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Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung des bei
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der Ölgewinnung aus Ölsaaten und Öl früchten anfallenden Schrots Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Desolventieren Toasten,
Trocknen und/oder Kühlen des bei der Ölgewinnung aus Ölsaaten und Ölfrüchten anftllenden
Schrots. Zur Ölgewinnung werden die gereinigten Ölsaaten und Ölfrüchte zunächst
mechanisen und thermisch aufgeschlossen (konditioniert) um die Zellwände weitgehend
zu zerstören und das in den Zellen anthaltane ol freizusetzen Anschließend wird
das Öl aus dem aufgeschlossenen Material durch Pressen und/oder Extraktin gewonnen,
wobei ein Schrot zurückbleibt, das weitgehend ölfrei ist, eine körnige oder flockige
Struktur hat sowie Lösungsmittelreste und/oder Wasser enthalten kann. Bevor das
Schrot als Futtermittel verwendet wird, muß es durch eine geeignete Aufbereitung
von den eventuell vorhandenen Lösungsmittelresten befreit (desolventiert) , ggf
Zur Erhöhung des Futterwerts thermisch behandelt (getoastet) und im Bedarfsfall
getrocknet sowie abgekühlt werden.
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Hach einem bekannten Verfahrer zur Aufbereitung von festen Rückständen
der Soeilseöl-und Speisefettgewinnung wird die Desolventierung und Toastung des
Lösungsmittelhaltigen Schrots in einer Vorrichtung durchgeführt, in der behere mit
Dampf beheizte Böden etagenartig
übereinander angeordnet sind,
wobei sich auf jeder Etage ein oder mehrere Riihrer befinden, die von einer durch
alle Etagen zentral verlaufenden Welle angetrieben werden, und wobei jeder Etagenboden
verschließbare Öffnungen aufweist, durch die das Schrot auf die nächste untere Etage
gelangt. Das Schrot wird auf den obersten Etagenboden aufgegeben, und die Rührer
haben die Aufgabe, das zu desolventierende und zu toastende Material zu durchmischen
und von Etage zu Etage zu transportieren. Die Desolven-tierung des Schrots wird
auf den oberen Etagen durchgeführt und erfolgt durch Einblasen von Wasserdampf,
der zum Schrot im Gegenstrom geführt wird. Die Brüden (Gemisch aus Wasserdampf und
gasförmigem Lösungsmittel) werden am Komf der Vorrichtung im Brüdendom gesammelt
und abgezogen. Ein Teil des eingeblasenen Wasserdampf kondensiert im Schrot wodurch
sein Wassergehalt erhöht wird o Außerdem wird das Schrot durch den Wasserdampf aufgeheizt.
Auf den unteren Etagenboden der Vorrichtung wird das feuchte, löeungsmittelfreie
Sehrot bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Wassers getoastet und gleichzeitig
geringfügig getrocknet.
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Der zur Desolventierung benötigte Wasserdampf wird entweder durch
Sprühböden oder Sprührohre, die hinter den Rührerblättern angebracht sind und Zenit
diesen rotieren, eirigeblasen. Das Einblasen des Wasserdanipfs durch rotierende
Sprührohre bedingt einen hohen konstriktiven Aufwand und bewirkt keine gleichmäßige
Durchströming des Schrots. Durch die Verwendung von Sprühböden dann zwaar eine Verbessrung
der Durchstrümung des Schrot
erreicht werden, aber andererseits
werden die Löcher des Sprühbodens durch den dicht über dem Boden rotierenden Rührer
leicht zugeschmiert. Ferner muß der auf den unteren Etagen der Desolventierungsstufe
der Vorrichtung eingeblasene Dampf entweder durch die darüberliegenden Etagenböden
oder durch separate Kanäle in den Brüdendom geführt werden.
