DE3204466C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur diskontinuierlichen Granulation einer festen Substanz in einer Wirbelschicht, wobei jeweils eine Charge der Substanz in einem geschlossenen Gehäuse durch einen aufsteigenden Luftstrom in den Wirbelzustand gebracht, in die Wirbelschicht ein Dampfstrahl zur Benetzung der Substanz eingeblasen und anschließend die erhaltenen Granulate getrocknet werden, und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Wirbelschichttechnik ist heute in der Fachwelt allgemein bekannt und wird beispielsweise zur Granulation pulverförmiger Substanzen angewendet. Dabei wird das zu granulierende Pulver in einen geschlossenen Behälter eingebracht, durch dessen unteren, luftdurchlässigen Boden vorbeheizte Luft eingeblasen wird. Vor dem im oberen Teil des Behälters angeordneten Luftaustritt befindet sich ein Staubfilter, so daß das pulverförmige Medium den Behälter im Laufe des Verfahrens nicht verlassen kann. Durch Einsprühung von Flüssigkeit unter gleichzeitiger Beachtung der im Behälter herrschenden Bedingungen kann nun erreicht werden, daß das staubförmige Vorlageprodukt durch Agglomeration und Granulation eine Kornvergrößerung erfährt. Man erreicht hierdurch eine bessere Handhabung, Löslichkeit sowie Staubfreiheit des Produktes, also Eigenschaften, die wir heute an den bekannten, sogenannten Instantprodukten kennen und schätzen.

Besonders kritisch bei diesem Wirbelschicht- Granulierverfahren ist die Einbringung und gleichmäßige Verteilung der Feuchtigkeit. Diese hat den Zweck, die einzelnen Partikel des staubförmigen Mediums anzulösen und dadurch eine Agglomeration zu erzielen, so daß die Aufgabe darin besteht, die Flüssigkeit so in das geschlossene Gehäuse bzw. in das Wirbelbett einzubringen, daß man eine möglichst große Oberfläche der pulverförmigen Substanz benetzt. Man erzielt hierdurch ein Anlösen der Staubteile an ihrer Oberfläche, wodurch die Teilchen aneinander haften und Granulate bzw. Agglomerate bilden.

Es hat sich insbesondere bei großen Wirbelschichtanlagen als schwierig erwiesen, das Lösemittel in feinster Form gleichmäßig verteilt auf das Produkt aufzubringen. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß man durch die bisher übliche Zerstäubung von Wasser in einer Zweistoffdüse mit Druckluft unterschiedliche Tropfengrößen erreichte, wobei gleichzeitig der Nachteil eines relativ großen Druckluftverbrauches in Kauf genommen werden mußte; andererseits erreicht man mit diesem Verfahren erfahrungsgemäß zunächst nur die Oberfläche des Wirbelbettes und muß bei Verwendung des Wasser-Luft-Gemisches entsprechend lange Sprühzeiten in Kauf nehmen, weil man alle Produktteile erreichen will.

Es ist ferner bekannt, die erforderliche Flüssigkeit in Dampfform direkt ins Wirbelbett einzublasen. Diese Dampfeinblasung, bei welcher der Dampf eine Temperatur von etwa 150°C besitzt, führt jedoch erfahrungsgemäß bei direkter Berührung von Dampf und Produkt im Bereich der Dampfdüse zu örtlicher Überhitzung und Überfeuchtung, so daß das Produkt leicht zur Klumpenbildung neigt. Auch kann beobachtet werden, daß an der Dampfdüse Kondensatbildung auftritt, so daß Produktanbackungen und dadurch wiederum Klumpenbildungen die Folge sind.

Im übrigen muß festgestellt werden, daß die Reichweite eines Dampfstrahles im Wirbelbett sehr gering ist und beispielsweise bei tief unten im Wirbelbett liegenden Dampfdüsen nur wenige Zentimeter beträgt. Bei hochliegenden Dampfdüsen wird der Dampfstrahl nach oben zum Filter abgelenkt und durchnäßt das Filter, wodurch der Luftdurchsatz blockiert wird.

