DE2435891B2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von festen Stoffe n in der Wirbelschicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von festen Stoffen in der Wirbelschicht, die einer gleichzeitigen Vibration unterworfen ist und wobei der feste Stoff nach Beendigung der Behandlung über eine Trennphase kontinuierlich aus der Wirbelschicht ausgetragen wird.

Aus den US-PS 27 68 095 und 26 89 973 sind Wirbelbettreaktoren bekannt, die keine Vibrationseinrichtungen aufweisen.

Es ist bekannt, Wirbelbetten dazu zu verwenden, um verschiedene Behandlungsvorgänge durchzuführen, wie die Trocknung, das Brennen oder die Oxidation von granulierten oder körnigen Stoffen. Wirbelbetten können auch dazu verwendet werden, Körner zu ummanteln, deren Oberfläche klebrig ist, und diese mit einer dünnen Schicht aus einem festen pulvrigen Stoff des Wirbelbettes zu umgeben.

Es ist auch vorgeschlagen worden, pulverförmige Materialien zu granulieren, indem sie in eine Flüssigkeit in Suspension gebracht werden, die in Form von Tropfen in ein heißes Wirbelbett eingebracht wird, wobiii eine Verdampfung der Flüssigkeit erfolgt, und zwar unter Ausbildung von Körnern.

Es ist weiterhin bekannt, Wirbelbetten einer Vibrationsbehandlung zu unterziehen.

Bei allen diesen Vorgängen ist es erforderlich, nach der Behandlung die körnigen Stoffe von den festen pulvrigen Substanzen zu separieren. Im allgemeinen geschieht dies bei bekannten Verfahren daduich, daß ein Teil des Inhalts des Wirbelbettes entnommen wird, und zwar durch Siebung, und daß die feste pulvrige Substanz rezirkuliert wird. Oft ist es erforderlich, die ίο feste pulvrige Substanz vor der Rezirkulation aufzuheizen, da die Separation notwendigerweise mit einem Kalorienverlust einhergeht

Aus der US-PS 34 44 996 ist eine Vorrichtung

bekannt, die nicht zur Behandlung oder Herstellung von festen Stoffen dient, sondern vielmehr zu einer Trockensortierung. Es wird ein Stoffgemisch auf ein Bett gebracht, welches sowohl gerüttelt wird als auch von Gas durchblasen wird, und es findet hier ein Transport von verschiedenen Stoffen zu verschiedenen Rutschen statt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine derartige Vorrichtung derart auszubilden, daß die hergestellten Stoffe oder behandelten Stoffe innerhalb des Wirbelbettes selbst getrennt werden können.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Vorrichtung den Wirbelschichtreaktor, einen oder mehrere Vibratoren, ein oder mehrere Siebeinrichtungen im oberen Bereich des Reaktors, sowie einen Wirbelboden, der im Bereich der Wandnähe oder mittig einen nicht mit Öffnungen bzw. Perforierungen versehenen Teil hat, aufweist.

In vorteilhafter Weise wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau erreicht, daß sich die Vibrationen nur auf den nicht fluidisierten Teil des Bettes auswirken, in welchem die festen Teilchen in eine Transportbewegung versetzt werden, und diese Transportbewegung wird zu ihrer Trennung verwendet.

Überraschenderweise wirken sich die Vibrationen im eigentlichen Wirbelbett nicht aus, so daß also eine Reaktions- oder Wirbelbettzone und eine davon getrennte Transportzone geschaffen wird, wobei diese Transportzone von einer Siebeinrichtung durchsetzt wird, die ihrerseits wieder als Rüttelstab wirksam werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen

F i g. 1 und 2 jeweils einen Vertikalschnitt bzw. eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zylindrischen Ausführungsform mit geradem Sieb,

F i g. 3 und 4 jeweils einen Vertikalschnitt bzw. eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Parallelepiped-Ausführungsform,

■55 F i g. 5 und 6 jeweils einen Vertikalschnitt bzw. eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zylindrischen Ausführungsform mit einer wendeiförmigen Rampe und