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Wenn der Dampf durch alle Etagenböden der Desolventierungsstufe in
den Brüdendom gelangt, kann nur auf wenigen Etagen Dampf eingeblasen werden, da
nur so eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes auf den oberen Etagen und
ein unerwünschter Materialaustrag vermieden wird. Daher wird meistens nur in die
unterste Desolventierungsetage Frischdampf eingeblasen, der das auf dieser Etage
befindliche Schrot durchsbXmt und danach durch rostartige Öffnungen in die darüberliegende
Desolventierungsetage eintritt.
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Da die Durchtrittsfläche für den Dampf in der Regel nur 20 0 der Fläche
des Etagenbodens beträgt, wird das auf der oberen Etage liegende Schrot nur ungleichmäßig
vom Dampf durchströmt. Soll auch in die oberen Desolventierungsetagen noch Frischdampf
eingespeist werden, muß der Querschnitt dieser Etagen erweitert werden, wodurch
die Strömungsgeschwindigkeit der Brüden herabgesetzt wird. Wird der Dampf dagegen
über separate Kanäle in den Brüdendom geführt, kann zwar in jede Desolventier-=lgsetage
Frischdampf eingeblasen werden; aber dieser Dampf wird nur ungenügend genutzt, da
er lediglich das auf einer Etage befindliche Schrot durchströmt.
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Ein Nachteil des bekannten Desolventierungs- und Toastungsprozesses
ist darin zu sehen, daß er nur einen
relativ schlechten Wärme- und
Stoffaustausch ermöglicht, was zu langen Verweilzeiten des Schrots in der Vorrichtung
und zur Vergrößerung des Anlagenvolumens führt. Ferner verbleiben einzelne Schrotteilchen,
insbesondere durch die geringe Mischwirkung der Rührer, sehr lange an der Oberfläche
der beheizten Desolventierungsetagen, die in der Regel eine Temperatur von 180°C
haben, und werden durch die lange andauernde Wärmeeinwirkung teilweise geschädigt,
wodurch sich die Produktqualität verschlechtert. Schließlich ist es nicht möglich,
die zur Desolventierung und Rastung verwendete bekannte Vorrichtung völlig leerzufahren.
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Es ist ferner bekannt, das Schrot auf einer Schüttelrutsche zu desolventieren
und ggf. zu toasten, wobei das auf einer geneigten Ebene befindliche Schrot durch
Rütteln gemischt und transportiert wird, während ein gasförmiges Medium durch den
gelochten Boden der geneigten Ebene sowie die Schrotschicht hindurchströmt und das
Schrot desolventiert. Da das Schrot in der Schüttelrutsche ene dünne Schicht bildet,
wird das gasförmige Medium nur unzureichend genutzt.
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Außerdem ist eine Schüttelrutsche wegen der vielen bewegten Teile
störanfällig.
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Nachdem das Schrot in einer Etagen-Änlage oder in einer Schüttelrutsche
desolventiert und getoastet wurde, erfolgt seine Trocknung und Kühlung, wozu in
bekannter Weise zwei voneinander getrennte Vorrichtungen verwendet werden. Dabei
ist nachteilig, daß die Vorrichtung zum Desolventieren und Toasten
sowie
der Trockner und der Kühler durch aufwendige Fördereinrichtungen verbunden werden
müssen. Der bei der rastung des Schrots eintretende Wasserverlust ist nicht so groß,
daß die nachfolgende Trocknung entfallen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Desolventieren, Toasten, Trocknen und/oder Kühlen des bei der Ölgewinnung anfallenden
Schrots zu schaffe-n, die einen guten Wärme- und Stoffaustausch sowie eine intensive
Durchmischung, ein enges Verweilzeitspektrum und eine schonende mechanische und
thermische Behandlung des Schrots gewährleisten. Ferner soll die Vorrichtung einfach
und kompakt gestaltet werden und leergefahren werden können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende-Aufgabe wird durch die Schaffung
eines Verfahrens gelöst, bei dem die Desolventierung, Toastung, Trocknung und/oder
Kühlung des Schrots unmittelbar nacheinander durchgeführt wird, wobei das Desolventieren,
Trocknen und Kühlen in einer Wirbelschicht erfolgt und das Toasten während der Förderung
des Schrots bei einer Temperatur von 90 bis 1100C und einem Wassergehalt des Schrots
von 10 bis 20 Gew.-o abläuft. Die vier Prozesse des erfindungsgemäßen Verfahrens
können je nach den oft schwankenden Eigenschaften des Ausgangsmaterials in vorteilhafter
Weise aufeinander abgestimmt werden wobei nach den jeweiligen Erfordernissen auch
auf einen oder mehrere Prozesse verzichtet werden kann. Das Verfahren gewährleistet
eine mechanisch und thermisch schonende Behandlung des Schrots und ermöglicht einen
guten Wärme-
und Stoffaustausch. Durch die erfindungsgemäße Anwendung
der an sich bekannten Wirbelschicht wird bei der Desolventierung, Trocknung und
Kühlung eine schnelle und gründliche Mischung erreicht. Ferner werden durch das
nach der Erfindung vorgesehene Tasten während der Förderung des Schrots die Kontinuität
des Verfahrens verbessert und der Verfahrensablauf vereinfacht. Insbesondere stellt
sich beim erfindungsgemäßen Verfahren ein enges Verweilzeitspektrum des Schrots
während der einzelnen Prozesse ein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei der
Desolventierung zur Erzeugung der Wirbelschicht überhitzter Wasserdampf, heiße Luft
und/oder ein heißes inertes Gas, daß bei der Trocknung zur Erzeugung der Wirbelschicht
heiße Luft und/oder ein heißes inertes Gas und daß bei der nühlung zur Erzeugung
der Wirbelschicht Luft verwendet wird. Das zur Erzeugung der Wirbelschiht verwendete
Gas sorgt auch für eine gute und schnelle Mischung sowie für den Transport des Schrote.
In überraschender Weise wurde gefunden, daß bei der Desolventierung zur Erzeugung
der Wirbelschicht vorteilhaft überhitzter Lösungsmitteldampf verwendet werden kann,
dessen Reste nach der Desolventierung allerdings in einer als Strip-Zone wirkenden
Wirbelschicht mit Wasserdampf oder einem inerten Gas aus dem Schrot entfernt werden
müssen, Der Lösungsmitteldampf besteht aus dem zur Extraktion der Ölsaaten und Ölfrüchte
verfendeten Lösungsmittel.
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Nach der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn die in den Ansprüchen 6 und 7 genannten Arbeitstemperaturen und Verweilzeiten
eingehalten werden, weil dadurch eine schonende Behandlung des Schrots erreicht
wird. Es hat sich ferner als zweck-
mäßig erwiesen, wenn das Verfahren
bei Atmosphärendruck (Normaldruck) durchgeführt wird, wobei es allerdings in einigen
Fällen vorteilhaft ist, wenn die Desolventierung bei geringem Unterdruck (700 bis
900 mbar)abläuSt und wenn Toastung und/oder Trocknung bei geringem Unterdruck (700
bis 900 mbar) oder bei geringem Überdruck (11o0 bis 1500 mbar) ablaufen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zum anderen durch
die Schaffung einer Vorrichtung gelöst, deren Desolventierungsapparat aus einem
Wirbelschichtreaktor besteht, dem der aus einer Förderstrecke bestehende Toaster
nachgeordnet ist, welcher mit dem aus einem Wirbelschichtreaktor bestehenden Trockner
in Verbindung steht, dem der als Wirbelschichtreaktor ausgebildete Kühler folgt,
wobei - alle - Prozeßapparate durch Ausfallschächte miteinander verbunden sind,
in denen jeweils eine weitgehend gasdichte Fördereinrichtung angeordnet sein kann,
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in kompakter Bauweise, insbesondere in Stapel-Bauweise
nach dem Baukastenprinzip erstellt werden und besteht aus betriebssicheren, konstruktiv
einfachen Prozeßapparaten. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Vorrichtung leergefahren
werden kann.
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Die Vorrichtung hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn die
Wirbelschichtreaktoren zur Desolventierung, Erocknung und Kühlung jeweils aus mindestens
zwei, vorzugsweise aus vier kaskadenartig angeordneten Wirbelschichtabteilen bestehen,
deren Bodenplatten Gas durchtrittsöffnungen aufweisen, durch die das zur Erzeugung
der Wirbelschicht benötigte Gas eingeblasen wird, die aber das in.den Abteilen befindliche
Schrot zurückhalten. Die in den Böden befindlichen Gasdurchtrittsöffnungen können
als Glocken-, Ventil-, Sieb-
oder Lochböden, als Fritte oder Sinterplatte
und als eine auf einem Tragrost ruhende Füllkörperschicht ausgebildet sein. Nach
der Erfinfung ist vorgehen, daß die Zwischenwände der Wirbelschichtabteile in der
Höhe verstellbar sind und direkt über dem Boden angeordnete verschließbare Öffnungen
aufweisen, daß neben den Zwischenwänden höhenverstellbare Prallbleche angeordnet
sind, und daß die gasdurchlässigen Bodenplatten der Wirbelschichtabteile zum Ausfallschacht
hin schwach geneigt sind. Mit diesen Merkmalen wird eine optimale Lenkung und Trennung
des Gas-?eststoff-Stroms erreicht.
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Nach der Erfindung hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn
die Wirbelschichtreaktoren zur Desolventiefung, Trocknung und Kühlung jeweils aus
einer geschlossenen Förderrinne bestehen, deren Bodenplatte Gasdurchtrittsöffnungen
aufweist. Der Weg des Feststoffs kann dadurch verlängert wesen, daß die Förderrinne
mit Umlenkblechen versehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Förderstrecke
als Förderband ausgebildet ist, welches ar Befeuchtung und Beheizung des Schrots
mit Dampf Gasdurchtrittsöffnungen aufweist und am Anfang zur Einstellung einer gleichmäßigen
Höhe der Schrotschicht mit einer Leitschürze sowie mit einer sich quer zur Förderrichtung
des Förderbandes bewegenden Förderschnecke ausgerüstet ist. Nach der Erfindung kann
die Förderstrecke auch aus mindestens einer Transportschnecke bestehen.
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In vielen Fällen ist es zweckmäßig, wenn die Wände der Wirbelschichtreaktoren
als Heiz- und Kühlflächen ausge-
bildet sind, wodurch gleichmäßige
Temperaturverhältnisse und ein schneller Wärmeübergang erreicht werden. Es hat sich
ferner als zweckmäßig erwiesen, wenn die Verdichtung der zur Erzeugung der Wirbelschichten
verwendeten' Gase in Verdichtern erfolgt, die von einer Dampfturbine angetrieben
werden, deren Abdampf zur Beheizung der Heizflächen der Wirbelschichtreaktoren und/oder
zur Befeuchtung des in der Förderstrecke befindlichen Schrots verwendet wird.
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Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 Verfahrens und Vorrichtungsschema Fig. 2 Als Wirbelschichtreaktor
gestalteter Desolventierungsapparat, bestehend aus vier Wirbelschichtabteilen (Querschnitt)
Fig. 3 Als Wirbelschichtreaktor gestalteter Trockner, bestehend aus einer Förderrinne
(Draufsicht) Fig. 4 Förderband-Toaster (Querschnitt) Fig. 5 C-asverdichtu-ngsschema
Nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrens- und Anlagenschema gelangt das aus einer
Extraktionsanlage kommende, lösungsmittelhaltige Schrot 1 in den Schacht
2
und wird vom Schleusenrad 3 in den als Wirbelschichtreaktor ausgebildeten Desolventierungsapparat
4~gefördert, der aus vier Wirbelschichtabteilen 5a, 5b, 5c, 5d besteht urdin Fig.
2 ausführlicher dargestellt ist. Durch die Bodenplatte 29 wird in den Desolventierungsapparat
4 das gasförmige Fluidisierungsmedium 26, z.B. Wasserdampf, eingeblasen, das mit
dem Schrot 1 eine Wirbelschicht bildet. In der Wirbelschicht wird das Schrot 1 desolventiert
und durch die Wirbelschichtabteile 5a, Sb, 5c, 5d transportiert. Das mit den gasförmigen
Lösungsmitteln beladene Fluidisierungsmedium 6 wird über den Brüdenabzug 42 aus
dem Desolventierungsapparat 4 abgeführt.
