DE1021107B

DE1021107B - Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren feinteiliger Feststoffe, insbesondere Russ

Info

Publication number: DE1021107B
Application number: DEC12248A
Authority: DE
Inventors: Randolph Antonsen; Robert D Beattie
Original assignee: Godfrey L Cabot Inc
Current assignee: Godfrey L Cabot Inc
Priority date: 1954-12-10
Filing date: 1955-12-09
Publication date: 1957-12-19
Also published as: US2834044A; FR1136745A; GB795263A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Granulieren feinteiliger Feststoffe mit Flüssigkeit, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Benetzen feinteiliger Feststoffe während des Granulierens im Drehrohr. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich besondes zum Granulieren von Ruß mittels brennbarer Flüssigkeiten, vorzugsweise Öl.

Sehr feine Pulver mit großer Oberfläche haben ein hohes Absorptionsvermögen und können im allgemeinen mehr als ihr Eigengewicht an Flüssigkeit aufnehmen, ohne die Eigenschaft zu verlieren, frei zu fließen. Gleichmäßiges Besprühen oder Imprägnieren solcher Pulver ist, insbesondere wenn weniger Flüssigkeit angewendet wird, als dem Eigengewicht des Pulvers entspricht, schwierig. Beim Granulieren ist daher zwar die Gegenwart von Flüssigkeit oft eine große Hilfe, aber die anzuwendende Menge muß aus den verschiedensten Gründen ziemlich beschränkt bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Besprühen und Imprägnieren von Pulvern mit Flüssigkeiten, wie insbesondere Ruß mit flüchtigen, brennbaren Flüssigkeiten, zu schaffen, insbesondere Flüssigkeit in geringeren als der Gewichtsmenge des zu granulierenden, trockenen Feststoffes zuzuführen.

In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt in Seitenansicht eine übliche Granuliertrommel mit der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung für Flüssigkeit im Ruhezustand;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Trommel nach Fig. 1 mit der Flüssigkeitsverteilervorrichtung in Arbeitsstellung; in

Fig. 3 ist der Flüssigkeitsverteiler in vergrößertem Längsschnitt dargestellt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer drehbaren Metalltrommel 10 mit einer Länge von z. B. 14,5 m und einem Durchmesser von z. B. 2,4 m, die auf angetriebenen, gummibereiften Rollen 12 gelagert ist. Durch den Zulauf 14 wird das Rohmaterial dem Zufuhrende der Trommel zu- und aus der Öffnung 16 das behandelte Produkt am anderen Ende aus der Trommel abgeführt.

Durch das Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, feinteilige Feststoffe, insbesondere Ruß, in einer Zone innerhalb der Masse des in der Trommel umgewälzten Feststoffes zu imprägnieren. Zum Granulieren der feinteiligen Feststoffe gemäß der Erfindung können auch flüchtige, brennbare Flüssigkeiten ohne jede Gefahr verwendet werden. Bis jetzt konnten viele derartige Flüssigkeiten für diesen Zweck nicht verwendet werden, da die Explosionsgefahr außerordentlich groß war, wenn Verfahren und Vorrichtung

zum Granulieren feinteiliger Feststoffe,

insbesondere Ruß

Anmelder:

Godfrey L. Cabot, Inc.,
Boston, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:
Dr.-Ing. A. von Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Dezember 1954

Randolph Antonsen, Boston, Mass.,

und Robert D. Beattie, Cambridge, Mass. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

der feinteilige, heiße Feststoff in der Trommel mit solchen Flüssigkeiten besprüht wurde. Gemäß der Erfindung ist es praktisch zum ersten Male möglich, Ruß mit flüchtigen Rußbindemitteln zu granulieren. Bei den bekannten Verfahren zum Granulieren wurden durch die erzeugte erhebliche Wärme die in die Trommel eingesprühten leichteren Öle schnell in den über der Rußschicht befindlichen Raum verdampft. Diese Dämpfe stellten einmal eine Gefahr dar und gingen zum anderen noch verloren, was einen erheblichen Verlust an teurem öl bedeutete.