F i g. 7 und 8 jeweils einen Vertikalschnitt bzw. eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer wendeiförmigen Rampe.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Vorrichtung 10 zur Erzeugung eines Wirbelbettes dargestellt, welche einen Eingang 2 für das Fluidisiergas und starre Elemente aufweist, die mit den Wänden der Vorrichtung 10 verbunden sind, beispielsweise ein Gitter 4, und an unteren Teil der Vorrichtung ist ein Vibrator 3 angebracht, der Vibrationen in der Richtung des Pfeils f

erzeugt Die dargestellte Vorrichtung ist an ihrem oberen Ende offen, es könnte jedoch auch jede andere bekannte Vorrichtung verwendet werden, um den Erfordernissen Rechnung zu tragen, welche durch die Temperatur des Fluids, durch die Abgase und durch den mitgeführten Staub bedingt sind. Im oberen TeD dieser Vorrichtung ist ein leicht geneigtes Sieh 7 angebracht, welches in einen Überlaufpunkt 8 mündet Die Vibrationen gemäß dem Pfeil /sind im wesentlichen auf das Sieb 7 gerichtet Es wird nur ein mittlerer Teil des ι ο Querschnittes des Gitters 4 mit einem FluidisTiermittel versorgt beispielsweise durch Abdeckung einer ringförmigen Umfangszone durch eine ringförmige Ablenkung 9. Die Vorrichtung wird dann dazu verwendet körnige Produkte in einem Bett zu verarbeiten, in welchem ein festes pulvrisiertes Hilfsmaterial verwendet wird. In bestimmten Fällen kann die Granulierung in dem Bett ausgeführt werden, indem von einem festen pulvrigen Material ausgegangen wird.

Das zu behandelnde Produkt wird dann in den oberen Teil bei 1 eingeführt, und das Gas oder das Fluidisiermittel wird bei 2 eingebracht Die Vibrationen werden gemäß der Richtung des Pfeils /angewandt und das Wirbelbett baut sich oberhalb des mittleren Abschnittes des Gitters 4 auf, welches aus einem ausreichend starren Material hergestellt ist, um die Vibrationen auf die Anordnung des Bettes zu übertragen. Die Umfangszone des Bettes wird nicht fluidisiert, und zwar wegen der Abdeckung des Gitters durch die ringförmige Ablenkeinrichtung 9 oder wegen der Tatsache, daß das Gitter 4 gemäß einer abgewandelten Ausführungsform eine nichtperforierte ringförmige Zone aufweist, derart, daß das Fluid zur Ausbildung des Wirbelbettes über den mittleren Querschnitt der Vorrichtung gut verteilt wird. Unabhängig von der Art J5 der verwendeten Einrichtung ist es wesentlich, daß der Verteiler 21 für das Fluidisiermittel, welches durch die Leitung 2 zugeführt wird, mit einem kleineren Querschnitt in die Vorrichtung mündet als demjenigen der Vorrichtung selbst. In dem auf diese Weise aufgebauten Wirbelbett, und zwar unter dem Einfluß der Vibrationen, entstehen Zirkulationsströme, welche durch d'.i Pfeile wie 6 dargestellt sind. Das Sieb 7, welches an der übrigen Einrichtung angebracht ist, gewährleistet die Separation des festen pulvrigen Hilfsstoffes, der die Vorrichtung im wesentlichen von oben nach unten durchläuft, von den körnigen Produkten, die unter dem Einfluß der Vibrationen sich zu der Oberfläche des Siebes 7 verlagern und bei 8 austreten, wo sie wieder aufgefangen werden. 5C

In den Fig.3 und 4, die eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes darstellen, welche ein parallelepipedisches Wirbelbett verwendet, werden dieselben Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 verwendet Somit sind in diesem Fall zwei Siebe 7 vorhanden, die an zwei entsprechenden Ausgabepunkten 8 münden, wobei die Siebe hier seitlich angeordnet sind. Selbstverständlich muß das Wirbelbett dabei auf den beiden seitlichen Bereichen der Vorrichtung eine Zone 5 aufweisen, die nicht fluidisiert ist, indem das Gitter 4 eine nichtperforierte seitliche Zone aufweist, oder die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß in Längsrichtung angeordnete Ablenkeinrichtungen die Wirkung des Fluidisiermittels auf die mittlere Zone zwischen den zwei seitlichen Zonen 5 begrenzen.

