DE19545986A1 - Zerstäubungstrockner und Verfahren zum Betreiben eines solchen Trockners - Google Patents

Zerstäubungstrockner und Verfahren zum Betreiben eines solchen Trockners

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäubungstrockner, der insbesondere zur Her­ stellung von Wasch- und/oder Reinigungsmitteln und deren Vorgemischen geeig­ net ist, mit einem Trocknungsbehälter, mindestens ein Zerstäubungselement zum Einleiten des Trocknungsgutes in den Behälter, Mittel zum Einblasen eines erhitz­ ten Gases in den Behälter im Gleich- oder Gegenstrom zum nach unten fallenden zerstäubten Trocknungsgut.
Derartige Zerstäubungstrockner sind bekannt. Sie werden im großtechnischen Maßstab zur Herstellung von pulverförmigen Wasch- und Reinigungsmitteln und deren Vorprodukten, dem sogenannten Turmpulver, eingesetzt. In diesen Zer­ stäubungstrocknern wird eine zusammenhängende Flüssigkeitsmasse, der soge­ nannte Slurry, durch Düsen in kleine Tröpfchen zerteilt und diese durch einen im Gegenstrom zu den nach unten fallenden Tröpfchen geführten heißen Luftstrom getrocknet. Dabei verdampft die Flüssigkeit schlagartig.
Charakteristisch für die Zerstäubungstrocknung bei der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln ist zum einen die relativ hohe Temperatur des einge­ setzten Trocknungsgases, die bei Temperaturen oberhalb von 300°C liegen kann. Andererseits weist das Trocknungsgut in der Regel einen erheblichen Anteil an organischen Inhaltsstoffen, insbesondere an Tensiden auf, die nicht nur temperaturempfindlich sind, sondern bei den hohen im Zerstäubungstrockner herrschenden Temperaturen zum Verkohlen und zur Selbstentzündung neigen, sofern das Produkt länger als wenige Sekunden im Trocknungsbehälter verbleibt.
Bei der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln und deren Vorprodukten ist es daher wichtig, daß das eingesetzte Trocknungsgut den Bereich des Zer­ stäubungstrockners relativ rasch durchläuft und insbesondere schnell wieder aus dem Trockner ausgetragen wird.
Es läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß sich ein Teil des Trocknungsgutes an den Innenwänden des Trocknungsbehälters ablagert. Im Laufe der Zeit heizen sich diese Anbackungen auf, trocknen völlig aus und sind nach einer gewissen Zeit so hart geworden, daß sie nur noch unter sehr großen Schwierigkeiten zu entfernen sind.
Diese Anbackungen bilden sich insbesondere bei der Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln, da die tensidreichen, nur teilweise aufgetrockneten Partikel eine stark klebende Oberfläche haben. Durch das Verkohlen entstehen außerdem schwarze Produktpartikel, die das Turmpulver verunreinigen, so daß es nicht mehr den für den Verkauf geltenden Qualitätsanforderungen entspricht.
Um die Probleme mit den harten Anbackungen, der Verkohlung und der Brand­ gefahr zu lösen, wird der Betrieb der Zerstäubungstrockner zur Herstellung von Wasch- und Reinigungsmitteln und deren Vorprodukten in regelmäßigen Zeit­ abständen unterbrochen, um die Behälterinnenwände zu reinigen.
Die genannten Probleme treten bei den modernen Waschmittelrezepturen, die besonders hohe Anteile an Tenside enthalten, in verstärktem Maße auf. Um Ver­ brennungen von Anbackungen an den Behälterinnenwänden des Zer­ stäubungstrockners zu vermeiden, werden neben den regelmäßigen Betriebs­ unterbrechungen zusätzlich die Temperaturen des Heißgases abgesenkt. Als Folge sinkt die Leistung des Zerstäubungstrockners ab.
Die Ablagerungen treten an allen Bereichen der Innenwand des Trocknungs­ behälters, insbesondere aber im unteren Teil auf, der in der Regel nach unten hin konisch zuläuft. Die Neigung der Innenwände in diesem Konus führt zu ver­ stärkten Ablagerungen, die sich in diesem Bereich außerdem noch besonders stark aufheizen, da das heiße Trocknungsgas in der Nähe des Turmkonus in den Trocknungsbehälter eintritt.