Die Sprühvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer außerhalb der Trommel angebrachten und sich mehr oder weniger axial in das Trommelinnere erstreckenden Leitung 18. Innerhalb der Trommel ist die Leitung 18 mit dem Verteilerkopf 20 durch eine drehbare Buchse verbunden, so daß der Sprühstrahl in einem Bogen von der einen Seite der Leitung auf die andere schwingen und in der Rußschicht so eingestellt \verden kann, wie es unten näher beschrieben ist. Der in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellte Verteilerkopf 20 ist mit der Zufuhrleitung 18 über ein Kugellager 22 verbunden. Eine Abdichtung wird

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durch die Packung 24 bewirkt. Ferner ist im Ver- Der Verteilerkopf 20 mit dem Zubehör kann in

teilerkopf 20 radial ein Zufuhrrohr 26 und an dessen jeder beliebigen Art und Weise ausgebildet sein, nur

Ende ein Sprührohr 28 mit einer Mehrzahl von Aus- muß immer ein richtiges Gleichgewicht bzw. eine

flußöffnungen 30 angebracht. Gegenüber dem Zufuhr- richtige Gewichtsverteilung eingestellt sein. Das

rohr 26 ist am Verteilerkopf 20 ein Arm 32 mit 5 Sprührohr 28 soll verstellbar in seinem Abstand von

einem verschiebbaren Gegengewicht 34 angebracht, der Rotationsachse angeordnet sein, und gegebenen-

das durch die Schraube 36 auf dem Arm 32 festgestellt falls ist ein verschiebbares Gegengewicht 34 vorzu-

werden kann. Auch das Zufuhrrohr 26 ist begrenzt sehen.

verschieblich im Verteilerkopf 20 angeordnet und Das Sprührohr 28 kann beliehig lang sein, gegebe-

wird in der eingestellten Stellung durch die Schraube io nenfalls sogar so lang wie die Drehtrommel. Vorzugs-

38 gehalten. weise wird die Flüssigkeit aber der Rußschicht nur

Die Rußschicht in der Drehtrommel bewegt sich in zu Beginn der Granulation zugeführt, d. h.. das Sprüheiner regelmäßigen Bewegungskurve, deren Ausmaß rohr ist am Trommeleinfuhrende angebracht. Meist bei den verschiedenen Rußsorten verschieden ist. reicht es nicht über das erste Fünftel der Trommel-Durch die Bewegung der Trommel — gleichgültig ob 15 länge hinaus.

im Uhrzeigersinn oder, wie in Fig. 2 gezeigt, ent- Die Erfindung sei noch durch zwei Beispiele er-

gegengesetzt — wird ein Teil der Feststoffschicht von läutert:

der sich nach oben bewegenden Trommel wand bis zu j, ■ · , einer Höhe mitgenommen, die beträchtlich über der

liegt, bis zu der der Ruß mit maximalem Böschungs- 20 Eine praktisch horizontal gelagerte übliche Granuwinkel aufgeschippt werden könnte. Auf diese Weise liertrommel mit einem Durchmesser von 2,4 m und wird Material vom unteren Teil der Schicht von der einer Länge von 14.5 m, an beiden Trommelenden mit sich nach oben drehenden Trommelwand mitgenom- zentralen öffnungen versehen, wird im Ruhezustand men, kippt über und fällt von der Wand entfernt nach bis zu einer Höhe von etwa 45 bis 46 cm mit einem unten in die Mitte der Trommel zurück, wobei sich 25 Gemisch aus erstens flockigem, mit 6% seines Gedie umgewälzten Feststoffteilchen in einer solchen wichtes mit einem nicht polymerisierbaren, als Bindesich drehenden Schicht etwa in einer Fließkurve mittel für Druckerschwärze geeigneten Mineralöl imgemäß den kleinen Pfeilen in Fig. 2 bewegen. prägnierten Ruß und zweitens als Keime dienenden