In den Fig. 5 bis 8 ist ein kreisförmiger Wirbelbettmantel 10 dargestellt, der einen Eingang 2 des Fluidisiergases aufweist, der in eine Belüftungskammer mündet wobei weiterhin starre Elensente vorgesehen sind, die an den Wänden der Vorrichtung 10 angebracht sind und den Boden des zylindrischen Teils der Vorrichtung darstellen. Die einzuführenden Stoffe werden bei 1 eingeführt

In den F i g. 5 und 6 ist der Boden des zylindrischen Teils durch ein mittleres Gitter 4 gebildet welches in der Mitte eines dichten Ringes 5 angeordnet ist Das Fluid, welches von der Belüftungskammer herkonunt setzt die Körner und den festen pulvrigen Stoff einer Fluidisierung aus, jedoch nur im mittleren Teil und nicht am Umfang der Vorrichtung. Eine wendeiförmige Rampe 11 zum Ausgeben ist auf den Innenwänden des Mantels 10 angeordnet und mündet außerhalb seines oberen Teils in einer Rinne 8. Diese Rampe 11 weist Perforationen 11' auf, zumindest in ihrem Teil, welcher in das Wirbelbett eintaucht und weiterhin auch auf einem Teil, welcher aus dem Wirbelbett herausragt und dient somit als Sieb, welches dazu bestimmt ist die Körner zurückzuhalten und das feste pulvrige Material hindurchgehen zu lassen. Die öffnungen des Siebes 11' sind rund oder länglich. Unter der Rampe 11 ist eine wendeiförmige Ablenkeinrichtung 12 angeordnet, deren Aufgabe darin besteht das feste pulvrige Material in die Behandlungszone abzulenken.

Die Vorrichtung weist in symmetrischer Anordnung im Bereich ihres Sockels 13 zwei Motore mit einer Unwucht 3 auf, welche in Umfangsrichtung geeignete Erschütterungen erzeugen, welche dazu dienen, die Körner die Rampe 11 emporsteigen zu lassen, wie es oben bereits ausgeführt wurde.

Wenn der Vibrator 3 angestellt wird und der Durchfluß des Gases bei 2 derart geregelt wird, daß sich das Wirbelbett in der mittleren Zone ausbildet so ist festzustellen, daß das zu behandelnde Gut welches bei 1 in der Mitte der Vorrichtung eingebracht wird, in den fluidisicrtcn Teii hinabfällt, wo es der gewünschten Behandlung unterzogen wird, und in den Bereich des Umfangs gelangt, wo es mit einem Teil des pulvrigen Materials über die wendeiförmigen Rampen 11 ausgetragen wird. Die Siebe 11' trennen die Körner von der feinen Phase, wobei die Körner das Gehäuse oben verlassen, während die feinen Teilchen in die Miite des Gehäuses in die Ruidisierte Zone zurückfallen. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläßt die feine Phase, deren größere Abmessung von den Eigenschaften der verwendeten Siebe abhängt, die Vorrichtung nicht und durchläuft den Zyklus immer wieder, während die Körner leicht ausgetragen werden.

Die in den F i g. 7 und 8 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der vorhergehenden nur dadurch, daß im unteren Teil der ringförmige Boden gitterförmig ausgebildet ist, während der miniere Teil für das Fluidisiergas abgedichtet ist.

Diese gegenüber der vorigen Anordnung direkt umgekehrte Anordnung der zwei konzentrischen Zonen der Schicht, nämlich eine nicht-fluidisierte Zone in der Mitte und eine ringförmige Zone, die im Umfangsbereich fluidisiert ist, ermöglicht es in gleicher Weise, eine Behandlung in einem Wirbelbett für ein körniges Material durchzuführen und dieses von der pulvrisierten Phase zu trennen. Diese Anordnung ist für zerbrechliche Stoffe geeignet, für die eine nur kurze Aufenthaltsdauer in der fiuidisierten Phase angestrebt wird und für die es weiterhin erwünscht ist, einen Durchgang durch die dichte vibrierende Phase zu verhindern.

Im übrigen kann es erforderlich sein, daß bei

Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem Wirbelbett Wärme zugeführt werden soll. Dies kann dadurch geschehen, daß entweder der Gasstrom aufgeheizt wird oder daß durch eine beliebige geeignete Einrichtung ein T<*il der fer'°n pulvrigen Substanz aufgeheizt wird, indem diese entweder direkt beheizt wird oder rezirkuliert.

Weil gemäß der Erfindung die Separation sehr leicht durchführbar ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, in all denjenigen Fällen angewandt zu werden, in welchen es erwünscht ist, in einem Wirbelbett eine Separation durchzuführen, welche auf der Korngrößenbestimmung der Partikeln beruht.

Lediglich als Beispiel lassen sich nennen: Alle Trocknungsvorgänge, alle chemischen Behandiungsvorgänge, thermische Vorgänge oder Vorgänge zur Ummantelung von körnigen Materialien in einem Wirbelbett.