Es wäre zwar denkbar, die Ablagerungen durch an der Außenseite angebrachte Klopfer zu entfernen. Die dadurch hervorgerufenen Deformationen des Turm­ konus führen jedoch zu einer Beschädigung der Oberfläche sowie zu Uneben­ heiten der Innenwand, die wiederum eine verstärkte Ablagerung zur Folge haben.
Weitere Nachteile liegen im entstehenden Lärm, dem unkontrollierten Reinigen sowie in der Schwierigkeit, besonders harte Ablagerungen zu entfernen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Zerstäubungstrockner der eingangs genannten Art die Probleme mit den Anbackungen, der Verkohlung sowie der Brandgefahr erheblich zu verringern. Außerdem sollen die Betriebs­ unterbrechungen zum Reinigen der Innenwände des Trocknungsbehälters nur noch in sehr viel größeren Zeitabständen notwendig sein.
Diese Aufgabe wird bei einem Zerstäubungstrockner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Innenwand des Trocknungsbehälters mit einem luftdurchlässigen Textil im Abstand zur Behälter­ wand ausgekleidet ist und zwischen der Behälterwand und dem Textil mindestens ein Auslaß für unter Druck stehendes Gas, insbesondere Druckluft, angeordnet ist. Vorzugsweise ist der untere Bereich der Innenwand und/oder die Innenwand im Bereich der Zerstäubungselemente und/oder die Innenwand unterhalb dieses Bereichs mit dem Textil ausgekleidet.
Die an den Innenwänden des erfindungsgemäßen Zerstäubungstrockners an­ haftenden Teilchen setzen sich auf dem luftdurchlässigen Textil ab, das von der Rückseite her durch Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Gas auf einfache und effektive Weise gereinigt werden kann. Bei diesem Abreinigen bläht sich das Textil auf und anhaftende Teilchen werden abgesprengt und in das Innere des Trocknungsbehälters geblasen. Eine Betriebsunterbrechung zum Reinigen der Wände ist nicht mehr notwendig.
Ein weiterer Vorteil liegt in der erhöhten Produktionsleistung des erfindungs­ gemäßen Zersträubungstrockners, da das Produkt einen geringeren Anteil an Agglomeraten enthält, der nach dem Stand der Technik als Überkorn abgesiebt wird. Das erfindungsgemäße Fehlen von Anbackungen verringert die Brandgefahr und ermöglicht höhere Temperaturen für das Heißgas, so daß die Leistung des Zerstäubungstrockners gesteigert werden kann.
Bei dem zum Abreinigen eingesetzten Gas kann es sich um Druckluft handeln. Möglich ist aber auch der Einsatz von Inertgas, zum Beispiel Stickstoffgas, Verbrennungsgase oder das zum Trocknen eingesetzte Gas, zum Beispiel Heiß­ luft oder überhitzter Wasserdampf.
Da bei einem nach unten hin konisch zulaufenden Trocknungsbehälter die ein­ gangs genannten Probleme im verstärkten Maß auftreten, wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Konus mit dem luftdurchlässigen Textil ausgekleidet ist.
Die erfindungsgemäße Auskleidung mit dem luftdurchlässigen Textil ist für alle Bereiche der Innenwand des Trocknungsbehälters von Vorteil, an denen sich das Produkt bevorzugt ablagert. So wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zerstäubungstrockners, dessen Zerstäubungselemente in mindestens zwei horizontalen Ebenen angeordnet sind, vorgeschlagen, daß die Innenwand des Trocknungsbehälters im Bereich zwischen den Ebenen und/oder unterhalb dieser Ebenen mit dem Textil ausgekleidet ist. In diesem Bereich ent­ halten die zerstäubten Tröpfchen noch einen relativ hohen Anteil an Flüssigkeit, insbesondere an Wasser, und neigen daher besonders stark zum Anhaften an der Innenwand des Trocknungsbehälters.
Als Textil sind Gewebe mit einer hohen Temperaturbeständigkeit und einer großen Zugfestigkeit besonders gut geeignet. Die hohe Zugfestigkeit ermöglicht ein Abreinigen des Textils mit relativ hohen Gasdrücken. Insbesondere wird vor­ geschlagen, daß das Textil ein Gewebe aus einer Hochmodulfaser, insbesondere eines Polyamids und bevorzugt einer Aramidfaser ist. Derartige Hochmodul- Fasern sind hitzebeständig und schwer entflammbar. Sie haben eine sehr hohe Festigkeit sowie Glas- und Zersetzungstemperaturen bis über 400°C und sind daher zum Einsatz in Zerstäubungstrocknern besonders gut geeignet, die zur Herstellung von Wasch- und/oder Reinigungsmitteln und deren Vorgemischen verwendet werden und daher mit besonders heißen Trocknungsgasen arbeiten.
Solche hochfesten Textilien ermöglichen in vorteilhafter Weise einen relativ hohen Druck des Gases zum Abreinigen des Textils, der bis 10 bar, insbesondere 3 bis 8 bar betragen kann.
Im Rahmen der Erfindung liegen unterschiedliche Ausgestaltungen des Zer­ stäubungstrockners, die verschiedene Betriebsweisen beim Abreinigen des Textils zulassen. So kann das Textil von Zeit zu Zeit durch einen Druckstoß von den an ihm haftenden Ablagerungen befreit werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine fortwährende pulsierende Beaufschlagung des Textils mit dem Druckgas. Daher wird eine Steuereinrichtung für Ventile vor den Auslässen vor­ geschlagen, die die Ventile intermittierend öffnet und schließt, wobei die Frequenz und die Impulsdauer insbesondere einstellbar sind.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Steuereinrichtung für eine Frequenz von 1 bis 10 pro Minute und eine Dauer des Öffnungsimpulses von 1 bis 10 Sekunden ausgelegt ist.
Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Innenwand des Trocknungsbehälters in Segmente aufgeteilt und jedes Segment mit jeweils einem Textil ausgekleidet, das mit seinen Rändern an Stützeinrichtungen eingespannt ist. Die Stützeinrichtungen können zum Beispiel als schmale Latten mit abgerundeten Kanten ausgebildet sein. Bei jedem Druckluftstoß wird das Textil in Richtung auf das Behälterinnere kurzfristig aufgeblasen und geweitet. Nach dem Druckluftstoß kehrt das luftdurch­ lässige Textil allmählich in seine ursprüngliche Lage zurück.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind jedem Textil min­ destens zwei an gegenüberliegenden Bereichen des Textils, insbesondere oben und unten, angeordnete Auslässe für das Gas zugeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, jedes Textil abwechselnd aus unterschiedlichen Richtungen mit dem Gas zu beaufschlagen, so daß das Textil abwechselnd in die eine oder die andere Form gebracht wird und eine Schichtbildung von getrockneten Produkt an ein­ zelnen Stellen des Textils vermieden wird. Auch wenn durch den einzelnen Druckluftstoß nicht sämtliche Stellen des Textils in eine ausreichende Bewegung versetzt werden, um anhaftendes Produkt zu entfernen, ist es auf diese Weise möglich, eine praktisch vollständige Reinigung des Textils zu erreichen.
Vorgeschlagen wird weiterhin, daß der Durchsatz durch die Auslässe, die ins­ besondere als Düsen für Druckluft ausgebildet sind, einzeln einstellbar ist.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Auslässe von ringförmigen, etwa waagerecht verlaufenden Gasverteilleitungen mit Druckgas versorgt werden, die einzeln ansteuerbar sind. Damit wird eine ausreichende Gasmenge bei jedem Druckgasstoß gegen das jeweilige Textil gewährleistet.
Obwohl sich die weitaus überwiegende Menge an Ablagerungen und Feinstaub an der Außenseite der Textilien ablagert und erfindungsgemäß in das Innere des Trocknungsbehälters abgeblasen wird, kann sich im Laufe der Zeit Feinstaub zwischen dem Textil und der Innenwand des Behälters ansammeln. Zur Ent­ fernung dieses Feinstaubs während der Druckgasstöße werden Entlüftungsventile an der Außenseite des Trocknungsbehälters im Bereich der Auskleidung mit dem Textil vorgeschlagen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Zer­ stäubungstrockners der vorgenannten Art, wobei man vorzugsweise ein klebriges und/oder zur Agglomeratbildung neigendes Produkt, insbesondere Wasch­ und/oder Reinigungsmitteln oder deren Komponenten, herstellt. Das dazu ein­ gesetzte Heißgas hat an der Einrittsstelle eine Temperatur von bis zu 300°C. Zum Abreinigen des Textils wird vorzugsweise Druckluft mit einem Druck von 4 bis 7 bar Überdruck eingesetzt, die periodisch mit einer Frequenz von 1 bis 10 pro Minute und einer Impulsdauer von 1 bis 10 Sekunden auf das Textil einwirkt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zer­ stäubungstrockners anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung des Konusbereichs eines Zerstäubungstrockners,
Fig. 2 die Zuleitungen für das Druckgas zum Abreinigen der im Konus­ bereich angebrachten Textilien,
Fig. 3 die zeitliche Abfolge der Druckgasstöße,
Fig. 4 einen Ausschnitt der Ansicht des Konus von innen und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4.