Dieser systematische Feststoffumlauf ist an der Rußkügelchen, die eine äquivalente Menge des gleichen höchsten Stelle der Schicht, wo die Schicht verhältnis- 30 Öls enthalten, beschickt. Während sich die Trommel mäßig dünn ist, die Feststoffteilchen den höchsten mit etwa 15 U/Min, dreht, wird trockener, flockiger, Punkt erreichen und sich verhältnismäßig schnell ölfreier Ruß dem einen Ende der Trommel kontinuierüberschlagen, am ausgeprägtesten. Innerhalb der ge- lieh in einer Menge von 450 kg/Std. zugeführt. Der bildeten Schleife ist eine verhältnismäßig ruhige Zone, Rußschicht wird die gleiche Art von Mineralöl kernt idas »Auge« A, das im Mittelpunkt der Zone der sich 35 nuierlich in einer Menge von 27 kg/Std. durch eine überschlagenden Feststoffteilchen liegt. Die Feststoff- einzige Sprühdüse mit weitwinkligem (120°), vollem konzentration in dieser inneren Zone A ist gewöhnlich Sprühstrahl zugeführt. Die Sprühdüse ist am Ende etwas kleiner als in der sie umgebenden, sich drehen- eines 1 m langen Zufuhrrohres angebracht, das senkel en Schicht. recht zur Leitung 18, etwa 30 cm vom Einfuhrende

Eine Analyse der in der sich überschlagenden Fest- 40 der Trommel entfernt, frei schwingen kann. Die ferti-

stoffschicht wirkenden Kräfte hat ergeben, daß eine gen Kügelchen werden am anderen Ende der Trommel

Nutzkraft vorhanden ist, die einen frei schwingenden, in einer Menge von 476 kg/Std. abgeführt, so daß

sich in die Zone A erstreckenden Arm, wie das Sprüh- praktisch immer eine mittlere Schichttiefe von etwa

rohr gemäß der Erfindung, anhebt und trägt. Damit 45 bis 46 cm, entsprechend etwa 15 ⁰Zo des Trommel-

dieser Zustand erreicht wird, braucht nur eine Sprüh- 45 volumens, erhalten bleibt. Die fertigen Kügelchen

düse verwendet zu werden, die gewichtsmäßig leicht sind gleichmäßig in Größe und Zusammensetzung

genug oder so ausbalanciert ist, daß sie dieser Nutz- enthalten 6 Gewichtsprozent Mineralöl und können

kraft in der Schicht entspricht. Diese Sprühvorrich- leicht in Rußbindemitteln dispergiert werden,

tung stellt sich automatisch auf Zone A ein, wenn das Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der

Sprührohr 28 vom Trommelmittelpunkt gleich weit 50 Erfindung werden zwar an beiden Seiten offene Trom-

entfernt ist wie Zone A. Bei dieser Arbeitsweise wird mein bevorzugt, jedoch können grundsätzlich auch

die versprühte Flüssigkeit gleichmäßig über die ge- nur einseitig offene Trommeln verwendet werden, nur

samten um die Zone A rotierenden Feststoffteilchen ist darauf zu achten, daß das Lager auf der Leitung

verteilt. Außerdem wird die versprühte Flüssigkeit 18. an dem das Zufuhrrohr 26 befestigt ist. mehr oder

unter der Oberfläche der umgewälzten Feststoffteilchen 55 minder konzentrisch in der Trommel angebracht ist

gehalten und jede Explosionsgefahr ausgeschaltet. und daß die Zu- und Abfuhrrohre für die Feststoffe

Durch Anwendung der frei schwingenden, verstell- \veder die Trommelbewegung noch das freie Schwinbaren Sprühvorrichtung gemäß der Erfindung können gen der Sprühvorrichtung behindern, in der Schicht auftretende Kräfte oder Gewichtsver- Auf eine besondere Ausbildung der Zerstäubungslagerungen das Flüssigkeitszufuhrrohr nicht ab- 60 düsen oder -düse kommt es nicht an. scheren, da sich die Sprühvorrichtung unter der Ein- Gute Flüssigkeitszerteilung kann >owohl durch Gaswirkung von Kräften in der Schicht bewegen kann als auch durch Druckzerstäubung erzielt werden, und automatisch einstellt. Weiterhin wird eine Störung Auch kann jeder symmetrische Sprühstrahl, z.B. ein der normalen Bewegung und Umwälzung der Schicht konischer oder ein flach schüsseiförmiger, benutzt und eine dadurch erfolgende Zerstörung der Kügelchen 65 werden. Mehrfachdüsen und/oder Weitwinkeldüsen durch die Sprühvorrichtung auf ein Minimum be- werden bevorzugt. Die versprühte Flüssigkeit wie schränkt. Schließlich werden Einstellungen zur Rege- auch die zu behandelnden Pulver können warm oder lung der Umdrehungsgeschwindigkeit, der Schicht- kalt sein. Die Trommel und/oder ihr Inhalt können tiefe, zur Anpassung an die verwendete Rußart und während des Verfahrens entweder erwärmt oder geandere Arbeitsbedingungen erleichtert. 70 kühlt werden, z. B. durch eine um oder über die

Trommel geleitete Flüssigkeit oder indem ein Gas durch die Trommel geleitet wird.