Bei direkter Berührung des Dampfes mit Apparategehäuseteilen führt dies dort zur Kondensation und Klumpenbildung. Um die einmal gebildeten Substanzklumpen wieder aufzulösen, wurde vorgeschlagen, Dampf und staubförmiges Produkt in einer Rohrstrecke zusammenzuführen, das Produkt durch Kondensation des Dampfes an der Oberfläche anzulösen und das feuchte Gut anschließend auf eine rotierende Prallplatte zu schleudern. Dabei entstehen Granulate, die durch Rotation von der Prallplatte weggeschleudert werden, anschließend im Heißgasstrom vorgetrocknet und schließlich im Wirbelbett fertig getrocknet werden müssen. Dieses Verfahren ist sehr kosten- und zeitaufwendig und außerdem schwer steuerbar, so daß erfahrungsgemäß immer wieder Klumpenbildung bzw. Überfeuchtung auftreten.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur diskontinuierlichen Granulation von Festkörpern bzw. Festkörpergemischen nach dem Wirbelschichtprinzip vorzuschlagen, bei welchem Dampf in das Wirbelbett so eingeblasen wird, daß sich derselbe rasch und gleichmäßig auf der gesamten Produktoberfläche verteilt, ohne daß örtliche Überfeuchtung oder Überhitzung auftreten. Die gefürchtete Klumpenbildung sowie das Schmelzen des Produktes bzw. dessen Anbackungen an den Düsen sollen damit wirksam verhindert werden. Letztes Ziel des Verfahrens ist somit die gleichmäßige Befeuchtung der gesamten Produktoberfläche ohne Tropfenbildung, wodurch ein gleichmäßiges Granulat mit engem Kornspektrum ohne Klumpenbildung erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 10. Ein solches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind aus der GB-PS 12 32 057 bekannt. Nach dieser wird aber nur ein reiner Dampfstrahl ohne umgebende Lufthülle verwendet.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 10.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes nebst einiger Konstruktionsvarianten erläutert.

Fig. 1 ist ein vereinfachter Vertikalschnitt einer Einrichtung zur Granulation eines pulverförmigen Mediums,

Fig. 2 veranschaulicht im größeren Maßstabe, ebenfalls anhand eines Vertikalschnittes, die Anordnung der Dampfdüse,

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsvariante der Dampfdüse,

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Konstruktionsvariante,

Fig. 5 zeigt anhand eines vereinfachten Vertikalschnittes zwei in der gleichen Anlage angeordnete konstruktive Varianten zur Einbringung des Dampfes in das Wirbelbett,

Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform einer zur Einblasung des Dampfes dienenden Vorrichtung und

Fig. 7 zeigt im Schnitt eine weitere Variante.

Fig. 1 zeigt ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnetes Gehäuse, das einen oberen, zylindrischen Teil 1 a sowie einen unteren, sich nach unten konisch verjüngenden Teil 1 b aufweist. Am Unterteil des Gehäuses befindet sich ein gasdurchlässiger Boden 2, während der Oberteil durch ein Staubfilter 3 abgedeckt ist. Im Betrieb wird eine solche, nach dem Wirbelschichtprinzip arbeitende Vorrichtung zunächst bis zu einer gewissen Höhe mit einer pulverförmigen Substanz gefüllt, die durch Einblasung vorbeheizter Luft durch den gasdurchlässigen Boden 2 im Wirbelzustand gehalten wird. Die Luft tritt über das Filter 3 und einen Auslaßstutzen 4 aus dem Gehäuse wieder aus. Nach einer bestimmten Behandlungsdauer, die durch Einbringung von Flüssigkeit erfolgt und nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, wird die im Gehäuse 1 befindliche Charge des Produktes entnommen und eine neue Charge eingebracht. Es handelt sich somit um eine diskontinuierliche Behandlung des Produktes innerhalb des geschlossenen Gehäuses 1.

Wie Fig. 1 ferner zeigt, sind am Umfang des konischen Gehäuseunterteiles 1 b ringförmig eine Anzahl von Düsen 5 angeordnet, welche jeweils eine zentrale Dampfdüse 6 umfassen. Die Dampfdüse ragt mit ihrem dem Wirbelbett W abgewandten Abschnitt bis ins Zentrum eines Dampfzuleitungsrohres 7, das mit einem Regulierventil 8 und einer Kondensatableitvorrichtung 9 versehen ist. Mittels des Regulierventils 8 läßt sich somit Dampf in Richtung des Pfeiles 10 durch die Düse 6 in das Wirbelbett einblasen.

