DE3307281C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfungstrockung eines kolloidalen organischen Feststoff-Wassergemisches - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfungstrockung eines kolloidalen organischen Feststoff-WassergemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfungstrocknung eines kolloidalen organischen Feststoff-Wassergemisches
mit mindestens zwei Trocknungsschritten, wobei im ersten Trocknungsschritt das Trocknungsgut-Dampf-Gemisch
durch Sieden der zu entfernenden Flüssigkeit in einem abgeschlossenen Raum auf einen Überdruck gebracht und anschließend im letzten
Trocknungsschritt entspannt wird.
Ein derartiges organisches Feststoff-Wassergemisch hoher Viskosität und eines hohen Feststoffgehaltes
kann z. B. durch wasserlösliche Natrium- oder Kaliumsalze von Fettsäuren, Seifen für Reinigungszwecke oder
Metallseifen gebildet sein.
Bei der Verseifung von Fetten und Ölen bzw. deren Fettsäuren mit einem Alkali wie z. B. Ätznatron fallen
kolloidale Seife-Wassergemische mit Wassergehalten von z. B. 25 bis 35% an, die bei Siedetemperatur eine
hohe Zähigkeit aufweisen und je nach Zusammenset
zung bei Temperaturen unterhalb 600C erstarren.
LJm eine Weiterverarbeitung zu handelsüblichen Produkten
zu ermöglichen, ist eine Trocknung erforderlich, um den Wassergehalt herabzusetzen, wobei das getrocknete
Produkt durch Mischen mit Zusätzen, Homogenisieren bzw. Raffinieren, Verstraiigen und Pressen
die notwendigen physikalischen und chemischen Gebrauchseigenschaften erhält
Die altbekannten Verfahren der Verdunstungvirock-
!0 nung durch Lagern bzw. der Verwendung von Bandtrocknern genügen heutigen Forderungen in wirtschaftlicher
und qualitativer Hinsicht nicht mehr.
Seit vielen Jahren wird die Trocknung von Seifen und
ähnlichen Flüssigkeiten daher in kontinuierlichen Verfphren als Verdampfungstrocknung durchgeführt. Dabei
wird die Seife bei Durchströmen eines abgeschlossenen Behälters, einem Wärmetauscher, erhitzt wodurch
in dem Behälter ein Überdruck entsteht Nach der Aufheizung
wird das Flüssigkeits-Dampf-Gemisch in einen Entspannungsbehälter geleitet wo der Dampf von der
Seife getrennt wird. Durch die Entspannung wird zusätzlich zu der durch die Aufheizung in dem Wärmetauscher
erzielten Trocknung ein weiterer Trocknungseffekt erzielt
Für die Entspannung des Dampf-Flüssigkeit-Gemisches ist es bekannt die Entspannung atmosphärisch
oder im Vakuum durchzuführen.
Bei der atmosphärischen Entspannung, deren Trocknungseffekt naturgemäß kleiner ist als bei der Vakuumentspannung,
muß eine entsprechend höhere Vortrocknung im Wärmetauscher vorgenommen werden. Dies
bedingt in dem abgeschlossenen Behälter eine Volumenzunahme von ca. 100 bis 300. Eine derartige VoIumenzunahme,
die durch einen entsprechenden Überdruck und die dazugehörige Temperatur charakterisiert
ist wird in der Praxis auf mehrere, mindestens zwei Wärmetauscherstufen verteilt Darüber hinaus muß der
Entspannungsbehälter sehr voluminös sein, da in ihm die unter atmosphärischem Druck wirksame Volumenzunähme
zum Tragen kommt Nach der Entspannung hat die Seife eine Siedetemperatur von ca. 1000C. Sie
muß daher z. B. durch eine Kühlwalze oder ein Kühlband auf die Verarbeitungstemperatur von 25 bis 35° C
gekühlt werden.
Bei der Vakuum-Entspannung, die beispielsweise bei 40 mbar durchgeführt wird, kann eine Wärmetauscherstufe
ausreichend sein, da der Trocknungseffekt in dem Vakuumbehälter größer ist als bei der atmosphärischen
Entspannung. Darüber hinaus fällt die Seife bei dem Vakuumverfahren bereits gekühlt, d. h. erstarrt, an.
Nachteilig bei der Vakuum-Entspannung ist jedoch, daß der gesamte entstandene Dampf durch Kondensation
abgeführt werden muß. Es ist daher ein sehr hoher Kühlwasserverbrauch und eine entsprechende Kondensationsapparatur
erforderlich, die beide das Verfahren verteuern.