Beispiel 2

Die gleiche Granuliertrommel wie im Beispiel 1 wird bis zu einer maximalen Tiefe (gemessen in Schichtmitte) von etwa 40 cm mit einem Gemisch aus erstens mit etwa 50 Gewichtsprozent Wasser benetztem Flockenruß und zweitens als Keimen dienenden Rußkügelchen mit entsprechendem Wassergehalt be- ίο schickt. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel von 12 U/Min, wird trockener Flockenruß in das eine Trommelende in einer Menge von 544 kg/ Std. eingeführt, gleichzeitig wird durch drei Sprühdüsen Wasser in einer Menge von 272 kg/Std. eingesprüht. Die Sprühdüsen sind etwa 23 cm voneinander entfernt und auf einem Verteilerrohr angebracht, das in der Mitte mit einem etwa 104 cm langen Zuflußrohr rechtwinklig verbunden ist. Dieses Zufuhrrohr ist über ein frei drehbares, flüssigkeitsdichtes Lager mit dem Ende der konzentrisch in die Trommel eingeführten Leitung verbunden. Das Lager liegt etwa 60 cm vom Zufuhrende der Trommel entfernt in der Trommel. Jede der drei Düsen erzeugt einen flachen, fächerförmigen Nebelstrahl mit einem Winkel von 80° und ist so eingestellt, daß die größte Breite des Sprühstrahles in die Längsrichtung der Trommel fällt. Am Austragende der Trommel werden 815 kg/ Std. fertige Kügelchen sehr gleichmäßiger Größe und Zusammensetzung abgeführt. Diese Kügelchen können vor dem Versand oder Gebrauch bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von nur 5 bis 10°/» getrocknet werden. Sie sind fast rund und hinreichend fest, staubfrei und frei fließend und können als Massengut leicht und bequem gehandhabt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Granulieren feinteiliger Feststoffe, insbesondere Ruß, in einer Drehtrommel unter gleichmäßigem Benetzen der feinteiligen Feststoffe mit einer — vorzugsweise brennbaren — Flüssigkeit, deren Gewichtsmenge insbesondere geringer ist als die angewendete Feststoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die in das eine Ende einer Drehtrommel eingeführten Feststoffe mit der Flüssigkeit in der verhältnismäßig ruhigen Zone der Drehtrommel benetzt werden, die durch den Weg der von der sich nach oben drehenden Trommelwand mitgenommenen, am höchsten Punkt sich überschlagenden und in die Feststoffschicht am Boden der Trommel zurückfallenden Feststoffteilchen begrenzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Farbruß mit einer öligen, brennbaren, als Bindemittel für Druckerschwärze verwendbaren Flüssigkeit nur am Zufuhrende der Drehtrommel benetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß axial in eine Drehtrommel eine Leitung (18) für die Zufuhr von Netzflüssigkeit eingeführt ist, an deren Ende flüssigkeitsdicht und drehbar, senkrecht zur Trommelachse einerseits ein Zufuhrrohr (26), mit einer oder mehreren Zerstäubungsdüsen am Ende, und andererseits ein Gegengewicht (34) zu diesem Zufuhrrohr angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Zufuhrrohres (26) ein parallel zur Trommelachse gerichtetes Rohr (28) mit Löchern (30) zum Austritt der Netzflüssigkeit angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Austrittsöffnungen für die Netzflüssigkeit von der Trommelachse regelbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrrohr (26) mit den Verteilungsvorrichtungen (28, 30) für die Netzflüssigkeit im vorderen Teil der Drehtrommel, d. h. an dem Ende der Drehtrommel, an der die Feststoffzufuhr erfolgt, angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen