DE2056893A1

DE2056893A1 - Vorrichtung zum Schälen und pneumatischen Austragen von Filterzentrifugen. Ausscheidung aus: 2028267

Info

Publication number: DE2056893A1
Application number: DE19702056893
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. G04c 17-02 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-09
Filing date: 1970-06-09
Publication date: 1972-05-04
Also published as: DE2028267C2; DE2056893B2; DE2028267A1; FR206069A; FR2096069A5; CH541998A; DE2056893C3; US3763572A

Description

DlPL.-ING. WILFRID RAECK

7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 . TELEFON (0711) 244003

P 20 56 893.8 2. Juni 1971 / P

- T 13 "b -

Hans-Joachim T i t u■ s , 61.48 He ppenhe im/Bergs tr., Von-Hees-Str. 5

Pneumatische Austragvorrichtung und -verfahren für Trommelzentrifugen

Gegenstand der Erfindung ist eine kontinuierlich arbeitende Filterzentrifuge, die automatisch entleert wird und deren Produkt auf dem pneumatischen Förderweg getrocknet wird. Die Lösungsmitteldämpfe werden durch Kondensation aus dem weiter verwendbaren inerten Trägermedium zurückgewonnen. Ein in der Zentrifuge beginnender und endender gasdichter Förderkreislauf vermeidet nennenswerte Verluste an Produkt, Lösungsmittel und Stickstoff. Dadurch erübrigt sich auch die bisher übliche O₂-Kontrolle für die Explosionssieherheit der Anlage.

Die Erfindung zielt auf einen automatisch und feinfühlig steuerbaren Austragvorgang, bei dem das ausgeschälte Produkt getrocknet und abgeschieden und das Lösungsmittel vollständfc zurückgewonnen werden kann. Die Austragvorrichtung soll eine exploeionsgesohUtste

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Bauart aufweisen, damit bei Verwendung von feuergefährlichen Lösungsmitteln die bisher übliche, aufwendige Sauerstoffüberwachung entfallen kann.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Austragvorrichtung mit einem gasdichten Zentrifugengehäuse, einem darin beweglichen Austragrohr mit Schälkopf, Stellmitteln zur Bewegung des Austragrohres, einer mit dem Austragrohr teleskopisch verbundenen Saugleitung, einer Gasumwälzvorrichtung mit vorgeschaltetem Peststoffabscheider, wobei die Gasumwälzvorrichtung in einem geschlossenen Förderkreis einerseits über eine Druckleitung, einen Kondensator und eine nachgeschaltete Heizvorrichtung mit dem P Zentrifugengehäuse - und andererseits über den Abscheider und eine Trocknungsleitung mit der Saugleitung verbunden ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbe!spiele erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Übersicht des Förderkreises, Fig. 2 eine Variante zum Förderkreis nach Fig. 1, Fig. 3 eine weitere Variante zum Förderkreis nach Fig. 1, Fig. 4 einen senkrechten Längsschnitt durch den Kondensator im Förderkreis,

Fig. 5 einen waagerechten Längsschnitt durchdsn Kondensator, W Fig. β i, x-Diagramme für Aceton/N₂ ^u**d Methanol/Ng.

Bei Herstellung pharmazeutischer oder anderer Produkte wird die in RUhrwerksbehältern angesetzte Suspension mttels Zentrifugen in Feststoff und Mutterlauge getrennt. Dabei hat sich die nach oben zu entleerende Vertikalzentrifuge bewährt. Die Bedienungsperson muß a) den Kesselauslauf öffnen und schließen, b) den FUllvorgang überwachen, c) das Produkt waschen, d) die Schleuderzeit kontrollieren, e) die Zentrifuge anhalten und den Deckel öffnen und f) das Produkt ausschaufeln. Wenn Produkte mit Lösungsmitteln angesetzt oder gewaaohen werden, ist die Bedlenungs-

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person gesundheitsschädlichen· Dämpfen ausgesetzt. Die deshalb verwendeten Absauganlagen haben den gleichen Energiebedarf wie die eigentliche Verfahrensstufe. Dennoch muß sich die Bedienungsperson meist noch mittels Gasmaske vor den Dämpfen schützen. Ferner ist das Ausschaufeln anstrengend, beschädigt die Filtertücher und dauert mindestens solange wie eine vollständige Chargenzeit. Weiterer Zeitverlust entsteht durch Spülung der Zentrifuge mit Stickstoff, um die Explosionsgefahr zu beseitigen. Diese langen Chargenzeiten machen einen kontinuierlichen Trocknungsprozeß unmöglich. Deshalb werden diskontinuierlich und unter Vakuum arbeitende aufwendige Trockner verwendet, deren Trocknungszeit häufig 20 Stunden dauert. Zum Beschicken des i

Trockners muß dann das Produkt mühevoll aus den Vorratsbehältern entleert werden. Zur Vakuumerzeugung im Trockner verwendet man Wasserringpumpen, welche die Lösungsmitteldämpfe kondensieren und inden Abwasserkanal spülen, womit der biologische Sauerstoffbedarf erhöht und die Kapazität der Kläranlage reduziert wird.

Zur Beseitigung dieser Probleme und Nachteile erfüllt die Erfindung folgende Forderungen:

1) Reduzierung des Arbeitsaufwandes,

2) Verkürzung der Chargenzeiten,

3) gasdicht geschlossener Betriebsablauf,

4) keine Verunreinigungen und Verluste von Produkt, Lösungsmittel und Trägermedium,

5) Zentrifugenentleerung ohne haftenbleibende Restschicht bei Produktverdichtung,

6) Vermeidung jeglicher Transportarbeiten,

7) keine Bunkerung zentrifugenfeuchter Produkte,

8) Einsparung teurer Vakuumtrommeltrockner,

9) Vermeidung der Verunreinigung von Abwasser und Luft,

10) Angabe eines Spezialkondensators für Lösungsmittel aus Stickstoff,

11) Einsparungen von O₂-Messungen bei Np-Überlagerung.

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Entsprechend Pig. 1 sitzt auf dem Deckel 10 einer Zentrifuge ein Anschlußgehäuse 14, in dem ein drehbares und höhenverstellbares Austragrohr 12 teleskopisch in einer feststehenden Saugleitung IJ) geführt ist. Die Sagleitung IJ ist an eine Trocknungsleitung J51 angeschlossen. Durch spielfreie Lagerung und feinfühlige Radial- und Axialverstellung des Austragrohres 12 wird das Ausschälen von sehr dünnen Produktschichten aus der Zentrifuge zum Zweck der Trocknung ermöglicht. Mit Hilfe hydraulischer Antriebe und elektrischer Endschalter ist ein automatischer Arbeitsablauf gewährleistet.

Der in der Trommel 15 zurückbleibende Peststoff (Produkt) wird bei Drehzahlen von 50 - 200 U/min ausgeschält und pneumatisch ausgetragen. Nach Abscheidung des Produktes in einem Zyklon wird das Fördergas in einem geschlossenen Förderkreis vom Ventila· tor 33 in die Zentrifuge 11 zurückgeblasen. Von der Heizvorrichtung 35 (Wärmetauscher) beginnend strömt das erhitzte Trägermedium durch die Zentrifuge, wo es das von der Schäldüse abgeschälte Produkt austrägt und indsr Trocknungsleitung 31 trocknet. Das durch Abscheidung des Produktes im Zyklon mit Lösungsmittel angereicherte Gas wird wm Hochdruckventilator in einem Kondensator Jk gefördert. Bei sehr fetikörnigem Produkt kann zwischen Zyklon und Ventilator ein Schlauchfilter angeordnet sein. Im Kondensator wird aus dem Gas Lösungsmittel auskondensiert, damit das im Wärmetauscher aufgeheizte Gas die für den anschließenden Trocknungsprozeß erforderliche Aufnahmeflüssigkeit für zu verdampfendes Lösungsmittel erhält.

Fig. 2 und 3 zeigen GasfUhrungen unter Berücksichtigung der Temperaturempfindlichkeit des Produktes, wobei Fig. 2 bei relativ nassem zum Anbacken neigenden Produkt und Fig. 3 bei temperaturempfindlichen Produkt angewendet werden kann. Verbindungsleitung 37 legt die Zentrifuge in Nebenschluß, die über Druckleitung 36 einmal mit einem erwärmten Teilstrom, anfermal mit einem kalten Teilstrom beaufschlagt wird.