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Das lösungsmittelfreie Schrot 8 fällt durch den Schacht 7 in den taster
9 auf das Förderband 10.
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Aus dem Toaster 9 werden die beim Toasten anfallenden Brüden 13 abgeführt.
Der Taster 9 ist-in Fig. 4 ausführlicher dargestellt.
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Durch den Schacht 11 fällt das getoastete, feuchte Schrot 12 auf das
Schleusenrad 14 und wird in den Trockner 16 gefördert-, der als geschlossene Förderrinne
ausgebildet und mit Umlenkblechen 17 ausgerüstet ist. Als Förder- und Trockenmittel
wird durch die Bodenplatte 52 heiße Luft 15 in den als Wirbelschichtreaktor wirkenden
Trockner 16 eingebalsen, die mit dem feuchten Schrot 12 eine Wirbelschicht bildet.
Die mit Wasserdampf und einigen Feststoffteilchen beladene Luft 28 wird in den Staubabscheider
31 geführt, wo die Feststoffe 32 abge-
trennt und in den Trockner
16 zurückgeführt werden.
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Die feststofffreie feuchte Luft 53 wird aus dem Staubabscheider 31
abgegeben. Der als Förderrinne gestaltete Trockner 16 ist in Fig 3 nochmal dargestellt.
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Aus dem Trockner 16 gelangt das trockene, heiße Schrot 19 in den Schat
18 und wird durch das Schleusenrad 34 in den Euhler 20 gefördert, der als Wirbelschichtreaktor
wirkt und aus vier Wirbelschichtabteilen 21a, 21b, 21c, 21d besteht. Durch die Bodenplatte
30 wird kalte Luft 27 in die Wirbelschichtabteile 21a, 21b, 21c, 21d geblasen, die
mit dem heißen Schrot 19 eine lZirbelschicht bildet und das Schrot 19 abkühlt sowie
transportiert. Das abges alte Schrot 25 gelangt durch den Schacht 24 zur Abfüllanlage,
während die gesamte oder ein Teil der aufgewärmten Luft 23 zusammen mit Frischluft
36 im Wärmetauscher 35 erhitzt und als heiße Luft 15 dem Trockner 16 zugeführt wird.
Wenn ein Teil der aufgewärmten Luft 23 nach außen abgegeben werden soll, muß sie
vorher im Filter 22 entstaubt werden. Es ist auch möglich, den nach außen abzugebenden
Teil der aufgewärmten Luft 23 im Staubabscheider 31 zu entstauben.
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Das in Fig. 1 dargestellte Verfahrens- und Vorrichtungsschema kann
nach der Erfindung entsprechend den Eigenschaften des Ausgangsmaterials und den
Anforderungen an das Endprodukt variiert werden. Anstelle der Schleusenräder 3,
14, 34 können auch Förderschnecken vewendet werden.
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Der in Fig. 2 dargestellte und als Wirbel schichtreaktor wirkende
Desolventierungsapparat 4 besteht aus vier Wirbelschichtateilen 5a, 5b, 5c, 5d und
kann erfindungsgemäß auch zur Trocknung und Kühlung des Schrots verwendet werden.
Die vier Seitenwände 37a, 37b, 37c, 37d und die Zwischenwände 38a, 38b, 38c können
beheizt werden. Über die mit Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Bodenplatten 29a,
29b, 29c, 29d wird das zur Erzeugung der Wirbel schicht erforderliche Fluidisierungsmedium
26a, 26b, 26c, 26d eingeblasen, welches das Schrot suspendierts tranSportiert sowie
desolventiret, trocknet oder Kühlt. In der Wirbelschicht findet ein intensiver Stoff-
und Wärmeaustausch statt, und das Schrot fließt nach Erreichen des stationären Zustands
kaskadenartig von Abteil ZU Abteil Das Verweizeitspektrum des Schrots ist in dem
aus vier Wirbelschichtabteilen bestehenden Wirbelschichtreaktor gleichmäßig eng
und wird durch die höhenverstellbaren Prallbleche 39a, 39b, 39c sicher eingehalten,
da sie Kurzschluß-Stoffströme verhindern. Durch Verstellung der Prallbeche 39a,
39b, 39c können die Strömungsverhältnisse in den Abteilen genau eingestellt werden.