Am Umfang des kegelförmigen Gehäuseunterteiles 1 b ist ferner durch eine Wand 11 eine Luftkammer 12 gebildet, die von der in Richtung des Pfeiles 13 einströmenden Versorgungsluft des Wirbelbettes mit Luft beschickt wird. Während somit ein Großteil der einströmenden, vorbeheizten Druckluft in Richtung der Pfeile 14 durch den gasdurchlässigen Boden 2 in das Wirbelbett eintritt, gelangt ein Bruchteil dieser Druckluft über die Kammer 12 in den Bereich einer Anzahl kreisförmiger Öffnungen 15, welche die Mündungen 6 a der Dampfdüse 6 konzentrisch umgeben.

Dank dieser konzentrischen Anordnung von Dampfdüse 6 und Luftaustrittsöffnung 15 tritt der Dampfstrahl 10 somit nicht direkt mit der Substanz des Wirbelbettes W in Kontakt, sondern wird zunächst von einer Lufthülle umgeben, welche - wie Fig. 1 schematisch zeigt - unter dem Einfluß der nach oben strömenden Luft 14 leicht nach oben geneigt ist. Es ist klar, daß sich die einzelnen Lufthüllen, von welchen in Fig. 1 nur eine mit L bezeichnete dargestellt ist, im Mittelbereich des Gehäuses 1 gegenseitig durchdringen und dort intensiv vermischen. Von Bedeutung ist jedoch hierbei, daß der Dampfstrahl 15 kurz nach dem Verlassen der Düsenmündung 6 a zunächst nicht mit der zu granulierenden Substanz in Berührung kommt, sondern innerhalb der Lufthülle L eine Strecke weit in das Wirbelbett hineingetragen wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Produkt in der äußeren Begrenzungsfläche des Luftstrahles L beschleunigt wird, sich parallel zum Luftstrahl mitbewegt und sich schließlich mit der SLuft in einer turbulenten Strömung vermischt, wenn der Luftstrahl an Geschwindigkeit verliert. Der im Zentrum des Luftstrahles L eingeblasene, vorzugsweise leicht überhitzte Dampf vermischt sich nach einer ersten Eintrittsstrecke mit der Luft und kühlt sich dadurch langsam ab. Die Berührung mit dem zu granulierenden Produkt erfolgt somit erst dann, nachdem der Dampf auf eine für das Produkt unschädliche Temperatur abgekühlt wurde.

Dank dieser Art der Einblasung wird das Dampf- Luft-Gemisch gleichmäßig auf einen großen Wirbelbettbereich verteilt und kondensiert bei Berührung mit den kälteren Produktteilchen, wodurch diese an der Oberfläche angelöst werden und Granulate bzw. Agglomerate bilden. Durch das Einblasen des Dampfes innerhalb des vom Luftstrahl L gebildeten Mantelstromes wird das zu granulierende Produkt von der Düsenmündung 6 a weggeblasen, wodurch der Dampf auf eine große Produktfläche verteilt wird. Die örtliche Überfeuchtung des Produktes und die damit verbundene Klumpenbildung werden dadurch, wie Versuche gezeigt haben, wirksam verhindert.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstabe die Anordnung der Dampfdüse gemäß einer Variante. In der vertikalen Wand des Gehäuses 1 ist hier ein rohrförmiger Eintrittsstutzen 16 befestigt, in welchem koaxial eine Dampfdüse 17 angeordnet ist. Auch hier ragt die Dampfdüse mit ihrem hinteren Abschnitt in den Mittelbereich eines Dampfrohres 18, das durch eine Dampfzuleitung 19 mit Dampf versorgt wird. Über eine Ableitung 20 und eine Kondensatableitvorrichtung 21 wird das innerhalb des Rohres 18 anfallende Kondensat abgeführt.

Der rohrförmige Stutzen 16 bildet ein Lufteintrittsrohr, durch welches Luft in Pfeilrichtung in das auch hier mit W bezeichnete Wirbelbett eintreten kann. An der ringförmigen Innenfläche des Lufteintrittsrohres 16 sind Drallkörper 22 angebracht, die dem eintretenden Luftstrahl eine rotierende Bewegung erteilen. Der durch die aufströmende Luft 14 leicht nach oben geneigte Dampfstrahl 10 befindet sich somit auch hier innerhalb eines mit L bezeichneten Luftmantels, der jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 um den Dampfstrahl 10 eine schraubenlinienförmig rotierende Bewegung ausführt. Die mit dieser Anordnung erzielten Vorteile entsprechen der bereits anhand von Fig. 1 gegebenen Beschreibung.