In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
Der in Fig. 1 dargestellte untere Teil eines Zerstäubungstrockners zeigt ein kreiszylindrisches Mittelteil 1, das sich nach unten hin konusförmig verjüngt. Das heiße Trocknungsgas wird oberhalb des Konus eingespeist (nicht dargestellt).
In diesem Ausführungsbeispiel ist nur dieser Konus 2, nicht aber auch das Mittel­ teil 1, mit dem luftdurchlässigen Textil ausgekleidet. Der Konus 2 ist in drei ring­ förmige, übereinanderliegende Lagen 10, 10′, 10′′ unterteilt, die wiederum in Umfangsrichtung in einzelne Segmente 3 aufgeteilt sind. Der Deutlichkeit halber wurden nicht sämtliche, sondern nur einige Segmente mit dem Bezugszeichen 3 versehen.
In Fig. 1 ist außerdem die Hauptzufuhrleitung 4 für Druckluft dargestellt, die fünf Ringleitungen 5 mit Druckluft versorgt. Die Druckluft dient erfindungsgemäß zum Abreinigen der in Fig. 1 nicht dargestellten, an der Innenwand des Konus ange­ brachten Textilien.
Die Zuführung des Druckgases im Konusbereich des Zerstäubungstrockners ist in Fig. 2 im einzelnen gezeigt. Von einer Druckluftquelle mit 7 bar wird die Haupt­ zufuhrleitung 4 über zwei Absperrventile 6 versorgt. Die Abzweigungen von der Hauptzufuhrleitung 4 zu den fünf Ringleitungen wurden mit den Buchstaben A bis E bezeichnet. In diese Ringleitungen wird über jeweils ein von einer nicht dar­ gestellten Steuereinrichtung betätigbares Magnetventil 7 und über ein Absperr­ ventil 8 Druckluft eingeleitet. Von jeder Ringleitung, die mit jeweils einer Druck­ anzeige 9 versehen ist, gehen Leitungen zu den Düsen 14 ab. Für jedes Segment ist eine im oberen Bereich und eine im unteren Bereich angeordnete Düse vor­ gesehen. Der Deutlichkeit halber sind in Fig. 2 nicht diese Vielzahl von Düsen für jede Ringleitung 5 dargestellt, sondern nur jeweils eine Düse für jede Ring­ leitung 5.
Die Steuereinrichtung öffnet und schließt die Magnetventile 7 in einem bestimm­ ten vorgegebenen Rhythmus, von dem ein Beispiel in Fig. 3 dargestellt ist. In den fett markierten Zeitspannen dieser Zeitskala ist das jeweilige Magnetventil 7 geöffnet und in den dünn eingezeichneten Zeitspannen geschlossen. Wesentlich ist, daß beide die gleichen Textilien bzw. Segmente mit Druckluft versorgenden Ringleitungen nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd geöffnet sind. Damit wird bei jedem Druckluftstoß eine unterschiedliche Formänderung des Textils erreicht, so daß auch schlecht zugängliche Teile des Textils von den Anbackungen gereinigt werden.
Die Anordnungen der mit den Textilien ausgekleideten Segmente und der Druck­ luftdüsen mit ihren Zuleitungen sind in den Fig. 4 und 5 im Detail dargestellt. Die Segmente 3 der drei Lagen 10, 10′, 10′′ sind mit jeweils einem Textil 11 aus­ gekleidet, das aus einem Aramid-Gewebe oder einem ähnlichen Gewebe besteht und horizontal und vertikal durch schmale Latten 12 mit abgerundeten Kanten eingeklemmt ist. An der Wand 13 des Konus angebrachte Düsen 14 blasen in vorgegebenen Zeitintervallen Druckluftstöße in den Zwischenraum zwischen der Wand 13 des Konus und dem Textil 11.
