DE3221533C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung eines lösliche Salze enthaltenden Naßgutes, insbesondere Kalisalz, wobei das Naßgut einem Fließbetttrockner mit geschlossenem Dampfkreislauf zugeführt wird und den Fließbetttrockner in fluidisiertem Zustand durchfließt, wobei es durch den dem Fließbetttrockner im Dampfkreislauf zugeführten Dampf in der Schwebe gehalten und dabei getrocknet wird und den Fließbetttrockner als Trockengut verläßt, und wobei das Naßgut vor seiner Zuführung zum Fließbetttrockner durch Kondensation eines vom Dampfkreislauf abgezweigten Teiles des Abdampfes des Fließbetttrockners am Naßgut erhitzt wird, sowie Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren zur Trocknung mit geschlossenem Dampfkreislauf ist beispielsweise aus der gattungsgemäßen DE-OS 29 43 528 bekannt. Dabei werden zum Begasen und Fluidisieren der zu trocknenden Naßgut-Schicht ausschließlich die beim Trocknen entstehenden Gase benützt, die zu diesem Zweck im Kreislauf unter gleichmäßiger Verteilung durch die fluidisierte Schicht getrieben werden. Durch den geschlossenen Dampfkreislauf wird gegenüber anderen vorbekannten Verfahren, bei denen der Abdampf nicht wiederverwendet wird, bereits eine erhebliche Energieeinsparung erreicht. Die überschüssigen, den Bedarf der Begasung übersteigenden Abgase oder Brüden und deren Energieinhalt gehen jedoch verloren. Auch wenn diese Abgase, wie vorbeschrieben, dem Naßgutstrom entgegengesetzt abgeführt werden, so ist damit nicht ohne weiteres eine bessere Energieausnützung verbunden.

Aus der DE-OS 29 43 528 ist bereits bekannt, bei einem solchen Verfahren die den Bedarf des Fluidisierens übersteigenden Abgase durch direkten Kontakt mit dem zu entwässernden Naßgut in einem Mischkondensator zu kondensieren, wodurch das Naßgut erwärmt wird. Anschließend wird das erwärmte und mit dem Kondensat angereicherte Naßgut über eine Rohrleitung einem Dekanter zur mechanischen Entwässerung zugeleitet. In der Zeit der Überleitung in den Dekanter tritt jedoch ein Wärmeverlust ein, so das die Energieausnützung noch nicht optimal ist. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens bei der Anwendung zur Trocknung leicht löslicher Substanzen, insbesondere Kalium-Chlorid (KCl) ist, daß während der Überleitungszeit bereits eine merkliche Lösung des Salzes stattfindet, so daß ein Materialverlust resultiert.

Die vorbekannten Verfahren liefern daher zwar für bestimmte zu trocknende Substanzen, z. B. Klärschlamm oder Kohle, gute Ergebnisse, sind jedoch für andere Materialien, beispielsweise lösliche Substanzen wie Kalisalz, ungeeignet. Außerdem wird bei den bekannten Verfahren das gesamte zu entwässernde Naßgut zunächst aufgewärmt, so daß dann das Filtrat den Dekanter in heißem Zustand verläßt und daher ein beträchtlicher Teil der durch Kondensation gewonnenen Wärmeenergie mit dem Filtrat wieder verlorengeht. Weiterhin ist nachteilig, daß für die Kondensation und für die Vorentwässerung zwei getrennte Apparate verwendet werden.

Aus der DE-AS 10 30 771 ist eine Schubzentrifuge zur Entwässerung zähflüssiger kristallinischer Schleudergüter bekannt, wobei dem Schleudergut beim Durchgang durch die Zentrifugentrommel eine Waschflüssigkeit oder Trockendampf zugegeben wird. Während der Behandlungszeit findet bei der Behandlung leicht löslicher Salze auch hier eine merkliche Lösung und ein unerwünschter Materialverlust statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, sowie Mittel zur Ausführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die Trocknung eines lösliche Salze enthaltenden Naßgutstromes mit geringerem Apparate- und Energieaufwand und verbesserter Energierückgewinnung vorgenommen werden kann, ohne daß durch Lösung der Feststoffteilchen ein Materialverlust eintritt. Das Verfahren soll besonders zur Trocknung von Kalisalz und anderer leicht löslicher Salze geeignet sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation und unmittelbar danach eine Abtrennung des Kondensates zusammen in einem Kraftfeld erfolgt. Diese Abtrennung des Kondensates kann z. B. in einem Zentrifugalfeld oder in einem durch Unterdruck erzeugten Kraftfeld erfolgen. Energiemindernd wirkt dabei, daß nur ein bereits vorentwässertes Produkt aufgeheizt werden muß. Durch die bereits während der Kondensation stattfindende Wiederabtrennung des Kondensats wird dabei eine Lösung der zu trocknenden Salze und ein Materialverlust vermieden.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine vom Naßgut vor der Trocknung im Fließbetttrockner durchströmte Schubzentrifuge mit einer Siebtrommel und einer Drehachse, auf der das Naßgut mittels einer Schubvorrichtung in Achsrichtung der Siebtrommel fortbewegt wird, oder durch ein vor der Trocknung im Fließbetttrockner angeordnetes Vakuumfilter mit einer Siebtrommel, auf deren Außenseite das Naßgut und der überschüssige Abdampf des Fließbetttrockners geleitet wird und von deren Innenseite das Kondensat abgesaugt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Mittel zur Ausführung des Verfahrens werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Trocknungsanlage.

Fig. 2 zeigt eine als Wärmeaustauscher gestaltete Schubzentrifuge zur Verwendung in dieser Trocknungsanlage.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer derartigen Schubzentrifuge, und

Fig. 4 zeigt ein Vakuum-Trommelfilter zur Verwendung als Wärmeaustauscher in einer Trocknungsanlage.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Trocknungsanlage, wie sie beispielsweise zur Trocknung von feinkörnigen, wasserlöslichen Salzen, insbesondere Kalisalz (KCl), jedoch auch für Kochsalz (NaCl), Phosphate oder andere lösliche Salze verwendet werden kann.

Diese Trocknungsanlage arbeitet mit einem Fließbetttrockner F, z. B. vom handelsüblichen Typ Escher Wyss FTW 1000, in einem geschlossenen Dampfkreislauf. Dabei wird dem Anströmboden 24 des Fließbetttrockners F über eine Leitung 25 Dampf zugeführt, der eine Produktschicht fluidisiert, in der ein mit Heißluft, Thermoöl oder Heißdampf gespiesener Wärmetauscher 26 zum Zwecke der Wärmezufuhr eingesetzt ist, wodurch das Produkt im Trockner auf die gewünschte Trocknungstemperatur, im Fall von Kalisalz z. B. 115°C, erhitzt wird. Nach Durchsetzen des Fließbettes, in dem das zu trocknende Gut in der Schwebe gehalten wird, wird der mit Brüden angereicherte heiße Abdampf über die Leitung 27 abgeführt, durchströmt einen Staubabscheider S, einen Ventilator V und wird wieder in der Zuführungsleitung 25 zurückgeführt, so daß ein geschlossener Dampfkreis 25 - F - 27 - S - V - 25 entsteht.

Bei einer Trocknungsanlage dieser Art mit geschlossenem Dampfkreislauf ist die Energieausnützung bereits erheblich besser als bei konventionellen Anlagen, beispielsweise bei der üblichen konvektiven Trocknung mit Heißluft. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Energiebedarf nun noch weiter vermindert dadurch, daß dem Fließbetttrockner F ein Wärmeaustauscher C vorgeschaltet ist, der gemäß den in den Fig. 2-3 dargestellten Schubzentrifugen ausgeführt ist. Der Zuleitung 2 dieser Wärmeaustauscher-Schubzentrifuge C wird ein Teil des Abdampfes 27 des Fließbetttrockners F, der für die Aufrechterhaltung des Dampfkreislaufes nicht benötigt wird und überschüssig ist, über eine Abzweigleitung 28 und ein manuell oder automatisch, z. B. in Abhängigkeit vom Druck im Fließbetttrockner, steuerbares Dosierventil 29 zugeführt.

Das kalte und feuchte, zu trocknende Naßgut wird nun, z. B. mit einer Temperatur von 15°C, dem Wärmeaustauscher C über den Produkteintrag 3 der Schubzentrifuge zugeführt und in dieser durch Kondensation der über die Zuleitung 2 zugeführten Brüden in dessen Kontaktraum erhitzt, wobei das Kondensat im Zentrifugalkraftfeld sofort wieder abgeschleudert wird, ohne in die Feststoffteilchen eindringen und diese lösen zu können. Zufolge der Ausbildung der Schubzentrifuge findet dabei zusätzlich eine Entwässerung statt, so daß das Trockengut den Wärmeaustauscher C über den Produktausgang 5, z. B. im Fall der Kalisalztrocknung mit einer Temperatur von ca. 100°C und einem Wassergehalt von 3-4% verläßt und dem Fließbetttrockner F zugeführt wird. Nach Durchfließen des Trockners F verläßt es diesen als Trockengut im gewünschten trockenen und feinkörnigen Zustand mit ca. 115°C, wobei dann noch eine Kühlstufe nachgeschaltet sein kann.

Bei einem Beispiel zur Trocknung von Kalisalz (KCl) werden 87,5 t KCl mit 6% Wassergehalt und 15°C pro Stunde zugeführt. Der Fließbetttrockner vom Typ FTW 1000 wird mit Sattdampf von 210°C beheizt. Bei einer Energieaufnahme von 3,094 Gcal oder 12,93 GJ werden pro Stunde im Fließbetttrockner 5,17 t Wasser verdampft. Davon werden in einer Wärmeaustauscher-Zentrifuge gemäß Fig. 3 pro Stunde 3,671 t wieder kondensiert, wobei eine Wärmemenge von 1,978 Gcal oder 8,26 GJ umgesetzt wird. Als Endprodukt erhält man pro Stunde 82,3 t KCl mit 0,1% Wassergehalt.

Bei einem konventionellen Trocknungsverfahren ohne Dampfkreislauf wären für die Trocknung mittels Heizgas von 550°C der gleichen Menge Kalisalz 5,9 Gcal oder 24,66 GJ erforderlich. Demgegenüber ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Beispiel also eine Energie-Einsparung von 47,5%.

Gegenüber einem Trocknungsverfahren mit geschlossenem Dampfkreislauf, aber ohne Wärmerückgewinnung aus einer Brüdenkondensation, für das unter äquivalenten Bedingungen 5,07 Gcal oder 21,19 GJ pro Stunde erforderlich wären, beträgt die Energie-Einsparung immer noch 39%.

Außerdem ist der apparative Aufwand vermindert, da für die Wärmerückgewinnung und Vorentwässerung keine getrennten Apparate erforderlich sind, sondern beide Schritte im gleichen Wärmeaustauscher vorgenommen werden.

Dabei können in einer Trocknungsanlage beschriebener Art Wärmeaustauscher verschiedener Ausführung verwendet werden. Im folgenden werden einige besonders zweckmäßige und vorteilhafte solcher Wärmeaustauscher beschrieben.

Der in Fig. 2 dargestellte Wärmeaustauscher weist ein Gehäuse 1 auf, in welches die Zuleitung 2 für Dampf und die Zuleitung 3 für Feststoffteilchen mündet. Aus dem Gehäuse 1 führt eine Ableitung 4 für das Kondensat des Dampfes und eine Ableitung 5 für die Feststoffteilchen heraus. Eine Leitung 6 dient für die Entlüftung des Gehäuses 1. In einem im Gehäuse 1 liegenden Kontaktraum 7 kreuzt sich der durch die Zuleitung 2 eingetretene Dampfstrom mit dem Feststoffteilchenstrom, wobei Dampf an den Feststoffteilchen kondensiert.

In dem Wärmeaustauscher ist eine Schubzentrifuge 8 mit einem Schleuderraum 9 für die Feststoffteilchen vorgesehen. In diesem Schleuderraum 9 wird Kondensat des Dampfes von den Feststoffteilchen abgeschleudert. Dabei ist der Schleuderraum 9 im Bereich des Kontaktraumes 7 angeordnet, so daß die Abschleuderung des Kondensates während der Kondensation sofort nach der Wärmeabgabe stattfindet und das Kondensat nicht in die Feststoffteilchen eindringen oder diese lösen kann.

Die Schubzentrifuge 8 ist mit einer Siebtrommel 10, einer Siebtrommel 11, einem Schubboden 12 und einer Leitwand 13 ausgebildet. Die Siebtrommel 11, der Schubboden 12 und die Leitwand 13 sind mit einer Scheibe 14 einer Hohlwelle 15 verbunden. Die Siebtrommel 10 ist mit einer Scheibe 16 einer in der Hohlwelle 15 gelagerten Welle 17 verbunden. Die Hohlwelle 15 rotiert in Achsrichtung unverschieblich, während die Welle 17 mit gleicher Drehzahl wie die Hohlwelle 15 rotiert, dabei aber in Achsrichtung der Siebtrommeln 10, 11 hin- und herbewegt wird. Durch die Relativbewegungen zwischen dem Schubboden 12 und der Siebtrommel 10, bzw. zwischen der Siebtrommel 10 und der Siebtrommel 11 wird der Feststoffteilchenstrom über das Innere der Siebtrommel 10, 11 hin in Achsrichtung der Siebtrommel fortbewegt.