Aus der US-PS 33 36 967 ist ein Verfahren zur Trocknung von flüssiger Seife bekannt, das der oben beschriebenen
herkömmlichen Verdampfungstrocknung entspricht. Nach dem Durchlauf durch einen Wärmetauseher
wird die getrocknete Seife in einem Entspannungsbehälter von dem Dampf getrennt. Um eine Blokkierung
des Seifenflusses in dem Wärmetauscher durch übertrocknete Seife zu verhindern, wird der flüssigen
Seife vor dem Eintritt in den Wärmetauscher Dampf zugegeben. Hierdurch soll die Transportierbarkeit des
Seifen-Dampf-Gemisches gewährleistet werden. Die erwähnten Nachteile der Volumenzunahme und die Not-
wendigkeit, die Seife von der Siedetemperatur von ca.
1000C am Ausgang des Wärmetauschers herunterzukühlen,
sind auch bei diesem Verfahren vorhanden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so
auszugestalten, daß die Probleme bei der Entspannung des Seifen-Dampf-Gemisches verkleinert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ansteigen des Oberdrucks während des Siedens
des Trocknungsgut-Dampf-Gemisches durch geregeltes Abführen von Dampf begrenzt wird und daß anschließend
durch Entspannen des Trocknungsgut-Dampf-Gemisches weiter Dampf aus dem Trocknungsgut ausgetrieben
wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein prinzipiell
neuer Weg beschritten. Während bisher das Dampf-Seifen-Gemisch abgeschlossen blieb, bis es in
den Entspannungsbehälter gelangte, wird nunmehr bereits in der ersten Trocknungsstufe, also im ersten Wärmetauscher,
das Gas zum großen Teil von der Seife getrennt und entspannt. Dies läßt sich in einfacher Weise
apparativ dadurch erreichen, daß der Behälter für die erste Trocknungsstufe mit einem Druckharte- oder
Überdruckventil versehen ist Auf diese Weise wird in dem ersten Behälter ein konstanter Siededruck aufrechterhalten,
der überschüssige Dampf jedoch bereits abgelassen. Dadurch wird das Problem der Volumenzunahme
durch die Erhitzung des Seifen-Dampf-Gemisches erheblich reduziert Dadurch reduzieren sich ganz
drastisch die Probleme bei der Entspannung des Seifen-Dampf-Gemisches im Entspannungsbehälter, sei es bei
der atmosphärischen Entspannung oder bei der Vakuum-Entspannung. Der Dampfanteil in dem Seifen-Dampf-Gemisch
im Entspannungsbehälter ist durch das erfindungsgemäße Verfahren ganz erheblich reduziert
Während bei der herkömmlichen atmosphärischen Entspannung mit zwei oder mehr Stufen gearbeitet
wird, wobei nach jeder Stufe das Dampf-Seife-Gemisch auf atmosphärischen Druck entspannt werden muß, so
daß nach jeder Stufe ein beheizter Entspannungsbehälter und geeignete Vorrichtungen, um den Entspannungsdampf
ohne Rückkondensation abzuführen, vorgesehen sein müssen, vermeidet das erfindungsgemäße
Verfahren diese Nachteile in einfacher Weise.
Bei der Anwendung der Vakuumtrocknung, die wegen des hohen Dampfvolumens im Vakuum jedoch eine
entsprechend große Kondensatoreinrichtung erfordert und zu Staubanfall bei der Abfuhr des Dampfes führt,
werden diese Nachteile durch das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls vermieden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Siedetemperatur
der Seife im Wärmetauscher vorzugsweise zwischen 110 und 145° C.