Die Segmente 3 in den beiden oberen Lagen 10, 10′ sind jeweils mit einer im oberen Bereich und einer im unteren Bereich angeordneten Düse 14 versehen. Die Segmente 3 der unteren Lage 10′′ haben nur eine, etwa mittig angeordnete Düse 14.
Die Zufuhr der Druckluft zu jeder Düse kann einzeln mit einem Regel- und Absperrventil 15 dosiert oder völlig unterbrochen werden.
Fig. 5 zeigt zusätzlich noch eine absperrbare Entlüftungsöffnung 18, die ein regelmäßiges Ausblasen des zwischen dem Textil 11 und der Wand 13 ange­ sammelten Feinstaubes ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1 Mittelteil
2 Konus
3 Segment
4 Hauptzufuhrleitung
5 Ringleitung
6 Absperrventil
7 Magnetventil
8 Absperrventil
9 Druckanzeige
10 Lage
10′ Lage
10′′ Lage
11 Textil
12 Latte
13 Wand
14 Düse
15 Regel- und Absperrventil
16 Entlüftungsöffnung, Entlüftungsventil

Claims (14)

1. Zerstäubungstrockner, der insbesondere zur Herstellung von Wasch- und/oder Reinigungsmitteln und deren Vorgemischen geeignet ist, mit einem Trocknungsbehälter, mindestens einem Zerstäubungselement zum Einleiten des Trocknungsguts in den Behälter, Mitteln zum Einblasen eines erhitzten Gases in den Behälter im Gleich- oder Gegenstrom zum nach unten fallenden zerstäubten Trocknungsgut, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenwand des Trocknungsbehälters mit einem luftdurchlässigen Textil (11) im Abstand zur Behälterwand (13) ausge­ kleidet und zwischen der Behälterwand (13) und dem Textil (11) mindestens ein Auslaß (14) für unter Druck stehendes Gas, insbesondere Druckluft, angeordnet ist.
2. Zerstäubungstrockner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich der Innenwand und/oder die Innenwand im Bereich der Zerstäubungselemente und/oder die Innenwand unterhalb dieses Bereichs mit dem Textil ausgekleidet ist.
3. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsbehälter nach unten hin konisch zuläuft und der Konus (2) mit dem luftdurchlässigen Textil (11) ausgekleidet ist.
4. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungselemente in mindestens zwei horizontalen Ebenen angeordnet sind und die Innenwand des Trocknungsbehälters im Bereich zwischen den Ebenen und/oder unterhalb dieser Ebenen mit dem Textil ausgekleidet ist.
5. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Textil (11) ein Gewebe aus einer Hochmodulfaser, insbesondere eines Polyamids und bevorzugt einer Aramidfaser ist.
6. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Druck des Gases zum Abreinigen des Textils bis zu 10 bar, ins­ besondere von 3 bis 8 bar.
7. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung für Ventile (7) vor den Auslässen (14), die die Ventile (7) intermittierend öffnet und schließt, wobei die Frequenz und die Impulsdauer insbesondere einstellbar sind.
8. Zerstäubungstrockner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung für eine Frequenz von 1 bis 10 pro Minute und eine Dauer des Öffnungsimpulses von 1 bis 10 Sekunden ausgelegt ist.
9. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenwand (13) des Trocknungsbehälters in Segmente (3) aufgeteilt ist und jedes Segment (3) mit jeweils einem Textil (11) ausgekleidet ist, das mit seinen Rändern an Stützeinrichtungen (12) eingespannt ist.
10. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Textil (11) mindestens zwei an gegenüberliegenden Bereichen des Textils, insbesondere oben und unten, angeordnete Auslässe (14) für das Gas zugeordnet sind.
11. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksatz durch die Auslässe (14), die insbesondere als Düsen für Druckluft ausgebildet sind, einzeln einstellbar ist.
12. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (14) von ringförmigen, etwa waagerecht verlaufenden Gasverteilleitungen (5) mit Druckgas versorgt werden, die einzeln ansteuerbar sind.
13. Zerstäubungstrockner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Entlüftungsventile (16) an der Außenseite des Trocknungsbehälters im Bereich der Auskleidung mit dem Textil.
14. Verfahren zum Betreiben eines Zerstäubungstrockners nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein klebriges und/oder zur Agglomeratbildung neigendes Produkt, insbesondere Wasch- und/oder Reinigungsmittel oder deren Komponen­ ten, herstellt.
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