontaktdampf, und die im Trockner-Kühler oder DTDC verwendete kühle oder heiße Luft.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass die Strömung und Strömungsverteilung der Fluidphase in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere die Verteilung der Fluidphasenströmung durch das verbrauchte Material, durch das Vorliegen eines Pulsierelements verbessert werden kann, welches bewirkt, dass zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase, welche bereitgestellt wird zum Kontaktieren des verbrauchten Materials, auf pulsierende Art und Weise zugeführt wird.
Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass durch das Vorliegen eines Pulsierelements, welches bewirkt, dass zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise zugeführt wird, eine verbesserte Verteilung der Fluidphase durch die in den Ablagen enthaltenen Schichten an verbrauchtem Material erreicht werden kann, und dass als ein Ergebnis davon die Effizienz der Lösungsmittelextraktion verbessert werden kann. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Menge der Fluidphase, insbesondere Dampf, verringert werden kann, welche zum Erreichen eines bestimmten Grads der Lösungsmittelextraktion des verbrauchten Materials benötigt wird. Bei Verwendung der gleichen Menge an Fluidphase wurde alternativ festgestellt, dass das verbleibende Lösungsmittel in dem verbrauchten Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wurde, bei einer ähnlichen Strippzeit verringert werden kann. Bei Verwendung der gleichen Menge an Fluidphase, um ein bestimmtes Niveau an verbleibendem Lösungsmittel in dem verbrauchten Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wurde, zu erreichen, kann alternativ die Strippzeit oder anders ausgedrückt der Zeitraum verringert werden, über den das verbrauchte Material mit der Fluidphase in Kontakt gebracht werden muss, um einen bestimmten Grad der Lösungsmittelextraktion zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Verringerung der Verweildauer des verbrauchten Materials in der Vorrichtung, was eine erhöhte Kapazität einer bestimmten Vorrichtung ergibt. Im Fall eines Lösungsmittelextraktor-Rösters kann die verringerte Strippzeit oder Verweildauer des verbrauchten Materials auch eine Verbesserung des Protein-Verdaulichkeits-Index (PDI) des Ölsaatenmehls ergeben.
Die vorliegende Erfindung zeigt den zusätzlichen Vorteil, dass ein Pulsierelement, welches bewirkt, dass zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird, eine Verringerung des durch die Vorrichtung in Anspruch genommenen Volumens ermöglicht, und eine Vorrichtung ergeben kann, welche kompakter ist als die Vorrichtungen des Stands der Technik. Eine kompaktere Vorrichtung kann beispielsweise erreicht werden durch das Vorliegen von Ablagen mit einem kleineren Durchmesser oder eine geringere Anzahl an Ablagen im Vergleich zu einem Lösungsmittelextraktor-Röster des Stands der Technik.
Es wurde weiter gefunden, dass das Zuführen von zumindest einem Teil der Fluidphase auf eine pulsierende Art und Weise, das Risiko des Auftretens von Kanalbildung und das Risiko der Bildung von Fluidphasentaschen in der Masse des verbrauchten Materials verkleinern kann, ohne dass eine erhöhte Bewegung des verbrauchten Materials erforderlich ist. Dies ist von Vorteil, da es wichtig ist, dass die Bewegung, welche das verbrauchte Material aufweist, einen optimalen Kompromiss zwischen dem Herbeiführen einer ausreichenden Bewegung des verbrauchten Materials einerseits und dem Vermeiden von Staubbildung andererseits bereitstellt.
Das Auftreten der oben beschriebenen Effekte wurde beobachtet, wenn Dampf als Fluidphase verwendet wird, und die Vorrichtung ein Lösungsmittelextraktor-Röster ist. Ein Trockner-Kühler wird in ähnlicher Weise von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen profitieren, außer dass als Fluidphase Luft genutzt wird, und zumindest ein Teil dieser Luft auf pulsierende Art und Weise zugeführt wird. Luft wird im Allgemeinen durch einen gelochten Doppelboden eines Ablagebodens eingebracht. Ein Trockner-Kühler, worin zumindest ein Teil an pulsierter Luft durch das verbrauchte Material aufsteigt, verringert die Menge an benötigter Luft, um eine bestimmte Menge an verbrauchtem Material, bevorzugt verbrauchtes Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, zu trocknen und zu kühlen.
Die Frequenz, Amplitude, mit welcher die pulsierte Luft zum Behälter zugeführt wird, um Trocknen und/oder Kühlen des verbrauchten Materials zu erreichen, und die Menge, welche als Puls zugeführt wird im Verhältnis zu der gesamten Luftströmung, welche in einem Trockner-Kühler dem Behälter zugeführt wird, kann, muss jedoch nicht notwendigerweise mit den Einstellungen zusammenhängen, welche in dem erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktor-Röster ausgewählt werden. Oder anders ausgedrückt, das Verhältnis zwischen der Fluidphasenströmung, welche einer Pulsation unterzogen wird und der Fluidphasenströmung, welche keiner Pulsation unterzogen wird, kann für einen Lösungsmittelextraktor-Röster und einen Trockner-Kühler gleich oder unterschiedlich sein. Entsprechend kann die Amplitude und/oder Frequenz, mit welcher die Fluidphase gepulst wird, für einen Lösungsmittelextraktor-Röster und einen Trockner-Kühler gleich oder unterschiedlich sein.
Der gepulste Anteil der Fluidphase kann der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf verschiedene Wege zugeführt werden. Einem Fachmann sind viele Vorrichtungen bekannt, welche eine Fluidphase auf pulsierende Art und Weise zuführen können, und in einer bevorzugten Ausführungsform kann dies durch Verwendung eines Kolbens erreicht werden. Ein Fachmann ist in der Lage, den passenden Kolbentyp auszuwählen, unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Pulses, insbesondere die Frequenz und die Amplitude des Pulses, die Abmessungen der Vorrichtung und die Menge an zu behandelndem verbrauchtem Material, und die Eigenschaften des Pulses anzupassen, um sie mit der Resonanzfrequenz der Partikel des verbrauchten Materials abzustimmen, falls dies erforderlich ist oder sich als effizienter erweist. Im Rahmen dieser Erfindung ist mit Amplitude die Menge an Fluidphase gemeint, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Puls bereitgestellt wird.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, welche besonders geeignet ist zur Verwendung bei einem Lösungsmittelextraktor-Röster, worin Dampf als Fluidphase verwendet wird, wird der gepulste Anteil der Fluidphase der Vorrichtung durch eine Ablage zum Durchblasen zugeführt, welche in einem unteren Teil des Behälters angeordnet ist. Die Fluidphase kann direkt in eine Kammer des Lösungsmittelextraktor-Rösters zugeführt werden, bevorzugt in die Kammer oberhalb und benachbart zur Ablage zum Durchblasen in axialer Richtung der Vorrichtung (Kammer zum Durchblasen). In einer bevorzugten Ausführungsform wird der gepulste Anteil der Fluidphase durch das Vorhandensein eines Kolbens bereitgestellt, welcher mit einer Kammer des Lösungsmittelextraktor-Rösters verbunden ist, bevorzugt mit der Kammer oberhalb und benachbart zur Ablage zum Durchblasen.
Die Erfindung wird weiter anhand von 2, 3 und 4 beschrieben, welche einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, angewendet auf einen Lösungsmittelextraktor-Röster. Jedoch kann auch ein Trockner-Kühler oder ein Lösungsmittelextraktor-Röster-Trockner-Kühler von der vorliegenden Erfindung profitieren.
2 zeigt einen Lösungsmittelextraktor-Röster als eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Lösungsmittelextraktor-Röster, wie etwa der in 2 gezeigte, umfasst im Allgemeinen einen Behälter 110 mit einem Innenvolumen 100, worin zwei oder mehr Kammern übereinander, in axialer Richtung des Behälters angeordnet sind. Jede Kammer umfasst eine Ablage 5 zum Aufnehmen von verbrauchtem Material, aus welchem Lösungsmittel extrahiert und welches geröstet und/oder getrocknet und gekühlt werden soll. Jede Ablage so ausgestattet, dass eine Bewegung des verbrauchten Materials nach unten möglich ist, in Richtung einer unteren Ablage, und weiter zu einem Ausgang zum Ableiten des verbrauchten Materials aus dem Behälter.