Die erfindungsgemäße Vorrichtungen werden auch bei der Herstellung von granulierten Stoffen verwendet. Beispielsweise wurde ein komplexer Dünger mit einem Gehalt von 10% Stickstoff, 15% Phosphorsäure und 20% Kali in Partikeln unterhalb von 300 μ gemahlen, dann in einer Wassermenge, die 25% seines Gewichts entspricht, in Suspension gebracht. Diese Suspension wurde, unterteilt in Tropfen von etwa 5 mm Durchmesser, in ein Wirbelbett gebracht, welches aus Pulver desselben Düngers erzeugt wurde, das auf 180" C gebracht wurde. Dabei wurden trockene und harte Körner mit einem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm erhalten. Dazu wurde eine Vorrichtung verwendet, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, mit einer Einrichtung zur Wiedergewinnung der Gase.

In derselben Weise war es möglich, Gips zu granulieren, indem Wassertropfen, denen unter Umständen ein oberflächenaktives bzw. spannungsaktives Mittel und/oder Aluminiumsulfat zugesetzt war, in ein Gipswirbelbett bei Umgebungstemperatur fallengelassen wurden. Dabei wurde eine Vorrichtung verwendet, wie sie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist. Auf diese ' Weise wurden Körner mit einem Durchmesser von etwa 10 mm hergestellt.

Es wurde weiterhin ein Schlicker mit 30% Wassergehalt granuliert, der aus einem Schieferpulver hergestellt wurde, indem man aus dem Material bestehende

lu Tropfen in ein Wirbelbett aus Sand bei 250°C fallen ließ. Dazu wurde eine Vorrichtung verwendet, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, und zwar mit einer Vorrichtung zur Wiedergewinnung der Gase. Dabei wurden Schieferkügelchen erreicht, die einen Durch-

•i5 messer zwischen 1 und 5 mm aufwiesen.

Die erfindungsge;näße Vorrichtung läßt sich auch dazu verwenden, pulverförmige Nahrungsmittel zu granulieren wie Kakao, Kaffee, Milchpulver, Mehl aus Getreide, Stärke und ihre hydrolysen Produkte. Dies läßt sich durchführen, indem man entweder Wassertropfen, denen eventuell Zucker, Parfüm, Farbstoffe, Treibmittel zugesetzt sind, in ein Wirbelbett aus dem zu granulierendem Pulver fallen läßt, das auf einer geeigneten Temperatur gehalten wird, oder indem man die zu granulierende Substanz in Suspension oder in Lösung in Wasser bringt und sie in Form von Tropfen in das aufgeheizte Wirbelbett fallen läßt.

In den Figuren entspricht der nichtfluidisierte Teil ringförmigen Zonen, die entweder seitlich oder in der

jo Mitte des Mantels angeordnet sind. Obwohl sich die Darstellung in der Zeichnung auf vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezieht, lassen sich auch Vorrichtungen angeben, in denen der nichtfluidisierte Teil nicht notwendigerweise einer Umfangszone, einer seitlichen Zone oder einer mittleren Zone entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von festen Stoffen in der Wirbelschicht, die einer gleichzeitigen Vibration unterworfen ist und wobei der feste Stoff nach Beendigung der Behandlung, über eine Trennphase kontinuierlich aus der Wirbelschicht ausgetragen wird, gekennzeichnet durch den Wirbelschichtreaktor (10), einen oder mehrere Vibratoren (3), ein oder mehrere Siebeinrichtungen (7, 11') im oberen Bereich des Reaktors, sowie einen Wirbelboden (4), der im Bereich der Wandnähe oder mittig einen nicht mit öffnunger, bzw. Perforierungen versehenen Teil (5, 9) aufweis L

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Siebeinrichtungen (7,11') im nicht fluidisierten Bereich der Wirbelschicht angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (3) an der Wand des Wirbelschichtreaktors (10) angebracht ist und in einem Winkel von 0 bis 80 Grad in bezug auf die Horizontale wirksam ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (7) gegenüber der Horizontalen geneigt ist, der untere Teil in das Gehäuse (10) eintritt und der obere Teil außerhalb des Gehäuses einen Überlauf (8) bildet.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtung (7) und der Vibrator (3) am Gehäuse (10) einander gegenüber angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine wendeiförmige Rampe (11) mit Mündung (8) auf der Innenseite des Gehäuses (10), wobei die Rampe (11) auf eine bestimmte Länge Sieböffnungen (11') aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch wendeiförmige Ablenkeinrichtungen (12) auf jeder wendeiförmigen Rampe (11).