Um eine gemeinsame Abfuhr des Dampfes zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, daß der je Stufe abgeführte
Dampf in den Entspannungsbehälter der letzten Stuff; eingeführt wird. Aus den gleichen Gründen kann vorgesehen
werden, daß mehrere Wärmetauscherstufen mit gleichem Siededruck betrieben werden i^nd der abgetrennte
Wasserdampf gemeinsam entspannt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Auch die Vorrichtung dient zur Vermeidung der bisher aufgetretenen Nachteile. Hierzu ist bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung am Ende der ersten Trocknungsstufe ein Druckhalteventil angeordnet. Dieses sorgt in
der beschriebenen Weise dafür, daß der über einen eingestellten
Druck hinausgehende Überdruck abgelassen wird, wodurch ein erheblicher Teil des Dampfes in der
Trocknungsstufe von der Seife getrennt und entspannt wird.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erilndungsgemäßen
Verfahrens mit atmosphärischer Entspannung;
F i g. 2 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit Vakuum-Entspannung.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung wird die Grundseife über eine Pumpe 1 in einen ersten Wärmetauscher
2 gepumpt In diesem Wärmetauscher 2 wird die Grundseife erhitzt und zum Sieden gebracht Dadurch
entsteht in dem Wärmetauscher 2 ein Überdruck. Mit einer zweiten Pumpe 3 wird die erhitzte Seife bei
einem bestimmten Siededruck in einen zweiten Wärmetauscher 4 gepumpt wo sich der Siedevorgang wiederholt
Mit eirer dritten Pumpe 5 gelangt die Seife über ein Ventil 6 in einen Entspannungsbei'.uer 7, in dem das
Seifen-Dampf-Gemisch atmosphärisch er-tspannt wird, wodurch der letzte gewünschte Trocknungsgrad (beispielsweise
auf 10 bis 11° Wassergehalt) erreicht wird. Erfindungsgemäß ist am oberen Ende des ersten Wärmetauscl.ers
2 ein Druckhalteventil 8 und am oberen Ende des zweiten Wärmetauschers 4 ein Druckhalteventil
9 angeordnet
Die in den ersten Wärmetauscher 2 eingeleitete Grundseife wird erhitzt bis auf einen über das Druckhalteventil
8 eingestellten Siededruck. Der darüber hinausgehende Dampf wird über das Druckhalteventil 8 abgeblasen.
Die Seife wird kontinuierlich vorgefördert und über die Pumpe 3 in den zweiten Wärmetauscher 4
eingeleitet Dort wiederholt sich der Vorgang, der sich bereits im ersten Wärmetauscher 2 abgespielt hat.
Das Druckhalteventil 9 kann auf den gleichen Siededruck eingestellt sein wie das Druckhalteventil 8.
F i g. 2 zeigt eine Anordnung mit nur einem Wärmetauscher
2' und einem Vakuum-Entspannungsbehälter 10, aus dem der Dampf über eine Leitung 11, die zu einer
Kor.jensationsstufe führt und die getrocknete Seife über eine Förderschnecke 12 abgeleitet wird.
Die übrigen Bauteile entsprechen im wesentlichen den in Fig. 1 erläuterten. Sie sind daher mit gleichen
Bezugsziffern versehen und mit einem »'« gekennzeichnet
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Verdampfungstrocknung eines kolloidalen organischen Feststoff-Wassergemisches
mit mindestens zwei Trocknungsschritten, wobei im ersten Trocknungsschritt das Trocknungsgut-Dampf-Gemisch
durch Sieden der zu entfernenden Flüssigkeit in einem abgeschlossenen Raum auf einen
Überdruck gebracht und anschließend im letzten Trocknungsschritt entspannt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ansteigen des Oberdrucks während des Siedens des Trocknungsgut-Dampf-Gemisches
durch geregeltes Abführen von Dampf begrenzt wird und daß anschließend durch Entspannen des Trocknungsgut-Dampf-Gemisches
weiter Dampf aus dem Trocknungsgut ausgetrieben wird.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Siedetemperatur der Flüssigkeit
während des ersten Trocknungsschrittes vorzugsweise zwischen 110 und 145°C liegt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der während der Trocknungsschritte
abgeführte Dampf in den Entspannungsbehälter (7, Ϊ0) der letzten Stufe eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Trocknungsschritte mit dem gleichen Siededruck durchgeführt
werden und der abgetrennte Wasserdampf gemeinsam entspannt wird.
5. Vorrichtung zur Verdampfungstrocknung eines kolloidalen organischen Festst^'f-Wassergemisches
nach einem der Anspruch? 1 bis 4, rnit Ventilen und mit mindestens zwei Trocknung: iufen (2, 4, 7; 2',
10), die über eine Pumpe (5,5') miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet daß am Ende der
ersten Trocknungsstufe (2,4; 2') ein Druckhalteventil (8,9; 8') angeordnet ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Trocknungsstufe durch einen
mit atmosphärischem Druck verbundenen Entspannungsbehälter (7) gebildet ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Trocknungsstufe durch einen
Vakuum-Entspannungs-Behälter (10) gebildet ist.
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