Verbrauchtes Material (Lösungsmittelextraktionsrückstand), welches den Prozess der Lösungsmittelextraktion verlässt, enthält üblicherweise etwa 20–35 Gewichtsprozent Lösungsmittel (üblicherweise Hexan), und tritt in den Lösungsmittelextraktor-Röster durch einen Eingang 1 in einem oberen Teil des Behälters 110 ein. Optional kann das verbrauchte Material, welches den Prozess der Lösungsmittelextraktion verlässt, einer teilweisen Lösungsmittelextraktion in einem Flash-Behälter unterzogen worden sein, um den Lösungsmittelgehalt auf weniger als 10 Gewichtsprozent zu verringern, ehe es dem erfindungsgemäßen Lösungsmittelextraktor-Röster zugeführt wird. Die Verbindung zwischen dem Lösungsmittelextraktor-Röster und dem Lösungsmittelextraktor oder dem Flash-Behälter ist bevorzugt luftdicht, um einen Lösungsmittelverlust und jeden Lufteintritt in den Lösungsmittelextraktor-Röster auszuschließen.
Das in den Lösungsmittelextraktor-Röster entlang Eingang 1 eintretende verbrauchte Material weist üblicherweise eine Temperatur von etwa 60 °C auf, und deshalb kondensiert Dampf, der dem Behälter zugeführt wird und mit dem verbrauchten Material in Kontakt kommt, in dem verbrauchten Material. Das verbrauchte Material bewegt sich durch den Lösungsmittelextraktor-Röster von der ganz oberen Ablage 2 zu einer unteren Ablage 3. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die untere Ablage 3 eine Flash-Ablage, worin ein Unterdruck oder verringerter Druck erzeugt wird, um die letzte Spur des in dem verbrauchten Material vorhandenen Lösungsmittels einer Flash-Verdampfung zu unterziehen. Die vorliegende Erfindung hängt jedoch nicht von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer solchen Flash-Ablage ab.
Wenn das verbrauchte Material den Boden des Behälters erreicht, und das Lösungsmittel extrahiert und es getrocknet wurde, wird es aus dem Lösungsmittelextraktor-Röster abgegeben 4, um in einem Trockner-Kühler getrocknet und gekühlt zu werden (nicht gezeigt). Mit dem Fortschreiten des verbrauchten Material durch den Lösungsmittelextraktor-Röster wird das verbrauchte Material zunehmend erhitzt, sodass das in dem verbrauchten Material enthaltene Lösungmittel thermisch entfernt wird. Ungefähr 30% der Hitze wird durch Dampf zugeführt, welcher über dampfbeheizte Ablagen eintritt (dieser Dampf wird nicht auf pulsierende Art und Weise zugeführt), worin die Ablagen eine indirekte Erhitzung 2,6 des verbrauchten Material sicherstellen, während ungefähr 70% der Hitze durch Kontaktdampf zugeführt wird, welcher durch das verbrauchte Material fließt und direkt mit diesem in Kontakt kommt. Der Kontaktdampf, welcher zumindest teilweise auf pulsierende Art und Weise zugeführt werden kann, strippt das in dem verbrauchten Material enthaltene Lösungsmittel, wenn dieses eine ausreichend hohe Temperatur aufweist. Wenn jedoch die Temperatur des verbrauchten Materials nicht ausreichend hoch ist, besteht die Gefahr, dass der Kontaktdampf in dem verbrauchten Material kondensiert. Das Strippen des Lösungsmittels findet meist in den unteren Ablagen statt, welche sich bis zur Wand des Lösungsmittelextraktor-Rösters 5 erstrecken, während die Dampfkondensation meistens in den oberen Ablagen 2 und 6 stattfindet, oftmals hauptsächlich in der obersten Ablage 2.
Die Vorrichtung umfasst weiter einen Dampfgenerator 7, beispielsweise einen Boiler, zum Bereitstellen des Kontaktdampfs 8 für den Behälter 110. Kontaktdampf tritt üblicherweise in den Lösungsmittelextraktor-Röster über eine Hohlkammerablage zum Durchblasen 9 ein, worin die Ablage zum Durchblasen in der oberen Fläche der Ablage zum Durchblasen eine Reihe von Bohröffnungen enthält, um zu ermöglichen, dass feine Dampfströme in den Behälter entlassen werden.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Dampf zu einem Kontrollventil 10 geleitet, welches so angeordnet ist, dass der Dampf geteilt wird in eine erste Strömung 11, welche dem Pulsierelement zugeführt wird, beispielsweise einem Drehventil 12, unter Erzeugung einer gepulsten Kontaktdampfströmung 13, und in eine zweite gleichmäßige Dampfströmung 14. Beide Strömungen werden zusammengeführt 15, ehe sie der Ablage zum Durchblasen 9 zugeführt werden. Diese Anordnung ermöglicht eine Einstellung des prozentualen Anteils des gepulsten Kontaktdampfs, welcher durch das verbrauchte Material läuft, von 0 bis 100%, d.h. eine Bereitstellung einer Dampfströmung, welche nicht gepulst ist bis zu einer Dampfströmung, welche vollständig gepulst ist.
