DE3424842C2 - Einrichtung zur Regelung des Granulationsprozesses in einem zylindrischen Wirbelschichtapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Regelung der Granulationsprozesse in zylindrischen Wirbelschichtapparaten, die vorzugsweise in der chemischen Industrie und der Lebensmittelindustrie angewendet werden kann und insbesondere dort, wo Wirbelschichtapparate mit klassierendem Abzug kontinuierlich zur Erzielung einer stabilen Fahrweise betrieben werden.

Zur Agglomeration von Pulvern sowie zur gleichzeitigen Granu­ lation von Lösungen, Schmelzen und Suspensionen werden vor­ teilhaft Wirbelschichtagglomerationsapparate mit klassierendem Abzug eingesetzt. Dabei wird in eine Wirbelschicht gleich­ zeitig Staub eingeblasen und Flüssigkeit eingedüst. Die Flüs­ sigkeit wirkt als Bindemittel und agglomeriert die einzelnen Staubpartikel zu ständig wachsenden Agglomeraten. Wenn diese Agglomerate eine bestimmte, durch die Luftströmung im klassie­ renden Abzug einstellbare Größe erreicht haben, verlassen sie über den klassierenden Abzug den Apparat. Zur Regelung der­ artiger Apparate sind Lösungen bekannt - DD-PS 137 005 - bei denen der Druckverlust, den das Gas beim Durchströmen der Wirbelschicht erleidet, gemessen wird und dieser Druckverlust als Meßsignal, umgesetzt auf die Luftzuführung des klassie­ renden Abzugs und auf die Zuführung von Granulatkeimen, so wirkt, daß die Stabilität der Wirbelschicht beim Granulations­ vorgang erhalten bleibt.

Diese Lösungen haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie nur für Granulationstrocknungsapparate eingesetzt werden können, bei denen der in der Flüssigkeit enthaltene Fest­ stoff identisch mit dem als Granulatkeime zugeführten Fest­ stoff ist. Für solche Fälle, wo eine oder mehrere pulver­ förmige Komponenten mit der eingedüsten Flüssigkeit in einem gewünschten definierten Verhältnis in Kontakt gebracht werden müssen, versagt die genannte Lösung, daß sich die zugeführte Feststoffmenge bei der Regelung ändert, die zugeführte Flüs­ sigkeitsmenge aber in diese Regelung nicht mit einbezogen ist. Außerdem treten durch die Pulsation in der Wirbelschicht starke momentane Schwankungen des Druckverlustes auf, was zu einem ständigen Ansprechen der Regelorgane führen kann. Des weiteren sind an der Wirbelschicht angeschlossene Meß­ leitungen für die pneumatischen Signale stark anfällig für Verstopfungen, die zu Havariezuuständen führen.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren - CH-PS 558 674 -, bei welchem ein optimaler stationärer Betriebszustand durch die mengen- und zeitmäßige Rückführung von Feinanteilen bzw. durch die Flüssigkeitszuführung und/oder die Temperatur des Gasstromes in Abhängigkeit vom Temperaturabfall in der Wir­ belschicht geregelt wird. Die gefundene Regelung zur Korn­ größenverteilung beruht auf der Erkenntnis, daß zwischen dem Temperaturabfall des Gases und der Korngrößenverteilung ein funktioneller Zusammenhang besteht. Die Lösung ist zur Er­ zeugung eines gleichmäßigen Granulats gefunden worden und für die qualitätsgerechte Trocknung von Schmelzen, Sus­ pensionen und Lösungen nicht anwendbar. Unabhängig davon rechtfertigt auch der große maschinenbautechnische Auf­ wand (Windsichterkammer) nicht den Einsatz zur Trocknung genannter Medien.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Wirbelschicht­ granulationsapparat kontinuierlich zu betreiben und dabei gleichzeitig das Verhältnis von zugeführter Flüssigkeit und eingeblasenem Staub ständig konstant zu halten. Damit sollen Granulate gleichbleibender Qualität erzeugt werden, und der Apparat soll störungsfrei kontinuierlich im optimalen Betriebsregime laufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung des Granulationsprozesses in zylindrischen Wirbelschichtapparaten zu schaffen, die es ermöglich, die Schichtmasse in einem Wirbelschichtapparat in einem definierten Bereich bei voll kontinuierlicher Fahrweise des Apparates zu halten. Dabei soll das Verhältnis zwischen eingeblasenem Staub und eingedüster Flüssigkeit ständig konstant gehalten werden. Die für die Messung der Schichtmasse erforderliche Messung der Schichthöhe soll direkt und nicht über den Umweg der Messung des Druckverlustes erfolgen. Das Meßsignal soll keinen ständigen momentanen Schwankungen unterworfen sein und in der Wirbelschicht entstehender Staub sowie Abrieb soll nicht zur Funktionsunfähigkeit und zum Havariezustand der Anlage führen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in einem zylindrischen Wirbelschichtapparat mit klassierendem Abzug und zentral angeordnetem Rührerwerk in einem definierten Abstand über den oberen Rührerflügeln, an der inneren Apparatewand im parallelen Abstand übereinander in der Horizontalen auslenkbare, in die Wirbelschicht ragende, zur Apparatewand hin offene Hohlkörper angebracht, die mit einem im Hohlkörper waagerecht angeordneten Stab, der starr an der Apparatewand befestigt und mit einer Steuereinheit verbunden ist und einem unterhalb der Hohlkörper vertikal befestigten Prallblech ausgerüstet sind.

Das bei horizontaler Auslenkung eines oder mehrerer Hohlkörper in tangentialer Richtung, in Berührung mit dem Stab, erzeugte elektrische Signal wird an die Steuereinheit abgegeben, die mit einem regelbar gestalteten Antrieb einer Pumpe, einem Regelorgan, einer Gaszuführungsleitung und einem regelbaren Feststoffdosierungsorgan verbunden ist.

Dieses Feststoffdosierungsorgan ist so gestaltet, daß es un­ ter einem Bunker für den Feststoff angebracht ist und direkt in eine pneumatisch betriebene Feststofförderleitung mündet, die ihrerseits den Anströmboden von unten nach oben durch­ strömt und frei in die Wirbelschicht hineinragt. Eine kegel­ förmige Kappe, deren Außendurchmesser größer als anderthalb Durchmesser der in die Wirbelschicht hineinragenden pneuma­ tischen Förderleitung ist, überdeckt diese Förderleitung und ist so angeordnet, daß zwischen Abströmboden und Unterkante der kegelförmigen Kappe ein Mindestabstand von einem halben Innendurchmesser der pneumatischen Förderleitung besteht.

Zwischen der Oberkante der oberen Rührerflügel und Unter­ kante des unteren Prallbleches besteht ein Abstand, der größer als zwei Durchmesser der in der Wirbelschicht er­ zeugten Granulate ist.

Dabei ist der Abstand zwischen der Oberkante des unteren Prallbleches und Unterkante des oberen Prallbleches in Ab­ hängigkeit von Masse, Dichte und Durchmesser der in der Wirbelschicht befindlichen Teile sowie der Gasgeschwin­ digkeit und der Fläche des Anströmbodens in einem definier­ baren Zusammenhang einstellbar.

Der Wirbelschichtapparat ist dabei bekanntermaßen so ge­ staltet, daß sich im Zentrum des Anströmbodens ein nach oben hin offenes und nach unten durch eine Zellen­ radschleuse abgeschlossenes Abzugsrohr befindet, in das seit­ lich ein Gaszuführungsrohr mit einem Regelorgan für den Gas­ durchsatz einmündet und außerdem eine oder mehrere Flüssigkeits­ verteilervorrichtungen in der Wirbelschicht angebracht sind, die über eine Rohrleitung von einer Pumpe versorgt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung funktioniert so, daß durch das Drehen der zentral angeordneten Wolle die Wirbelschicht in eine gleichmäßig rotierende Bewegung gebracht wird. Je nach Höhe der Wirbelschicht wird von dieser rotierenden Be­ wegung entweder kein, nur das untere oder beide auslenkbaren Prallbleche am Hohlkörper erfaßt.

Die Drehzahl des Rührers ist dabei so hoch, daß der Impuls der rotierenden Teilchen auf die auslenkbaren Prallbleche die Hohlkörper zur Auslenkung bringt. Dabei wird ein elek­ trischer Kontakt zwischen der Hohlkörperwandung und dem Stab geschlossen, und die Steuereinheit erhält ein Signal. Die Steuereinheit steuert bei unterschiedlichen Kontakten die Pumpe, das Feststoffdosierungsorgan unterhalb des Bun­ kers sowie das Regelorgan für den Gasdurchsatz.

Die Erfindung soll anhand des Ausführungsbeispieles und dazugehöriger Zeichnung erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 die Ansicht eines Wirbelschichtgranulationsapparates

Fig. 2 einen auslenkbaren Hohlkörper mit Prallblech in der Schnittdarstellung.

Die Erfindung besteht beispielhaft aus einer Einrichtung zur Regelung des Granulationsprozesses mit einem zylindrischen Wirbelschichtapparat 1, klassierendem Abzug 2 und zentral angeordnetem Rührer 3, wobei der Abzug 2 in den Anström­ boden 4 einmündet und nach unten durch eine Zellenradschleu­ se 5 abgeschlossen wird. Oberhalb der Zellenradschleuse 5 mündet ein Gaszuführungsrohr 6 in den Abzug 2, in dem ein Regelorgan 7 für den Gasdurchsatz eingebaut ist. In der Wirbelschicht ist eine oder mehrere Flüssigkeitsverteiler­ vorrichtungen 8, die durch eine Pumpe 9 mit Flüssigkeit über eine Rohrleitung 10 versorgt werden, angeordnet. Das in der Wirbelschicht angeordnete Rührwerk 3 ist mit Rühr­ flügeln 11 ausgestattet. Im Abstand b über den oberen Rühr­ flügeln 11 sind an der Apparatewand in parallelen Abstän­ den a übereinander horizontal in die Wirbelschicht ragende, auslenkbare Hohlkörper 12, 13 befestigt, die mit einem an der Apparatewand starr befestigten Stab 14 im Inneren der Hohlkörper 12, 13 ausgestattet sind, die mit einer Steuer­ einheit 17 verbunden sind. An der Bodenseite der Hohlkörper 12, 13 sind Prallbleche 15, 16 befestigt, die vertikal in die Wirbelschicht ragen und durch den Impuls der rotierenden Teilchen auf die Prallbleche 15, 16 die Hohlkörper 12, 13 soweit auslenken, daß es zwischen einem oder mehreren Hohl­ körpern 12, 13 und dem Stab 14 bei Berührung zu einem elek­ trischen Signal kommt, welches an die Steuereinheit 17 wei­ tergegeben wird. Die Steuereinheit 17 ist wiederum mit dem regelbar gestalteten Antrieb der Pumpe 9, mit dem Regel­ organ 7 des Gaszuführungsrohres 6 und mit einem regelbaren Feststoffdosierungsorgan 18 verbunden, wobei das Feststoff­ dosierungsorgan 18 unter einem Bunker 19 für den Feststoff angebracht ist und direkt in eine pneumatisch betriebene Feststofförderleitung 20 mündet, die ihrerseits den An­ strömboden 4 durchstößt und frei in die Wirbelschicht hinein­ ragt und von einer kegelförmigen Kappe 21, deren Außendurch­ messer größer als anderthalb Durchmesser der pneumatischen Feststofförderleitung 20 ist, überdeckt wird. Zwischen dem Anströmboden 4 und Unterkante der kegelförmigen Kappe 21 ist ein Mindestabstand von einem halben Durchmesser der Feststofförderleitung 20 einzuhalten. Es ist weiterhin zu beachten, daß zwischen Oberkante der oberen Rührflügel 11 und Unterkante des unteren Prallbleches 16 ein Abstand b besteht, der größer als zwei Durchmesser d der in der Wirbel­ schicht erzeugten Granulate ist. Der Abstand der Oberkante des untereren Hohlkörpers 12 von der Unterkante des oberen Prallbleches 15 ist in Abhängigkeit von der Fläche des Anström­ bodens A, der Masse aller in der Schicht befindlichen Fest­ stoffteilchen m_s, der Dichte der Feststoffteilchen ϕ_F, des Durchmessers der Feststoffteilchen d und der Gasgeschwin­ digkeit w nach dem Zusammenhang