Gemäß der in Fig. 3 schematisch dargestellten Variante kann im unteren Gehäuseabschnitt 1 b, und zwar an dessen Innenseite, ein Lufteintrittsstutzen 23 angeordnet werden, dessen oberer Abschnitt 23 a gegenüber dem unteren Abschnitt 23 b etwas weiter gegen die Gehäuseachse vorgezogen ist. Die konzentrisch innerhalb des Lufteintrittsstutzens 23 angeordnete Dampfeintrittsdüse 24 wird dadurch von den herabfallenden Produktteilchen geschützt. Das Dampfzuleitungsrohr ist hier mit 25 bezeichnet.

Eine weitere Variante ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. In der Wandung des auch hier wieder mit 1 b bezeichneten Gehäuseunterteils ist ein Mantelrohr 26 angeordnet, das in radialer Richtung ins Wirbelbett hineinragt. An seiner Unterseite weist dieses Mantelrohr eine Anzahl von Luftaustrittsöffnungen 27 auf. Das Mantelrohr 26 ist gegenüber der Atmosphäre offen, so daß Luft in dasselbe in Richtung des Pfeiles 28 eintreten kann.

Innerhalb des Mantelrohres 26 ist ein Dampfrohr 29 angeordnet, das an seiner Unterseite eine Reihe von Dampfdüsen 30 besitzt. Diese Dampfdüsen 30 ragen vom Mittelbereich des Dampfrohres 29 bis in den Bereich der Luftaustrittsöffnungen 27 des Mantelrohres. Die Dampfversorgung des Dampfrohres 29 erfolgt über eine Zuleitung 31, welche über ein Regulierventil 32 an eine Dampfleitung 33 angeschlossen ist. Ferner sind zwei Kondensatabscheider 35 sowie eine Entwässerung 34 vorgesehen, wodurch das anfallende Kondensat in einen drucklosen Wasserbehälter 36 abgeleitet wird.

Auch bei dieser Anordnung ist der mit 37 bezeichnete, aus den Dampfdüsen 30 austretende Dampfstrahl konzentrisch von einem Luftmantel L umgeben. Auch hier wird eine verfrühte Kondensation bzw. Abkühlung des Dampfes durch den Luftmantel verhindert, wobei sich die Luftmäntel aneinandergrenzender Düsen nach einer gewissen Strecke innerhalb des Wirbelbettes W turbulent vermischen und dadurch eine große Oberfläche der im Wirbelbett befindlichen Substanz befeuchtet wird.

Gemäß Fig. 5 sind für das Gehäuse die unverändert gebliebenen Teile mit den bereits in Fig. 1 eingeführten Bezugszahlen bezeichnet. Hier ist im Zentrum des Gehäuses 1 ein Dampfverteiler 38 angeordnet, welcher ein Gehäuse 39 aufweist. Das Gehäuse 39 ist in seinem Oberteil 40 konisch ausgebildet und weist an seinem kugeligen Unterteil 41 eine Anzahl von Luftaustrittsöffnungen 42 auf. In diese Luftaustrittsöffnungen 42 ragen eine Reihe von Dampfdüsen 43, die von einer zentralen Dampfkammer 44 aus mit Dampf beschickt werden. Die Dampfkammer 44 wird über eine Leitung 45 mit Dampf versorgt, während der Zwischenraum zwischen der Dampfkammer 44 und dem Gehäuse 39 über eine Leitung 46 mit der Atmosphäre oder einer Druckluftquelle verbunden ist. Ferner ist an die Dampfkammer 44 eine Kondensatableitung 47 angeschlossen.

Das Zusammenwirken der Dampfdüsen 43 mit den Luftaustrittsöffnungen 42 entspricht im wesentlichen der bereits beschriebenen Anordnung. Der Vorteil dieser Variante besteht unter anderem darin, daß die Austrittsöffnungen der Dampfdüsen 43 nach unten gerichtet und dadurch dem Einfluß der herabfallenden Substanzpartikel entzogen sind.

In Fig. 5 ist am Boden 48 des Gehäuses 1 ein weiterer, mit 49 bezeichneter Dampfverteiler angeordnet. Hier ragt vom Mittelbereich des Gehäusebodens 48 ein konzentrisches Rohr 50 nach oben, das ein konisches Oberteil 51 besitzt und an seinem Umfang eine Reihe von Luftaustrittsöffnungen 52 aufweist. In diese Luftaustrittsöffnungen ragen wiederum Dampfdüsen 53, die von einem zentralen Dampfrohr 54 gespeist werden. Das Dampfrohr 54 wird über eine Dampfleitung 55 mit Regulierventil 56 gespeist, während an seinem Unterteil eine Kondensatableitung 57 mit Kondensatabscheider 58 angeordnet ist. Die in radialer Richtung auf dem Dampfverteiler 49 austretenden Dampfstrahlen 59 sind auch hier von einem Luftmantel L umgeben.