Der gepulste Kontaktdampf steigt dann auf 16 durch die Lagen an verbrauchtem Material, welche auf jeder Ablage liegen, und durch Öffnungen, welche in allen Ablagen oberhalb der Ablage zum Durchblasen gebildet sind. Diese Öffnungen sind so gestaltet, dass der Durchfluss von Dampf mit einem geringen Druckverlust ermöglicht wird, während so weit wie möglich der Durchgang von Mehl vermieden wird. Der Großteil des Dampfs kondensiert in der tiefen Ablage ganz oben 2, und dann verlässt der Lösungsmitteldampf den oberen Teil des Lösungsmittelextraktor-Rösters 17. Während der Dampf aufsteigt, sinkt das Mehl über geeignete Ausgänge oder Öffnungen von Ablage zu Ablage, während es schonend bewegt wird über Rührer, welche an der zentralen rotierenden Achse 18 montiert sind und über einen mit einer passenden Übersetzung 20 ausgestatteten Elektromotor 19 betrieben werden.
Die gepulste Kontaktdampfströmung wird üblicherweise automatisch so angepasst, dass eine angestrebte Ausströmtemperatur der Dämpfe, welche den oberen Teil des Lösungsmittelextraktor-Rösters 17 verlassen, erhalten wird.
Der Kontaktdampf steigt nach oben durch das verbrauchte Material mit einer Dichte von etwa 200–800 kg/h/m2, und idealerweise mit einer Dichte von etwa 500 kg/h/m2. Der Dichtebereich des Kontaktdampfs wird bevorzugt so ausgewählt, dass er gerade unterhalb der Fluidisierungsgeschwindigkeit des verbrauchten Materials liegt. Es ist wichtig, das Risiko des Auftretens einer solchen Fluidisierung zu verringern, da dies zur Erzeugung von unerwünschtem Feinstkornanteil und Staub führt, und die Effizient des Strippings des Dampflösungsmittels verringern würde. Neben der Dichte des Kontaktdampfs kann auch der Anteil des gepulsten Kontaktdampfs, dessen Frequenz und Amplitude berücksichtigt werden, um unterhalb des Schwellenwerts der Fluidisierung zu bleiben.
3 stellt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 3 angegeben, wird die durch den Dampfgenerator 2 erzeugte Dampfströmung 1 durch eine erste Leitung 1 geleitet, zu einer Vorrichtung zu Teilen der Strömung in eine erste und eine zweite Strömung. Hierzu kann beispielsweise ein Kontrollventil 3 verwendet werden. Anstatt dass 100% dieser Strömung zu der oder durch die Ablage zum Durchblasen 4 geleitet werden, wird zumindest ein Teil, beispielsweise 85–95% der Dampfströmung 5 zu der Ablage zum Durchblasen 4 zugeführt, und 5–15% der Dampfströmung 6 werden einem Pulsierelement 7 zugeführt. So werden die 5–15% der gesamten direkten Kontaktdampfströmung in den Lösungsmittelextraktor-Röster oberhalb der Ablage zum Durchblasen eingespeist, entweder in oder oberhalb der Schicht des verbrauchten Materials, welche auf der Ablage zum Durchblasen liegt. Ein geeignetes Beispiel eines Pulsierelements einer Dampfströmung ist ein Drehschieberventil mit 6 Schaufeln der Marke EBRO, aber die Erfindung ist nicht auf solche rotierenden Schaufeln beschränkt. Dieses Ventil wird die 5–15% der gesamten direkten Kontaktdampfströmung weitergeben durch eine Anpassung der Drehzahl im Bereich von 33% bis 100%, welche genauer gesagt 42 bis 14 rpm beträgt. Bei 6 Schaufeln bedeutet dies 252 bis 84 Pulse pro Minute, oder 4,2 bis 1,4 Pulse pro Sekunde, oder eine Pulsfrequenz von 4,2–1,4 Hertz. Eine solche Einstellung dient nur der Veranschaulichung und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.
4 stellt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. In dieser Ausführungsform wird die Kontaktdampfströmung 1 in die Ablage zum Durchblasen 2 eingespeist, und ist nicht gepulst. Die Pulsation wird durch mindestens ein Pulsierelement erzeugt, beispielsweise einem Kolben 3, welcher mit mindestens einer Kammer verbunden ist, bevorzugt mit der Kammer oberhalb und benachbart 4 zur Ablage zum Durchblasen 2, worin die tatsächliche Verbindung 5 oberhalb der Schicht des verbrauchten Materials hergestellt wird, welche in der Kammer enthalten ist. In diesem Fall ist eine Verbindung oberhalb der Schicht des verbrauchten Materials bevorzugt, um die Verunreinigung des Kolbens mit Partikeln des verbrauchten Materials zu vermeiden. Deshalb wird der durch das verbrauchte Material aufsteigende Kontaktdampf von diesem Anschlusspunkt 5 an gepulst 6. Die Größe der ein oder mehreren Kolben, der Hub und die Frequenz werden so gewählt, dass die gewünschte Frequenz und Amplitude des gepulsten Kontaktdampfs erreicht wird. Alternativ können ein oder mehrere Kolben verbunden werden mit einer oder mehreren Kammern, oberhalb der Kammer, welche direkt benachbart ist zur Ablage zum Durchblasen.
In einer vierten bevorzugten Ausführungsform können zwei oder mehrere der oben beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.
Die Erfindung nutzt im Allgemeinen Drehschieber oder Kolben oder beliebige ähnliche Mittel, um eine gepulste Fluidphasenströmung zu erzeugen, welche sich durch das verbrauchte Material bewegt, anstelle einer gleichmäßigen Strömung, welche sich durch das verbrauchte Material bewegt, wie bei handelsüblichen Vorrichtungen des Stands der Technik. Drehventile mit variabler Geschwindigkeit können bevorzugt sein, da die besten Ergebnisse für eine bestimmte Frequenz abhängig von vielen Faktoren erhalten werden, wie etwa der Art des Lösungsmittelextraktor-Rösters, Trockner-Kühlers oder DTDC, dessen Kapazität, der Art des verbrauchten Materials, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wird. In manchen Fällen können die besten Ergebnisse bei einer Frequenz von weniger als ein Hz erhalten werden, während unter anderen Umständen die besten Ergebnisse bei Frequenzen im Bereich von 1 bis 10 Hz erhalten werden können, wenngleich in anderen Situationen die besten Ergebnisse bei Frequenzen beobachtet werden können, welche 10 Hz übersteigen. Eine besondere Frequenz ist die „Resonanzfrequenz“, oder „Resonanz“. Als Resonanz bezeichnet man die Tendenz eines Systems oder Materials, bei einigen Frequenzen mit einer größeren Amplitude zu schwingen als bei anderen. Frequenzen, bei welchen der Amplitudengang ein relatives Maximum darstellt, sind als Resonanzfrequenzen des Systems oder Materials, oder Resonanzfrequenzen oder Resonanz bekannt. Bei diesen Frequenzen können selbst geringe periodische Impulsgeber große Amplitudenschwingungen erzeugen, da das Material Schwingungsenergie speichert. Die besten Leistungen können bei Resonanzfrequenzen beobachtet werden, jedoch nicht systematisch. In der Tat wird bei der Resonanzfrequenz die maximale Amplitude des verbrauchten Materials erreicht. Dies kann mit einer maximalen Wechselwirkung zwischen der Fluidphase und dem verbrauchten Material übereinstimmen, und somit dem besten Wärmeaustausch. Wenn die Amplitude des verbrauchten Materials übermäßig ist, kann unter anderen Umständen ein Teil der Fluidphase verloren gehen und/oder zu viel Staub und Feinstkornanteil erzeugt werden. Tatsächlich ist es wichtig, die Fluidisierung des verbrauchten Materials zu vermeiden, und die Amplitude der gepulsten Fluidphase muss entsprechend verringert werden.
