DE2811507A1

DE2811507A1 - Verfahren und vorrichtung zum kondensieren von in einer thermischen trennvorrichtung anfallenden brueden

Info

Publication number: DE2811507A1
Application number: DE19782811507
Authority: DE
Inventors: Johann Grueter
Original assignee: Luwa Ltd
Current assignee: Luwa Ltd
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1978-10-12
Also published as: IT7821430A0; IT1093910B; DE2811507C2; CH621862A5; JPS5653402B2; US4181608A; GB1602654A; FR2385425B1; JPS53120678A; FR2385425A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kondensieren von in einer thermischen Trennvorrichtung anfallenden Brüden

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kondensieren von Brüden, die in einer thermischen Trennvorrichtung beim Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Gut, insbesondere Suspensionen, Schlämmen und dergleichen, anfallen. Dabei kann dem Gut vor der Trocknung in der thermischen Trennvorrichtung in einer mechanischen Trennvorrichtung auf mechanischem Weg Flüssigkeit entzogen werden.

Beim thermischen Entfernen von Flüssigkeit aus einem Gut entstehen bekanntlich infolge Einwirkung der zugeführten Wärme Brüden, die nachher wieder in Flüssigkeit umgewandelt werden müssen. Das geschieht üblicherweise mittels separater Kondensatoren, denen ein Kühlmittel zugeführt werden muss. Ausser dem entsprechend grossen Aufwand an Apparaten hat diese bekannte Lösung den Nachteil eines meist erheblichen Kühlmittelverbrauches.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diesen Nachteil zu. beseitigen. Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die es erlaubt, auf konstruktiv einfache, betriebssichere und umweltfreundliche Weise die anfallenden Brüden zu kondensieren.

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Diese Aufgabe wird bei ,einem Verfahren zum Kondensieren von Brüden, die in einer thermischen Trennvorrichtung beim Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Gut anfallen, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Brüden in eine mechanische Trennvorrichtung zum Trennen eines Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gutes geführt und mit dem zu trennenden, in die mechanische Trennvorrichtung eingebrachten, als Kühlmittel wirkenden Gut in Berührung gebracht werden, wodurch die Brüden kondensieren.

Bei einem Verfahren zum Entfernen der Flüssigkeit aus einem Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gut, insbesondere Suspensionen, Schlämmen und dergleichen, bei dem dem Gut in wenigstens einer mechanischen Trenneinrichtung auf mechanischem Weg Flüssigkeit entzogen wird und anschliessend das vorbehandelte Gut in wenigstens einer thermischen Trennvorrichtung unter Wärmeeinwirkung getrocknet wird, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die in der thermischen Trennvorrichtung anfallenden Brüden in die mechanische Trennvorrichtung zurückgeführt und mit dem in letztere eingebrachten, als Kühlmittel wirkenden Gut in Berührung gebracht werden, wodurch die Brüden kondensieren.

Zur Durchführung des zuletzt genannten Verfahrens wird eine Vorrichtung mit wenigstens einer mechanischen Trennvorrichtung zum Entfernen von Flüssigkeit aus dem Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gut auf mechanischem Weg und wenigstens einer dieser nachgeschalteten thermischen Trennvorrichtung zum Trocknen des vorbehandelten Gutes unter Wärmeeinwirkung vorgeschlagen, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass der Dampfraum der thermischen Trennvorrichtung über wenigstens

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eine Verbindungsleitung mit dem Innenraum des als Mischkondensator für die Brüden wirkenden mechanischen Trennvorrichtung verbunden ist.

Da die Brüden in die mechanische Trennvorrichtung zurückgeführt und mit dem in dieser zu behandelnden, Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gut in Berührung gebracht werden, kondensieren die Brüden in dem als Kühlmittel wirkenden Gut, was die Verwendung eines von aussen zuzuführenden, separaten Kühlmittels überflüssig macht. Die bei der Kondensation der Brüden frei werdende Verdampfungswärme wird zudem zur Aufheizung des zu behandelnden Gutes benutzt, was zur Erhöhung des Wirkungsgrades der mechanischen Flüssigkeitsabscheidung beiträgt. Enthält das zu behandelnde, Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut ein Lösungsmittel, so ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Entfernung dieses Lösungsmittels in einem geschlossenem Raum und unter optimalen Druckverhältnissen stattfinden kann, wodurch Gefahren für die Umwelt weitgehend vermieden werden.