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I -	II:
II:
II -	III
III:

Zur Berechnung des Trocknungsprozesses sind gemäß Pig. 6 für die gebräuchlisten Lösungsmittel i, x-Diagramme unter Berücksichtigung von Stickstoff als Trägermedium angegeben; darin zeigen die Trocknungsdreiecke folgende Zustandsänderungen:

I: Gaszustand zwischen Kondensator und Wärmetauscher (Ausgangszustand; / = 1,0 ; Gas gesättigt), Aufheizung des Gases,

Gaszustand am Austritt des Wärmetauschers (Trocknungsbeginn),
Trocknung bei konstanter Enthalpie, Gaszustand zwischen Zyklon und Kondensator, verlängert man II-III bis auf die Sattdampflinie, so erhält man die Kühlgrenztemperatur. Sie besagt, daß sich ein Stoff so lange nicht höher erwärmt, als er noch Feuchtigkeit enthält;

III - I: Kondensation.

Die Abszissenstrecke A X zeigt die verdampfte und zurückgewonnene Lösungsmittelmenge je kg/Stickstoff. Der Lösungsmittelgehalt des Gases im Ausgangszustand (i) kann beliebig festgelegt werden. Erfindungsgemäß wird dieser Punkt so fixiert, daß er stets oberhalb des zUüdbereiches liegt und folgende kostensparende Vorteile bringt:

a) Die Lösungsmitteldämpfe sind in Luft nicht zUndfähig; die aufwendige 0₂-Messung wird erübrigt. .

b) Der hohe Lösungsmittelanteil im Gas begünstigt die Kondensation.

c) Die erforderliche Kondensatorfläche wird durch ein hohes mittleres Temperaturgefälle kleiner.

Somit kommt der Kondensation eine entscheidende Bedeutung zu. Die Robustheit der Vorrichtung hängt von dem Wirkungsgrad des Kondensators ab. Von den bisher bekannten Kondensatortypen sind folgende Mängel bekannt:

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1. Verschmutzung bei staubhaltigen Gasen.

2. Durch die Filmkondensation trifft das zu kühlende Lösungsmitte1-Gas-Gemisch auf die Temperatur des Kondensates und nicht auf die wesentlich tiefere KUhIflächentemperatür. Der Wärmetransport durch den Kondensatfilm erfolgt nur durch Wärmeleitung, während Konvektion und Strahlung wirkungslos sind.

3. Da während der Kondensation Stickstoff vorhanden ist, entsteht zusätzlich ein Transportwiderstand des Dampfes durch eine Grenzschicht geringeren Dampfgehaltes.

4. Die Kondensatabseheidung z.B. eines Röhrenkondensators (Kondensat in den Rohren) erfolgt am Ende. Die Kondensatfilmdicke wächst bis dahin stetig und verschlechtert den K-Wert beträchtlich.

Der Erflndungsgemäße Kondensator 34 besitzt mehrere Abscheide zonen, wodurch bei seinem Betrieb weder Verschmutzungen noch : ein isolierender Kondensatfilm auf den KUhlrohren auftritt. Nach Fig. 4 und 5 hat der Kondensator ein waagerechtes Gehäuse mit Rohranschlußflanschen 40, 4l. Die Kühlflächen werden durch Rohre 43 mit abgeflachtem Querschnitt gebildet, die von einem Kühlmittel im Gegenstrom durchströmt sind. Die stehend angeordneten Kühlrohre bilden Gruppen unter einem Winkel von etwa ) 45° zur Längsmittelachse des Kondensators, Die Kühlrohre sind in obere und untere Rohrböden 49, 50 eingeschweißt, welche die Qasströmungskänäle 43 oben und unten begrenzen. Zwischen Rohrböden und Kondensatorgehäusewand 42 sind Umlenkbleche 51 vorgesehen, um die Strömung des Kühlmittels kreuzweise und im Gegen strom zur Gasrichtung zu lenken. Mit den seitlich äußersten KUhI efläohen werden die Leitkanäle 44 unter Mitwirkung von Leitblechen 45 gebildet.

j Jedes Kühlrohr ist am stromabseitigen Ende mit einem Abscheider- ! steg 47 versehen, über den das Kondensat und auch der Reststaub abgeschieden werden. An den Absoheiderstegen entsteht eine druck