Bei allen beschriebenen Ausführungen kann die Zufuhr der zur Bildung des Luftmantels L erforderlichen Luft dadurch erfolgen, daß die Luftaustrittsöffnungen lediglich mit der Atmosphäre verbunden sind, so daß die Außenluft durch den innerhalb des Gehäuses 1 herrschenden Unterdruck angesaugt wird. Es ist aber auch möglich und kann in mancher Hinsicht in bestimmten Fällen von Vorteil sein, daß die im Bereich der Dampfdüsenmündungen angeordneten Luftaustrittsöffnungen mit einer Druckluftquelle (Kompressor) verbunden sind. Ferner wäre es möglich, die durch den Stutzen 4 (Fig. 5) austretende Abluft im Hinblick auf die Rückgewinnung der von dieser mitgeführten Wärme dem System wieder zuzuführen, indem man die Luftaustrittsöffnungen der Dampfverteiler mit dieser Abluft beschickt.

Eine Variante eines am Boden 48 des Gehäuses 1 angeordneten Dampfverteilers ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Ein vom Gehäuseboden 48 nach oben ragender Stutzen 60 ist mit Luftaustrittsöffnungen 61 versehen, welche ringförmig im gegenseitigen Abstand an demselben angebracht sind. In den Stutzen 60 ragt von unten ein Dampfrohr 62, an dessen Oberteil eine Reihe von Dampfdüsen 63 radial nach außen gerichtet sind. Durch das Zusammenwirken der Luftaustrittsöffnungen 61 und der Dampfdüsen 63 bildet sich wiederum die bereits beschriebene Situation eines konzentrischen Dampfstrahles 64, der innerhalb eines Luftmantels L radial in das Wirbelbett W eindringt. Das Dampfrohr 62 weist, wie Fig. 6 zeigt, einen ringförmigen Querschnitt auf und umschließt eine Kolbenstange 65, an deren unterem Ende ein in einem Zylinder 66 gleitend gelagerter Kolben 67 befestigt ist. Der Zylinder ist mit Druckluftanschlüssen 68 bzw. 69 versehen. Am oberen Ende der Kolbenstange 65 ist eine Abdeckhaube 70 befestigt, welche sich durch Steuerung des Kolbens 67 auf und ab bewegen läßt. Der nach unten ragende zylindrische Mantel 71 der Abdeckhaube 70 überdeckt dabei in seiner nicht gezeichneten unteren Ruhelage die Luftaustrittsöffnungen 61, so daß das herabfallende Produkt, das sich nach Beendigung des Granulierprozesses im unteren Behälterteil sammelt, dank der Abdeckhaube 70 nicht durch die Luftaustrittsöffnungen 61 austreten.

Das Dampfrohr 62 ist auch hier über eine Dampfleitung 72 mit Dampf beschickt und ferner in seinem unteren Teil mit einer Kondensatableitung 73 versehen.

Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Einrichtung lassen sich im Rahmen des bekannten Wirbelschichtprinzips zur diskontinuierlichen Granulation verwenden, wobei der Ausdruck Granulation im vorliegenden Zusammenhang so aufzufassen ist, daß er auch die Agglomeration pulverförmiger Substanzpartikel mit umfaßt. Versuche haben gezeigt, daß sich dank dem beschriebenen Verfahren ein gleichmäßiges Granulat erzielen läßt, das keiner Nachbehandlung mehr bedarf. Die zusammen mit dem Dampf in das Wirbelbett eintretende Luft hat nach dem beschriebenen Verfahren die vierfache Funktion, daß sie als Trägerstoff des Dampfes dient, daß sie ferner zur Trocknung beiträgt, den Dampf innerhalb des Wirbelbettes verteilt und schließlich durch die Bildung eines Schutzmantels Raum für das Vordringen des Dampfes in das Wirbelbett schafft. Der Dampf wird dadurch, wie sich durch Versuche bestätigen ließ, auf der gesamten Gutsoberfläche sehr gleichmäßig verteilt, wobei die Dampfkondensation erst bei der Berührung des Dampfes mit dem Produkt erfolgt.

Die Dampfeinblasung kann je nach Anforderung an das Produkt und die Größe der Apparatur an verschiedenen Stellen des Gehäuses 1 erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch der Dampfstrahl möglichst eine relativ große radiale Bewegungskomponente aufweisen, damit dessen Berührung mit der kalten Gehäusewandung vermieden wird.

Das beschriebene Verfahren und die entsprechende Einrichtung können vom Fachmann im Rahmen der den Schutzbereich definierenden unabhängigen Patentansprüche in mannigfaltiger Weise variiert werden. So wäre es selbstverständlich möglich, die beschriebenen Einrichtungen durch Schnellschlußventile in der Zuluftleitung bzw. Flammensperren oder Rückschlagventile zu ergänzen und die Luftzufuhr durch Drosselstellen zu regulieren. Die Regulierung der Lufteintrittsgeschwindigkeit kann auf die Qualität des Endproduktes einen relativ großen Einfluß ausüben.

Die Anordnung der Dampfdüsen 6 (Fig. 1) bezüglich der Dampf-Ringleitung 7 kann beispielsweise so erfolgen, daß die Dampfdüsen waagerecht, d. h. radial gegen die vertikale Mittelachse des Gehäuses 1 gerichtet sind. Es ist aber auch möglich, die Düsen unter einem Winkel nach oben zu richten, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, oder deren Anordnung so zu wählen, daß die verlängerten Düsenachsen Tangenten an einen gedachten, zur Gehäuseachse konzentrischen Kreis bilden. Gemäß Fig. 1 ragen die Düsen mit ihrem hinteren Abschnitt bis fast in den Mittelbereich des Dampfrohres 7. Auf diese Weise kann mit relativ großer Sicherheit gewährleistet werden, daß das innerhalb des Dampfrohres 7 anfallende Kondensat nicht vom Dampf mit in das Wirbelbett gerissen wird.

Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere Variante einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die in Fig. 1 bereits eingeführten Bezugszahlen nach Möglichkeit beibehalten wurden.

Im Gegensatz zu den beschriebenen Ausführungsformen ist hier die zur Einblasung von Dampf und Luft dienende Vorrichtung, die insgesamt mit 74 bezeichnet ist, in der Gehäusewand schräg nach unten gerichtet. Während die Figur nur eine Vorrichtung 74 zeigt, können selbstverständlich mehrere solcher Vorrichtungen am Umfang des Gehäuses im gegenseitigen Abstand, auch in verschiedenen Höhen, vorgesehen sein.

Der zur Einblasung in das Wirbelbett W bestimmte Dampf wird zunächst in einem Kondensator 75 entwässert, anschließend in einem Druckminderventil 76 auf einen konstanten Druck zwischen 3 und 5 bar reduziert und dadurch leicht überhitzt. Mittels eines Regelventils 77 wird der Dampfdurchsatz gesteuert und einem mit 78 bezeichneten Dampfdom zugeführt.

Der Eintritt des Dampfes in den Dampfdom erfolgt tangential, so daß eventuell anfallendes Kondensat durch Zentrifugalkräfte abgeschieden und über einen Kondensatabscheider 79 abgeleitet werden kann.

Ein mit 80 bezeichnetes Dampfdüsenrohr entnimmt den Dampf im Zentrum des Dampfdomes 78 an der mit Z bezeichneten Stelle, wodurch das unerwünschte Mitreißen von Wassertropfen verhindert wird.

Über ein Luft-Zuleitungsrohr 81 wird saubere Luft aus dem Hauptluftstrom entnommen und durch den Differenzdruck zwischen dem Luftaufbereitungsgehäuse 82 und dem Wirbelbett W beschleunigt; dadurch tritt die Luft mit hoher Geschwindigkeit in das Wirbelbett ein. Auch hier ist das Dampf-Düsenrohr 80 koaxial innerhalb des Luftzuleitungsrohres 81 angeordnet, so daß der Dampfstrahl beim Eintritt in das Wirbelbett von einem konzentrischen Luftmantel umgeben ist.