Der Kontaktraum 7 ist auf seiner einen Seite durch die Leitwand 13 begrenzt. Auf der anderen Seite des Kontaktraums 7 liegt eine Trennwand 18, die einen Teil des Innenraumes der Siebtrommeln 10, 11 von einem in die Ableitung 5 mündenden Austrittsraumes 19 für die Feststoffteilchen mündet. Der vor der Leitwand 13 und der hinter der Trennwand 18 (jeweils in Fortbewegungsrichtung der Feststoffteilchen) liegende Teil des Schleuderraumes 9 liegt außerhalb des Kontaktraumes 7.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Innenraum der Siebtrommeln 10, 11 in Achsrichtung durch eine weitere Trennwand 20 unterteilt, so daß in Fortbewegungsrichtung der Feststoffteilchen vor dem Kontaktraum 7 ein weiterer Schleuderraum 21 vorhanden ist, in dem eine Vorentwässerung stattfindet. Leitung 22 dient zur Belüftung des Schleuderraumes 21. Vorteilhaft ist hierbei, daß weniger Material durch Kondensation erhitzt wird und daher die Aufheizung stärker ist und daß weniger Wärmeenergie mit dem Filtrat verlorengeht.

Vor den Wärmeaustauschern nach Fig. 2 oder 3 kann mit Vorteil eine Vorrichtung zur Vorentwässerung vorgesehen sein, z. B. ein Bogensieb.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung ein Vakuum-Filter VF, welches ebenfalls als Wärmetauscher geeignet ist. Es weist eine in einer Wanne 30 rotierende Siebtrommel 31 auf, auf deren Außenseite das Naßgut über eine Zuführung 3 aufgebracht wird. In Rotationsrichtung der Siebtrommel 31 folgend, wird auf diese auf der Trommel aufliegende Naßgutschicht S′ über eine Rohrleitung 2 der überschüssige Abdampf des Fließbetttrockners geleitet, wobei die Brüden an den Feststoffteilchen des Naßgutes kondensieren. Mittels des Unterdruckes einer Vakuumsaugleitung V′ in der Achse der Siebtrommel 31 und das dadurch erzeugte Kraftfeld wird das Kondensat und ein Teil der Flüssigkeit des Naßgutes durch die Siebtrommel 31 hindurch von der Innenseite der Trommel her abgesaugt. Der entwässerte, jedoch noch etwas feuchte Feststoffkuchen wird dann von der Siebtrommel über den Feststoffaustrag 5 abgenommen und dem Fließbetttrockner zugeleitet.

Statt eines Vakuum-Trommelfilters kann beispielsweise auch ein Vakuum-Bandfilter verwendet werden oder ein anderer Vakuumtrockner, in dem eine Brüden-Kondensation unter gleichzeitiger Absaugung des Kondensats möglich ist. Auch andere Zentrifugentypen können Verwendung finden, soweit sie sich für eine gleichzeitige Kondensation von zugeleiteten Brüden und Abschleuderung des Kondensates eignen. Auch andere Typen von Wärmeaustauschern sind verwendbar, in denen die beiden Verfahrensschritte praktisch ohne Zeitverzögerung erfolgen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zwar ganz besonders für die Trocknung von Kalisalz (KCl), ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern ist auch bei anderen leicht löslichen Produkten, die Trocknungstemperaturen von 100°C und darüber gestatten, beispielsweise Kochsalz (NaCl), Phosphate, oder andere Salze, mit Vorteil anwendbar. Statt Wasserdampf können auch andere Dämpfe oder Brüden Verwendung finden, z. B. Alkohol und andere organische Lösungsmittel.

Claims (5)

1. Verfahren zur Trocknung eines lösliche Salze enthaltenden Naßgutes, insbesondere Kalisalz, wobei das Naßgut einem Fließbetttrockner mit geschlossenem Dampfkreislauf zugeführt wird und den Fließbetttrockner in fluidisiertem Zustand durchfließt, wobei es durch den dem Fließbetttrockner im Dampfkreislauf zugeführten Dampf in der Schwebe gehalten und dabei getrocknet wird und den Fließbetttrockner als Trockengut verläßt, und wobei das Naßgut vor seiner Zuführung zum Fließbetttrockner durch Kondensation eines vom Dampfkreislauf abgezweigten Teiles des Abdampfes des Fließbetttrockners am Naßgut erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation und unmittelbar danach eine Abtrennung des Kondensats zusammen in einem Kraftfeld erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfeld ein Zentrifugalfeld ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfeld durch einen Unterdruck erzeugt wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine vom Naßgut vor der Trocknung im Fließbetttrockner durchströmte Schubzentrifuge (8) mit einer Siebtrommel (10, 11) und einer Drehachse, auf der das Naßgut mittels einer Schubvorrichtung (12) in Achsrichtung der Siebtrommel fortbewegt wird.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 3, gekennzeichnet durch ein vor der Trocknung im Fließbetttrockner angeordnetes Vakuumfilter (VF) mit einer Siebtrommel (31), auf deren Außenseite das Naßgut und der überflüssige Abdampf des Fließbetttrockners geleitet wird und von deren Innenseite das Kondensat abgesaugt wird.