einstellbar.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Regelung des Granulationsprozesses in einem zylindrischen Wirbelschichtapparat (1) mit klassierendem Abzug (2), mit zentral angeordnetem Rührwerk (3) und mit einer, mit einem Feststoff­ dosierungsorgan (18) verbundenen Feststofförderleitung (20), wobei der Abzug (2) so gestaltet ist, daß er zentral in den Anströmboden (4) des Wirbelschichtapparates (1) einmündet und nach unten durch eine Zellenradschleuse (5) abgeschlossen wird, und außerdem ein zwischen Zellenradschleuse (5) und oberer Öffnung einmündendes Gaszuführungsrohr (6) besitzt, in das ein Regelorgan (7) für den Gasdurchsatz eingebaut ist, wobei in der Wirbelschicht eine oder mehrere Flüssigkeitsverteilervorrichtungen (8), die durch eine Pumpe (9) mit Flüssigkeiten über eine Rohrleitung versorgt werden, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand (b) über den oberen Rührflügeln (11) an der inneren Apparatewand im parallelen Abstand (a) übereinander, in der Horizontalen auslenkbare, in die Wirbelschicht ragende, zur Apparatewand hin offene Hohlkörper (12, 13) angebracht sind, die mit einem im Hohlkörper (12, 13) waagerecht angeordneten Stab (14), der starr an der Apparateinnenwand befestigt mit einer Steuereinheit (17) verbunden und mit je einem an der Bodenseite der Hohlkörper (12, 13) vertikal in die Wirbelschicht ragendem Prallblech (15, 16) ausgestattet ist, wobei der Abstand (b) größer als zwei Durchmesser der erzeugten Granulate ist, der Abstand (ΔH) der Oberkante des unteren Hohlkörpers (12) von der Unterkante des Prallbleches (15) in Abhängigkeit von der Fläche (A) des Anströmbodens (4), der Masse aller in der Schicht befindlichen Feststoffteilchen (m_s), der Dichte der Feststoffteilchen (ϕ_F), der Durchmesser der Feststoff­ teilchen (d) und der Gasgeschwindigkeit (w) nach folgendem Zusammenhang einstellbar ist, und das bei horizontaler Auslenkung in tangentialer Richtung eines oder beider Hohlkörper (12, 13) in Berührung mit dem Stab (14) erzeugte elektrische Signal an die Steuereinheit (17) abgegeben wird, die mit dem Antrieb der Pumpe (9), dem Regelorgan (7), der Gaszuführungsleitung (6) und dem regelbaren Feststoffdosierungsorgan (18) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Feststoffdosierungsorgan (18) direkt verbundene Feststofförderleitung (20) durch den Anströmboden (4) frei in die Wirbelschicht ragt und mit einer kegelförmigen Kappe (21) überdeckt ist, deren Außendurchmesser kleiner als anderthalb Durchmesser der Förderleitung (20) ist, wobei zwischen Anströmboden (4) und Unterkante der Kappe (21) ein Mindestabstand von einem halben Durchmesser der Förderleitung (20) einzuhalten ist.