Das Dampf-Düsenrohr 80 ist ferner innerhalb des Luftzuleitungsrohres 81 in axialer Richtung verstellbar angeordnet, wodurch u. a. auch der Zeitpunkt bestimmt werden kann, an welchem sich Dampf und Luft nach dem Austritt aus der Vorrichtung 74 innerhalb des Wirbelbettes vermischen. Dank dieser axialen Verstellbarkeit des Dampf-Düsenrohres läßt sich somit innerhalb gewisser Grenzen bestimmen, wie weit der Dampfstrahl unter dem Schutz des Luftmantels in das Wirbelbett eindringen kann, um sich dabei so weit abzukühlen, daß die erwähnten nachteiligen Wirkungen vermieden werden können.

Dank der hohen Geschwindigkeit der eingeblasenen Luft bildet sich im aufgewirbelten Produkt auch hier eine Art von Kanal, durch welchen der Dampf in das Wirbelbett vordringt, sich zu einem bestimmten Zeitpunkt mit der Luft mischt und schließlich auf der Produktoberfläche verteilt und dort kondensiert.

Für den Fall einer Explosion ist ein Rückschlagventil 83 vorgesehen, welches ein Übertreten der Flammen in das Luftaufbereitungsgehäuse 82 verhindert.

Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich alle Produkte granulieren, die normalerweise mit Wasser granuliert würden. Man erzielt ein gleichmäßiges Granulat mit engem Kornspektrum. Das Verfahren ist störunanfällig. Die negativen, von Zweistoffdüsen bekannten Erscheinungen wie Produktanbackungen, Nachtropfen, ungleichmäßige Wasserzuteilung bei mehreren Düsen, ungleichmäßige Tropfengröße etc. entfallen vollständig.

Auch ist es dank dem beschriebenen Verfahren möglich, selbst sehr große Anlagen mit nur einer Dampfdüse zu betreiben.

Die Wärmeenergie des Dampfes geht in das Produkt über, wodurch während der Sprüh- und Granulierphase ein Heizen der Zuluft nur in ganz seltenen Fällen erforderlich wird. Dies ergibt über die gesamte Sprüh- und Trocknungszeit einen gleichmäßigen Dampfverbrauch ohne Spitzenwerte.

Die nach dem Wirbelschichtprinzip zu behandelnden Produkte sind in den allermeisten Fällen für den menschlichen Verbrauch bestimmte Konsumgüter. Es ist daher erforderlich, daß ein lebensmittelrechtlich unbedenklicher Dampf verwendet wird. Falls ein solcher Dampf nicht verfügbar ist, so kann eine Aufbereitung durch Filtrierung in einem Aktivkohlefilter erfolgen, oder es kann ein separater Dampfgenerator die Dampfversorgung sicherstellen, wobei das Speisewasser demineralisiert sein sollte.

Das beschriebene Verfahren kann auch in Kombination mit der bisher bekannten Wirbelschicht-Sprühgranulation angewendet werden, wobei eventuelle Granulierhilfsmittel zugesetzt werden können.

Claims (20)