Die Höhe der Zwischenwände 38a, 38b, 38c kann durch die vertikal verschiebbaren
Wehre 41a, 41b, 41c verändert werden, wodurch die Strömungsverhältnisse und die
mittlere Verwwilzeit auch für verschiedene Materialien genau einstellbar sind. Es
hat sich als zweckmäßig erwiessen wenn die Bodenplatten 29a, 29b, 29c, 29d zum Ausfallschacht
7 hin geneigt sind. Zum Leerfahren des Wirbelschichtreaktors sind die Zwischenwände
38a,
38b, 38c mit verschließbaren Öffnungen 40a, 4Ob, 40c versehen.
Das Leerfahren wird durch die Neigung der Bodenplatten 29a, 29b, 29c, 29d begünstigt.
Die Öffnungen 40a, 40b, 40c werden durch Klappen oder Schieber verschlossen. Der
Brüdenabzug 42 ist so angeordnet, daß die Hauptbewegungsrichtung der Brüden 6 der
Hauptbewegungsrichtung des Schrots entgegengesetzt ist. Das hat zur Folge, daß die
durch die Brüden 6 mitgerissenen Feststoffteilchen weitgehend im Wirbelschichtreaktor
zurückbleiben und nicht als Kurzschlluß-Stoffstrom in den Ausfall schacht 7 gelangen.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Trockner 16 handelt es sich um einen
als geschlossene Förderrinne gestalteten Wirbelschichtreaktor, der auch zur Desolventierung
oder Kühlung des Schrots verwendet werden kann. Um den Weg des Schrots im Trockner
16 zu verlängern, ist er mit beheizbaren Umlenkblechen 17 ausgerüstet. Es ist aber
auch möglich, auf den Einbau von Umlenkblechen 17 zu verzichten Durch die Bodenplatte
52 wird das Bluidisierungs- und Trockenmedium 15, z.B. Luft, in die Förderrinne
eingeblasen.
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Der in Fig. 4 dargestellte Toaster 9 wird über den Schacht 7 mit dem
lösungsmittelfreien Schrot 8 beschickt. Wenn das Schrot vor der Toastung desolventiert
worden ist, hat es eine gleichmäßige Zusammensetzung und muß während der Toastung
nicht mehr gemischt werden. Das Schrot 8 wird vom Leitblech 43 auf das Förderband
10 gelenkt und dort von der Förderschnecke 44 verteilt. Die Höhe der Schrotschicht
wird
außerdem durch die höhenverstellbare Leitschürze 45 eingestellt.
Das Förderband 10 hat Gasdurchtrittsöffnungen, durch die das Schrot 8 mit Dampf
46 befeuchtet und erhitzt werden kann, der aus dem Verteilerrohr 47 austritt. Im
Toaster 9 hat das Schrot 8 eine konstante Verweilzeit und ein enges Verweilzeitspektrum.
Die zur Toastung erforderlichen Feuchtigkeitsgehalte und Temperaturen können genau
eingehalten werden, zumal das Verteilerrohr 47 auch so ausgebildet werden kann,
daß es der Erhitzung des Schrots 8 dient.
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Fig. 5 zeigt, daß zur Verdichtung der Gase 15, 26, 27 die Verdichter
48, 49, 50 verwendet werden, die von der Dampfturbine 51 angetrieben werden können
deren Abdampf 46 im Toaster 9 oder zur Beheizung der Unlenkbleche 17, der Seitenwände
37a, 37b, 37c, 37c und/oder der Zwischenwände 38a, 38b, 38c verwendet wird.