Obwohl es im Bereich der Erfindung liegt, dass die gesamte Fluidphasenströmung einer Pulsation unterzogen wird, ist es bevorzugt, dass nur ein Teil der Fluidphase pulsiert wird. Wenn beispielsweise eine vorgegebene Strömung der Fluidphase pro Minute an einem vorgegeben Punkt eines Lösungsmittelextraktor-Rösters, Trockner-Kühlers oder DTDC eingespeist wird, können 90% dieser Strömung gleichmäßig sein, und 10% können gepulst sein. Der beste Prozentanteil der Fluidphase, der gepulst werden sollte, hängt von vielen Faktoren ab, wie beispielsweise der Art des Lösungsmittelextraktor-Rösters, Trockner-Kühlers oder DTDC, dessen Kapazität, der Art des verbrauchten Materials, aus welchem Lösungsmittel extrahiert wird, der Kammer, ist aber nicht darauf beschränkt. In manchen Fällen werden beste Ergebnisse erhalten, wenn weniger als 10% der Fluidphase gepulst ist, während in anderen Fällen beste Ergebnisse erhalten werden, wenn 10–30% der Fluidphase gepulst ist, während in einer anderen Situation beste Ergebnisse beobachtet werden, wenn der pulsierte Prozentanteil der Fluidphase 100% erreicht.
Wie in den 2, 3 und 4 veranschaulicht wird, ist die Nachrüstung bestehender Anlagen mit einem Pulsierelement, welches bewirkt, dass zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird, besonders unkompliziert, da dies einfach den Einbau von herkömmlichen Ventilen und Drehventilen mit variabler Geschwindigkeit oder anderen geeigneten Mitteln, oder den Einbau eines Kolbens oder mehrerer Kolben oder anderer geeigneter Mittel mit geeigneten Leitungen erfordert. Tatsächlich verdeutlicht der Vergleich zwischen einem standardmäßigen DTDC und demselben nachgerüsteten DTDC die überraschende wesentliche Leistungsverbesserung, herbeigeführt durch die vorliegende Erfindung. Der DTDC weist eine übereinander angeordnete Bauart auf mit einer Kapazität von 20 Tonnen pro Stunde an verbrauchtem Material aus der Lösungsmittelextraktion von Sojabohnen mit Hexan, und mit 20 Gewichtsprozent Lösungsmittel. Es wurde beobachtet, dass mit einem Dimax DT die Menge an Kontaktdampf, welcher zum Erreichen eines bestimmten Grads der Lösungsmittelextraktion benötigt wird, um 5% verringert werden kann.
Es wurde beobachtet, dass ein nachgerüsteter DTDC des Typs Dymax mit einer Kapazität von 20 Tonnen pro Stunde ein Mehl erzeugen kann, welches die Zielspezifikationen erreicht, mit wesentlich weniger Fluidphase und insbesondere weniger Kontaktdampf und somit weniger Energie. Wenn in dem Lösungsmittelextraktor-Röster, nachgerüstet gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, veranschaulicht in 2, 20% des Kontaktdampfs mit einer Frequenz von 10 Hz gepulst werden, wird eine Verringerung von 10% des verbrauchten Kontaktdampfs erreicht. In einem Trockner-Kühler werden gute Ergebnisse erhalten, wenn 5% der Fluidphase (heiße Luft) mit einer Frequenz von 5 Hz in der oberen Kammer des Trockner-Kühlers gepulst wird. In ähnlicher Weise wurde in der unteren Kammer des Trockner-Kühlers eine entsprechende Verringerung der zur Kühlung des verbrauchten Materials benötigten Luft beobachtet. Dieses Beispiel oben dient lediglich der Veranschaulichung, die optimalen Parameter der gepulsten Fluidphase, d.h. deren Frequenz, Amplitude und verwendete Vorrichtungen, um die Fluidphase mit dem verbrauchten Material in Kontakt zu bringen (als Abbildung beispielsweise in den 2, 3 und 4), hängen von vielen Faktoren ab, einschließlich der Größe und Form des Lösungsmittelextraktor-Rösters, Trockner-Kühlers oder DTDC, der Beschaffenheit des verbrauchten Materials. In ähnlicher Weise hängen die erreichten Leistungen von den gleichen Faktoren ab, und können nicht theoretisch berechnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 204987757 [0004]
DE 4622760 [0013]

Claims