Vorzugsweise wird das Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut in der mechanischen Trennvorrichtung über eine grosse Oberfläche verteilt, damit eine entsprechend grosse Kondensationsfläche für die Brüden entsteht.

Zweckmässigerweise wird in der mechanischen Trennvorrichtung die Temperatur auf einem wesentlich über der Umgebungstemperatur liegenden Wert gehalten. Die mechanische Trennung kann somit unter günstigeren Bedingungen durchgeführt werden.

Es ist von Vorteil, wenn die Brüden im Gegenstrom zum und in Kontakt mit dem von der mechanischen zur

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thermischen Trennvorrichtung wandernden Gut zurückgeführt werden. Auf diese Weise kann zwischen den Brüden und dem Gut ein Wärmeaustausch stattfinden.

Die Vorrichtung wird vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die thermische Trennvorrichtung unmittelbar an die mechanische Trennvorrichtung angebaut ist und mit dieser eine Funktionseinheit bildet. Mit einer solchen Konstruktion wird das bei herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art üblicherweise auftretende Problem des Transportes des behandelten Gutes von der mechanischen zur thermischen Trennvorrichtung vermieden. Zudem wird die Einspeisung des nicht mehr fliessfähigen Gutes in die thermische Trennvorrichtung erleichtert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Auslass der mechanischen Trennvorrichtung mit dem Einlass der thermischen Trennvorrichtung mittels einer einzigen Verbindungsleitung verbunden, in welcher das zur thermischen Trennvorrichtung wandernde Gut und Brüden im Gegenstrom fliessen. Ist die unterhalb des Austragsendes der mechanischen Trennvorrichtung beginnende Verbindungsleitung vertikal angeordnet, so kann das Gut unter Einwirkung der Schwerkraft von der mechanischen Trennvorrichtung in die thermische Trennvorrichtung gelangen.

Im folgenden wird nun anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : ein vereinfachtes Blockschema zum allgemeinen Erläutern des erfindungsgem'ässen Verfahrens,

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— Q _

Fig. 2 r schematisch ein Fliessschema des Ver fahrens, und

Fig. 3 : in schematischer Darstellung und im

Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 10 eine mechanische und 12 eine thermische Trennvorrichtung bezeichnet, die eine Funktionseinheit 14 bidet. Das zu behandelnde, Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut wird bei 16 in die mechanische Trennvorrichtung 10 eingeführt, die einen Ausgang 18 für die abgeschiedene Flüssigkeit und einen Ausgang 20 besitzt, durch den das vorbehandelte Gut in die thermische Trennvorrichtung 12 gelangt. Letzterer wird bei 24 eine Wärmemenge Q zugeführt, unter deren Einwirkung in der thermischen Trennvorrichtung 12 Brüden entstehen, die über die Verbindung 22 in die mechanische Trennvorrichtung 10 zurückgeführt werden, wo sie kondensieren und über den Ausgang 18 ausgeschieden werden. Das fertig behandelte Produkt verlässt die thermische Trennvorrichtung 12 über deren Ausgang 26.

In Abweichung von Fig. 1 ist es auch möglich, in einer mechanischen Trennvorrichtung Brüden zu kondensieren, die aus einer thermischen Trennvorrichtung stammen, die dieser mechanischen Trennvorrichtung verfahrensmässig nicht nachgeschaltet ist. In diesem Fall werden in der mechanischen Trennvorrichtung artfremde Brüden kondensiert. Die dabei entstehende Vermischung des Kondensats mit der in der mechanischen Trennvorrichtung

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mechanisch abgeschiedenen, andersartigen Flüssigkeit ist in solchen Fällen ohne Bedeutung, in denen die abgeschiedene Flüssigkeit nicht mehr weiter verwendet wird. Das ist vor allem beim Entwässern von Suspensionen, Schlämmen und dergleichen der Fall.