1. Verfahren zur diskontinuierlichen Granulation einer festen Sustanz in einer Wirbelschicht, wobei jeweils eine Charge der Substanz in einem geschlossenen Gehäuse durch einen aufsteigenden Luftstrom in den Wirbelzustand gebracht, in die Wirbelschicht ein Dampfstrahl zur Benetzung der Substanz eingeblasen und anschließend die erhaltenen Granulate getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfstrahl an mindestens einer Stelle der Wirbelschicht eingeblasen und dabei so von einer Lufthülle umgeben wird, daß er koaxial zur Lufthülle in das Wirbelbett vordringt, derart, daß die vorzeitige Kondensation des Dampfes sowie die örtliche Überfeuchtung der Substanz vermieden und eine gleichmäßige Benetzung der Substanz erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf geradlinig durch eine gegen die vertikale Achse der Wirbelschicht gerichtete Düse und im Umfangsbereich der Düse Luft in die Wirbelschicht eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft vor dem bzw. beim Eintritt in die Wirbelschicht einen Drall erhält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf und Luft vom Mittelbereich des Wirbelbettes aus in dasselbe aus mehreren, radial und/oder nach unten gerichteten Düsen eingeblasen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf und Luft von der Peripherie des Wirbelbettes her aus mehreren radial gerichteten Düsen in Richtung der Wirbelschichtachse eingeblasen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf und Luft von der Peripherie des Wirbelbettes her aus mindestens einer Düse schräg nach unten in das Wirbelbett eingeblasen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen von Dampf und/ oder Luft die Druckdifferenz benutzt wird, welche zwischen dem atmosphärischen Druck und dem im Wirbelbett herrschenden Unterdruck besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einblasen von Dampf und/ oder Luft ein außerhalb des Wirbelbettes angeordneter Saugzugventilator verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Wirbelbett abgezogene, bereits vorgewärmte Abluft zusammen mit dem Dampf dem Wirbelbett wieder zugeführt wird.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse, das in seinem unteren Teil einen gasdurchlässigen Boden, im oberen Teil ein Staubfilter und dazwischen mindestens eine Vorrichtung zur Einführung von Feuchtigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am bzw. im Gehäuse (1) mindestens eine mit Dampf, insbesondere Wasserdampf, beschickte Dampfdüse (6, 17, 30, 43, 53, 63) angeordnet ist, an deren Umfangsbereich eine mit Luft beschickte Manteldüse (15, 22, 23, 27, 42, 52, 61) so angeordnet ist, daß dieselbe die Dampfdüse ringförmig umgreift und der austretende Gasstrom um den Dampfstrahl mindestens in seinem der Austrittsmündung benachbarten Abschnitt einen konzentrischen Mantel (L) bildet.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dampfdüsen (6) ringförmig in der Gehäusewand (1 b) befestigt und radial gegen die Gehäuseachse gerichtet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dampfdüsen (6) umgebenden Manteldüsen (15) in einem das Gehäuse (1 b) im Düsenbereich umgebenden Ringraum (12) angeordnet sind, der mit der dem gasdurchlässigen Boden (2) zugeführten Zuluft beschickt wird.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Manteldüse (23) in radialer Richtung über die Mündung der Dampfdüse (24) hinausragt und daß deren Oberteil (23 a) zum Schutze der Dampfdüse (24) vor herabfallendem Material weiter gegen die Gehäuseachse ragt, als deren unterer Abschnitt (23 b).

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gehäusewand (1 b) ein mit nach unten gerichteten Dampfdüsen (30) versehenes erstes Rohr (29) ins Gehäuseinnere ragt, das innerhalb eines zweiten Rohres (26) angeordnet ist, wobei das erste Rohr (29) mit Wasserdampf, der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren (26, 29) mit Luft beschickt ist und das zweite Rohr (26) im Mündungsbereich jeder Dampfdüse (30) eine die Dampfdüsenmündung konzentrisch umgebende kreisförmige Luftaustrittsöffnung (27) aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Gehäuseachse ein Dampfverteiler (38) angeordnet ist, der einen inneren Dampfraum (44) und einen denselben ringförmig umgebenden Luftraum aufweist, wobei die Dampfdüsen (43) vom Dampfraum (44) durch den ringförmigen Luftraum in das Wirbelbett gerichtet sind und die Luftraumwand (41) im Mündungsbereich der Dampfdüsen (43) mit kreisrunden Luftaustrittsöffnungen (42) versehen sind.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfverteiler (38) im Abstand vom Gehäuseboden (48) angeordnet und mittels der Zuleitungsrohre (45, 46) für Dampf und Luft in der Gehäusewand (1) aufgehängt ist, wobei die Austrittsmündungen der Dampf- und Luftdüsen nach unen bzw. schräg nach unten gerichtet sind.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfverteiler (49) im Mittelbereich des Gehäusebodens (48) aufsitzt und mit radial von der Gehäuseachse nach außen gerichteten Dampf- und Luftdüsen (53, 52) versehen ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfverteiler ein inneres Zuströmrohr (62) für den Dampf aufweist, das von einem äußeren, mit den entsprechenden Luftaustrittsöffnungen (61) versehenen Rohr (60) umgeben ist, wobei auf dem äußeren Rohr (60) teleskopartig eine am Umfang desselben verschiebbare Abdeckhaube (70) sitzt, welche über eine das innere Rohr (62) durchdringende Stange (65) heb- und senkbar ist, derart, daß die Abdeckhaube in deren unteren Lage die Luftaustrittsöffnungen (61) des äußeren Rohres (60) verschließt.

19. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine von einer Luftzuleitung (81) konzentrisch umgebene Dampfleitung (80) in der Wandung des Gehäuses (1) schräg nach unten in das Wirbelbett (W) gerichtet ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfleitung (80) im Mittelbereich (Z) eines mit entwässertem Dampf beschickten Dampfdomes (78) mündet und die die Dampfleitung (80) konzentrisch umgebende Luftleitung (81) an die zur Speisung des Wirbelbettes (W) dienende Hauptluftleitung (82) angeschlossen ist.