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verminderte Zone, welche die Abscheidung begünstigt. An der Unterseite jedes in der Draufsicht gemäß Fig. 5 gekrümmten Abscheidersteges 47 ist ein Rohr 52 angesetzt, das aus dem Kondensatorgehäuse K2 in eine Wanne ^ eintaucht, um Kurzschlußströmungen des Gases aufgrund des Druckverlustes von etwa JOO Torr über die Länge des Kondensators zu vermeiden. Die Gasströmungsgeschwindigkeit von etwa 6-15 m/s bestimmt den Querschnitt des Kondensators, die erforderliche Kühlfläche und somit die Anzahl der Rohrgruppen. Bei Aceton als Lösungsmittel wurden beispielsweise acht Rohrreihen verwendet. Unter der Wirkung der am Ende jeder Kühlfläche vorgesehenen Abscheidezone tritt das Gas tropfenfrei in die nächste KUhlrohrgruppe ein und wird an deren Ende wiederum von Tropfen und Reststaub gereinigt.

In der Druckleitung j56 unmittelbar hinter dem Gebläse befindet sich ein Umschaltventil l6 mit einem Auslaß 17 und stromab hinter dem Ventil eine Inertgaszuleitung 18, um bei Betriebsbeginn die im Förderkreis enthaltene Luft auszuspülen.

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Claims

Dipl.-ing. WILFRID RAECK

PATENTANWALT 205^893

7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 . TELEFON (0711) 244003

P 20 56 895.8 2. Juni 197I / F

Hans-Joachim TITUS - T 15b -

Patentansprüche

Pneumatische Austragvorrichtung für eine Trommelzentrifuge, mit einem gasdichten Zentrifugengehäuse, einem beweglichen Austragrohr mit Schälkopf und einer teleskopartig mit dem Austragrohr verbundenen Sau gleitung, einer Gasumwälzvorrichtung mit vorgeschaltetem Feststoffabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwälzvorrichtung (55) iⁿ einem geschlossenen Förderkreislauf einerseits über eine Druckleitung (36), einen Kondensator (54) zur Flüssigkeitsabtrennung und eine nachgeschaltete Heizvorrichtung (55) mit dem Zentrifugengehäuse und andererseits über den Abscheider (32) und eine Trocknungsleitung (31) mit der Saugleitung (I5) verbunden ist.
2. Vorrichtung nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Heizvorrichtung (55) über e±ie Ne be ns chluß leitung (57) mit der Trocknungsleitung verbunden ist.

5. Vorrichtmg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kondensators (54) aufstellt uti an das Zentrifugengehäuse sowie über die Heizvorrichtung an die Trocknungsleitung angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatorgehäuse eine Vielzahl etwa senkrechter abgeflachter KUhlmitte!rohre (45) mit stromabwärts angesetzten, zur Anströmseite offenen, gekrümmten Abscheiderstegen (47) enthält, und die KUhlmitteIröhre in zueinander winkelversetzten Gruppen liegen.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die KUhlrohrgruppen in oberen und unteren Rohrboden (49, 50) befestigt sind und durch zwischen diesen und dem Gehäuse (42) angeordneten Umlenkwänden (51) nacheinander im Gegenstrom durchströmt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Abscheiderstege (47) Jeweils ein Rohr (52) angesetzt ist, das durch den unteren Rohrboden (50) und das Gehäuse (42) in eine mit Überlauf versehene Wanne (54) eintaucht .

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch parallel zu den Außenflächen der äußersten Kühlmittelrohre (45) jeder Gruppe verlaufende, Strömungskanäle bildende Leitblechen (45).

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kühlmittel durchströmten Räume des Kondensators (34) druckfest sind,

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkreis hinter der Gasumwälzvorrichtung eine Inertgaszuleitung (18) und eine zwischen dieser und der Gasumwälzvorrichtung angeordnetes Ventil (17) zum Ausspülen der im Förderkreis enthaltenden Luft bei Beginn des Schälvorganges aufweist.

Verfahren

10. üoandcoljttaatfc zum Betreiben der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck des Trägermediums unter Berücksichti gung der Strömungsverluste im Förderkreis, gegebenenfalls durch zusätzliche Drosselung, derart einstellt, daß in der Zentrifuge Atmosphärendruck ΐ 200 Torr herrscht,

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Stickstoff als Trägermedium verwendet.

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12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trägermedium vor Beginn des SchälVorganges auf eine Temperatur aufheizt, die einer Aufnahmefähigkeit von Luft für Lösungsmitteldampf bzw. einem Feuchtigkeitsgrad entspricht, der oberhalb des Zündbereiches des Luftlösungsmittelgemisches liegt.

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