In den Figuren 2 und 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen, wobei die gesamte mechanischthermische Trenneinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit 30 bezeichnet ist. Diese Einrichtung weist als mechanische Trennvorrichtung 31 eine Zentrifuge, bzw. einen Dekanter auf, in dessen im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 44 ein Rotor um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Der hohle Rotor 46 ist rotationssymmetrisch ausgebildet, besitzt einen für die Flüssigkeit durchlässigen Mantel und ist durch einen Motor 48 antreibbar. Unterhalb des Rotors 46 ist ein Verbindungsstutzen 50 angeordnet, welcher die mechanische Trennvorrichtung 31 mit einer thermischen Trennvorrichtung 32 verbindet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsstutzen 50 vertikal angeordnet ist, so dass das aus dem Rotor 46 austretende Material in freiem Fall durch den Verbindungsstutzen 50.in die thermische Trennvorrichtung 32 fallen kann. Ein gekrümmtes oder schräg verlaufendes Verbindungsrohr wäre jedoch auch denkbar.

Ein Speiserohr 52, das mit einer Pumpe 53 verbunden ist, mündet derart in die mechanische Trennvorrichtung 31 ein, dass der zu behandelnde Ausgangsstoff bzw. das zu behandelnde, Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut auf die Innenseite des Rotors 46 gelangt. Im Innern des Gehäuses 44 ist eine Auffangrinne 54 angeordnet, an die ein Abflussrohr 56 für abgeschiedene

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Flüssigkeit angeschlossen ist.

Das Gehäuse 44 ist doppelwandig ausgebildet, wobei der Aussenmantel 57 einen Zufluss 58 und einen Abfluss 60 für ein wärmetauschendes Medium aufweist. Ferner ist eine Einrichtung 59 zur Erzeugung eines höheren oder eines tieferen Druckes im Innern der mechanischen Trennvorrichtung 31 vorhanden, die an ein in das Innere des Gehäuses 44 einmündendes Verbindungsrohr 61 angeschlossen ist.

Die mechanische Trennvorrichtung 31 kann mit horizontalachsigem oder vertikalachsigem Rotor 46 ausgebildet sein und der Rotor kann zylindrische oder kegelförmige Gestalt aufweisen. Die mechanische Trennvorrichtung 31 muss ferner so gestaltet sein, dass das zu behandelnde Gut derart verteilt wird, dass es eine grosse Oberfläche erhält, an der die Brüden kondensieren können. Es können daher als mechanische Trennvorrichtung, die die vorerwähnten Bedingungen erfüllen, neben Zentrifugen, Dekantern auch noch Schleudereinrichtungen und Filter in Frage kommen.

Die thermische Trennvorrichtung 32 besteht hier aus einem Horizontaltrockner, der ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 39 aufweist, das einen horizontalachsigen Rotor 33 enthält. Der den Rotor 33 umgebende zylindrische Behandlungsraum 37 ist von einem Heizmantel 34 umgeben, der einen Zufluss 36 und einen Abfluss 38 für ein wärmetauschendes Medium besitzt. Der Rotor 33 weist Förderelemente 43 und Verteilelemente 45 auf und wird von einem Motor 40 angetrieben. Der Verbindungsstutzen 50 zur mechanischen Trennvorrichtung 31 mündet am Einlassende in den Trockner 32 ein, während am entgegenge-

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setzten,auslasseitigen Ende ein Auslasstutzen 42 vorhanden ist. Der Stutzen 42 mündet in ein nicht dargestelltes Auffanggefäss oder führt zu einer Austragsschleuse 47 (Fig. 2), wenn der Trennprozess bei Unterdruck oder Ueberdruck abläuft.

Die thermische Trennvorrichtung 32 ist vorzugsweise ein Kontakttrockner, bei dem das zu behandelnde Gut mit einer beheizten Wand in Berührung kommt. Dabei sorgt der mit Förder- und Verteilelementen 43 bzw. 45 bestückte Rotor 33 für einen genügend guten Wärmeübergang und eine ständige Durchmischung des zu behandelnden Gutes. Hiezu können die verschiedensten Arten von Kontakttrocknern Verwendung finden, wie auch Schaufel- und Bandtrockner, vorzugsweise solche mit horizontaler Achse.

Es ist jedoch auch denkbar, die mechanische und die thermische Trennvorrichtung mit einem Transportmittel, z.B. einem Transportband, für das vorgetrocknete Gut und mit einem Verbindungsrohr für die Rückführung der Brüden zu versehen, wobei jedoch vorzugsweise in beiden Trennvorrichtungen gleiche Druckverhältnisse herrschen sollten.

Bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die mechanische und thermische Trennvorrichtung 31, 32 jedoch nur durch eine einzige Verbindungsleitung 50 miteinander verbunden, wobei die Brüden im Gegenstrom zum zur thermischen Trennvorrichtung 32 wandernden, in dieser zu behandelnden Gut strömen.

Für die thermische wie auch für die mechanische Trennvorrichtung sind sowohl kontinuierlich arbeitende wie

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auch satzweise arbeitende Vorrichtungen denkbar. Vorzugsweise wird jedoch mindestens die mechanische Trennvorrichtung kontinuierlich betrieben.

Im Betrieb der Einrichtung 30 werden die Rotoren 46 und 33 durch die Motoren 48 und 40 angetrieben. Das zu behandelnde, Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut wird von der Pumpe 53 durch die Leitung 52 auf die Innenseite des Rotors 46 geführt und dort durch die Drehung des Rotors auf dessen innere Oberfläche verteilt. Durch die Wirkung der Zentrifugalkraft gelangt die im zugeführten Gut enthaltene Flüssigkeit durch den durchlässigen Mantel des Rotors auf die innere Wand des Gehäuses 44, bildet dort einen Flüssigkeitsfilm, der nach unten in die Rinne 54 fliesst und das Gehäuse 44 durch die Leitung 56 verlässt. Das so vorbehandelte Material bzw. die Reststoffe fallen unter Einwirkung der Schwerkraft aus dem Rotor 46 nach unten und durch den Verbindungsstutζen 50 in die thermische Trennvorrichtung 32. Dort wird das Gut vom Rotor 33 erfasst und auf der Innenseite der Behandlungskanuner 37 gleichmässig verteilt und langsam gegen den Stutzen 42 gefördert. Da der Mantel 34 beheizt ist, verdampft die im Gut noch enthaltene Flüssigkeit weitgehend. Die dabei entstehenden Brüden oder Dämpfe gelangen durch den Verbindungsstutzen 50 in die mechanische Trennvorrichtung 31 und kondensieren, wie bei einem Mischkondensator, in das über eine grosse Oberfläche verteilte Gut auf der Innenfläche des Rotors 46 sowie in die mechanisch abgeschiedenen Flüssigkeitstropfen und gelangen als Kondensat in die Rinne 54. Mit andern Worten wirkt die mechanische Trennvorrichtung 31 als Kondensator für die Brüden. Das Über die Leitung 52 in die mechanische Trennvorrichtung 31 eingeführte Gut dient zur Kühlung der mechanischen

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Trennvorrichtung. Sollte je nach behandeltem Gut diese Kühlwirkung des zugeführten Gutes nicht genügen, so kann das Gehäuse 44 mittels eines durch den Mantel 57 fliessendes Kühlmittel gekühlt werden. Das getrocknete Gut verlässt die thermische Trennvorrichtung 32 durch den Stutzen 42.

Es wird dafür gesorgt, dass in der mechanischen Trennvorrichtung 31 eine erheblich über der Umgebungstemperatur liegende Temperatur von 40 - 150⁰C, vorzugsweise 60 -' 1OO°C, herrscht, da damit der Wirkungsgrad der mechanischen Flüssigkeitsabscheidung beträchtlich erhöht wird und somit weniger Flüssigkeit thermisch abgeschieden bzv. verdampft werden muss, was zu einer beachtlichen Energieersparnis führt. Dies wird vor allem durch die Ausnutzung der bei der Kondensation der Brüden freiwerdenden Verdampfungswärme zum Aufheizen des zu behandelnden Gutes ermöglicht.

Da gewisse Stoffe im Innern des Rotors 46 festsitzen können, ist fallweise eine mechanische Rotorreinigung vorgesehen, die nicht dargestellt ist.

Ebenso ist es möglich, eine Einrichtung vorzusehen, welche das behandelte Gut keimfrei macht, sei es durch ultraviolette oder andere Strahlung mit noch kürzerer Wellenlänge.

In der Einrichtung können pumpfähige Stoffe behandelt werden, insbesondere Suspensionen, Schlämme und dergleichen. Die Flüssxgkeitsanteile können Wasser sowie auch Lösungsmittel und deren Gemische sein.

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Falls erforderlich, können auch mehrere mechanische und mehrere thermische Trennvorrichtungen in Serie geschaltet werden.

Im folgenden wird noch ein sich auf die Entwässerung eines chemisch konditionierten Schlammes beziehendes Berechnungsbeispiel angegeben.

Zugeführte Menge und Zusammensetzung :

Menge 5000 kg/h

Trockengehalt 3 % Temperatur 15°C

Getrockneter Schlamm :

Menge	300 kg/h
Trockengehalt	50 %
Temperatur	~100⁰C

Abgeführtes Wasser

Menge 4700 kg/h

Temperatur 76⁰C

Betriebsmittelverbrauch :

Heizdampf ca. 600 kg/h

Elektrische Energie ca. 25 kW Kühlwasser kein

Daraus ist ersichtlich, dass insgesamt 4700 kg/h Wasser abgetrennt werden, das mit einer Temperatur von 76°C anfällt und zur weitern Verwertung zur Verfügung steht, im Gegensatz zu bekannten Verfahren. Zudem ist kein Kühlmittel notwendig.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Verfahren zum Kondensieren von Brüden, die in einer thermischen Trennvorrichtung beim Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Gut anfallen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden in eine mechanische Trennvorrichtung zum Trennen eines Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gutes geführt und mit dem zu trennenden, in die mechanische Trennvorrichtung eingebrachten, als Kühlmittel wirkenden Gut in Berührung gebracht werden, wodurch die Brüden kondensieren.

2. Verfahren zum Entfernen der Flüssigkeit aus einem Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gut, insbesondere Suspensionen, Schlämmen und dergleichen, bei dem dem Gut in wenigstens einer mechanischen Trenneinrichtung auf mechanischem Weg Flüssigkeit entzogen wird und anschliessend das vorbehandelte Gut in wenigstens einer thermischen Trennvorrichtung unter Wärmeeinwirkung getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in der thermischen Trennvorrichtung (32) anfallenden Brüden in die mechanische Trennvorrichtung (31) zurückgeführt und mit dem in letztere eingebrachten, als Kühlmittel v/irkenden Gut in Berührung gebracht v/erden, wodurch die Brüden kondensieren.

Al: uk

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut in der mechanischen Trennvorrichtung (31) über eine grosse Oberfläche verteilt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der mechanischen Trennvorrichtung (31) die Temperatur auf einem wesentlich über der Umgebungstemperatur liegenden Wert gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden im Gegenstrom zum und in Kontakt mit dem von der mechanischen zur thermischen Trennvorrichtung wandernden Gut zurückgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mechanische Trennvorrichtung (31) kontinuierlich betrieben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der Flüssigkeit bei Unter- oder Ueberdruck erfolgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit wenigstens einer mechanischen Trennvorrichtung zum Entfernen von Flüssigkeit aus dem Feststoffe und Flüssigkeit enthaltenden Gut auf mechanischem Weg und wenigstens einer dieser nachgeschalteten thermischen Trennvorrichtung zum Trocknen des vorbehandelten Gutes unter Wärmeeinwirkung, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum (37) der thermischen Trennvorrichtung (32) über wenigstens eine Verbindungsleitung (50) mit

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dem Innenraum des als Mischkondensator für die Brüden wirkenden mechanischen Trennvorrichtung (31) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Trennvorrichtung (32) unmittelbar an die mechanische Trennvorrichtung (31) angebaut ist und mit dieser eine Funktionseinheit (14) bildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9_T dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass der mechanischen Trennvorrichtung (31) mit dem Einlass der thermischen Trennvorrichtung mittels einer einzigen Verbindungsleitung (50) verbunden ist, in welcher das zur thermischen Trennvorrichtung (32) wandernde Gut und Brüden im Gegenstrom fHessen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (50) im wesentlichen vertikal angeordnet ist und unterhalb des Austragsendes der mechanischen Trennvorrichtung (31) beginnt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennvorrichtung (31) einen hohlen Rotor (46) mit flüssigkeitsdurchlässigem Mantel aufweist, der durch das Feststoffe und Flüssigkeit enthaltende Gut von innen beaufschlagbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennvorrichtung (31) ein doppelwandiges Gehäuse (44) aufweist, das mit einem

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Zufluss (58) und einem Abfluss (60) für ein wärmetauschendes Medium versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Trennvorrichtung (32) einen Rotor (33) mit Förder- und Verteilelementen (43, 45) sowie einen den Behandlungsraum (37) umgebenden Heizmantel (34) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Trennvorrichtung (32) horizontalachsig angeordnet ist.

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