Vorrichtung zur Behandlung von verbrauchtem Material, worin die Behandlung die Schritte Extrahieren von Lösungsmittel und Rösten des verbrauchten Materials zum Gewinnen von verbrauchtem Material, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, und/oder Trocknen und Kühlen des verbrauchten Materials, aus dem Lösungsmittel extrahiert wurde, zum Gewinnen von Mehl umfasst, worin die Vorrichtung einen Behälter mit einem Innenvolumen umfasst, worin das Innenvolumen zwei oder mehr in axialer Richtung übereinander angeordnete Kammern umfasst, worin jede Kammer eine Ablage zum Aufnehmen von zu behandelndem, verbrauchtem Material, umfasst, worin jede Ablage so ausgestattet ist, dass eine Bewegung des verbrauchten Materials nach unten möglich ist, in Richtung eines Ausgangs für das verbrauchte Material, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein unterer Teil des Behälters ausgestattet ist mit mindestens einem Eingang zum Zuführen von mindestens Strömung einer Fluidphasen, und Bewegen der Fluidphase in Aufwärtsrichtung des Behälters durch das verbrauchte Material, zum Zweck des Extrahierens von Lösungsmittel und Röstens und/oder Trocknens und Kühlens des verbrauchten Materials, worin die Vorrichtung mindestens ein Pulsierelement umfasst, wodurch zumindest ein Teil der mindestens einen Fluidphase auf pulsierende Art und Weise bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin ein unterer Teil des Behälters eine Kammer zum Durchblasen umfasst, umfassend eine Ablage zum Durchblasen, worin die Ablage zum Durchblasen mit Öffnungen versehen ist zum Durchleiten des Fluids in Aufwärtsrichtung des Behälters, worin der Behälter mindestens einen Eingang umfasst zum Zuführen zumindest eines Teils der Fluidphase, welche einer Pulsation unterworfen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Vorrichtung eine erste Leitung umfasst zum Leiten eines ersten Teils der Fluidphasenströmung, welche keiner Pulsation unterworfen wird, zu einem ersten Fluidphaseneingang des Behälters, und eine zweite Leitung zum Leiten eines zweiten Teils der Fluidphasenströmung, welche einer Pulsation unterworfen wird, zu einem zweiten Fluidphaseneingang.
Vorrichtung nach Anspruch 3, worin der erste Fluidphaseneingang an der Ablage zum Durchblasen positioniert ist, und der zweite Eingang für die gepulste Fluidphase an einer Position über der Ablage zum Durchblasen positioniert ist, insbesondere an einer Position, welche einer Position innerhalb der Kammer zum Durchblasen entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die Vorrichtung eine erste Leitung umfasst zum Leiten eines ersten Teils der Fluidphasenströmung zu einer Versorgungsleitung zum Zuführen der Fluidphase zu dem Fluidphaseneingang, und eine zweite Leitung zum Leiten eines zweiten Teils der Fluidphasenströmung zu dem Pulsierelement, und weiter zu der Versorgungsleitung, wobei die zweite Leitung mit der Versorgungsleitung zusammengeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die Versorgungsleitung die Fluidphase der Ablage zum Durchblasen zuführt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, worin die Vorrichtung einen Verteiler zum Teilen der Fluidphasenströmung in eine erste und eine zweite Strömung umfasst, worin die erste Strömung zur ersten Leitung geführt wird, und die zweite Strömung zur zweiten Leitung geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin ein unterer Bereich des Behälters an einer Position über der Ablage zum Durchblasen mit einem Druckelement verbunden ist, welches so angeordnet ist, dass der Behälter einem pulsierenden Druck unterworfen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin das Druckelement ein Kolben ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, worin das Pulsierelement einen Kolben umfasst zum Einwirken auf einen Teil der mindestens einen Fluidphase, welche dem Behälter zugeführt wird, und Umwandeln von zumindest einem Teil der Fluidphase in eine gepulste Fluidphase.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, worin die Fluidphase Kontaktdampf und/oder Luft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Fluidphase zum Kühlen des verbrauchten Materials Luft ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, worin der Behälter weiter an einer Position unter der Ablage zum Durchblasen in axialer Richtung des Behälters eine Flash-Ablage (3) umfasst, und Mittel zum Erzeugen eines Drucks an der Position des Flash-Ablage, welcher im Vergleich zu einem Druck im restlichen Behälter geringer ist.