DE3625013C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgut vorzugsweise aus Kunststoffgranulat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut vorzugsweise aus Kunststoffgranulat in einem Trocknungstrichter mittels Trockenluft, bei dem aus dem Trocknungstrichter austretende Abluft in einem Adsorptionsmittel enthaltenden Trockner getrocknet und dem Schüttgut als Trockenluft zugeführt wird, sowie eine Vor­ richtung zur Ausführung des Verfahren.

Aus der DE 31 31 471 A1 ist bekannt, Abluft aus einem oder mehreren Schüttgut-Trocknungstrichtern in einem Trockner zu trocknen, der mehrere jeweils mit Adsorptionsmittel gefüllte Trockentöpfe ent­ hält, und diese Luft im Kreislauf erneut als Trockenluft durch das zu trocknende Schüttgut zu leiten.

Aus der DE-AS 15 44 034 ist bekannt, mehrere ein Trocknungsmittel enthaltende Trockentöpfe in einem Adsorptionstrockner so anzuord­ nen, daß sie nacheinander in zeitlichen Abständen mittels Heißluft regenerierbar sind. Die Regenerationszyklen der einzelnen Töpfe sind zeitlich so gegeneinander versetzt, daß stets mindestens ein regenerierter Topf zur Trocknung der Abluft zur Verfügung steht.

Das Adsorptionsmittel adsorbiert umso weniger Feuchtigkeit aus der Abluft, je wärmer das Adsorptionsmittel ist. Daher wird das Feuch­ tigkeitsaufnahmevermögen des Adsorptionsmittels nur teilweise aus­ genutzt, wenn der Trockenprozeß, wie bisher üblich, bei einer mittleren oder höheren Temperatur einsetzt. Außerdem ist der Feuchtigkeitsge­ halt der getrockneten Luft höher, sie ist also nicht optimal trocken.

Man kann daher daran denken, die Abluft vor dem Eintritt in den Trockner durch einen Wasserkühler zu kühlen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß Kühlwasser oft nicht vorhanden ist, so daß Lei­ tungswasser benutzt wird. Dies verursacht große Kosten. Außerdem ist die Kühlung begrenzt durch die Temperatur des Kühlwassers, welches häufig nicht kälter als 25°C bis 30°C ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei dem eingangs genannten Verfahren die Adsorptionsleistung des Adsorptionsmittels besser auszunutzen um damit Wärmeenergie einzusparen, und um dennoch einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt der Trockenluft zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Ver­ fahren dadurch gelöst, daß die Abluft vor Eintritt in den Trockner durch den wärmeaufnehmenden Teil eines Kühlmittel-Kreislaufs gekühlt wird. Hierdurch lassen sich Temperaturen der Abluft bis zu 0°C hinunter leicht erzielen. Diese niedrigen Temperaturen bewir­ ken, daß das Adsorptionsmittel mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, so daß es seltener regeneriert werden muß, was eine Energieersparnis bedeutet. Weiter verläßt die Trockenluft den Trockner mit weniger Feuchtigkeit, also mit einem niedrigeren Taupunkt, was die Trocknung des Schüttguts beschleunigt. Darüberhinaus wird kein Kühlmittel verbraucht. Schließlich ist es nunmehr möglich, Adsorptionsmittel einzusetzen, die nur bei niedrigeren Temperaturen wirksam sind. So läßt sich das relativ teuere Molekolarsieb, welches auch bei höheren Temperaturen von 60°C und mehr noch wirksam ist, durch das wesentlich billigere Silikagel ersetzen, welches Tempera­ turen von unter 40°C benötigt, um wirkungsvoll Feuchtigkeit adsor­ bieren zu können.

Aus der DE 31 31 471 A1 ist es weiterhin bekannt, daß die getrock­ nete Luft vor Eintritt in den Trocknungstrichter erwärmt wird, um die relative Luftfeuchtigkeit zu vermindern und die erforderliche Verdampfungswärme in das feuchte Schüttgut, vorzugsweise Kunst­ stoffgranulat, einzubringen, und die Schüttgut-Temperatur auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur zu erhöhen. In Fortentwicklung der Erfindung kann Energie zum Aufheizen der Trockenluft eingespart werden, wenn die Trockenluft durch den wärmeabgebenen Teil des Kühlmittel-Kreislaufs aufgewärmt wird. Wird bei dieser Anord­ nung der gleiche Kreislauf der Wärmepumpe genutzt, dessen wärmeauf­ nehmender Teil bereits die Abluft kühlt, so wird in idealerweise die dem Abluftstrom entzogene Wärme zum Aufheizen der Trockenluft genutzt.

Wenn feuchtes Adsorptionsmittel durch Regenerationsluft regeneriert wird, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der wärme­ abgebende Teil des Kreislaufs auch von der Regenerationsluft vor deren Eintritt in einen Trockentops mit zu regenerierendem Adsorp­ tionsmittel durchströmt wird. Dies bewirkt eine weitere Kühlung des wärmeabgebenden Teils des Kreislaufs, was zu einer Energieersparnis bei der Vorwärmung der Regenerationsluft führt.

Als Kühlmittel-Kreislauf empfiehlt sich der Einsatz einer Wärmepumpe.

Eine Vorrichtung mit einem Trocknungstrichter für das Schüttgut, dessen Abluft-Auslaßkanal einem Trockner zugeführt ist, welcher wenigstens einen Adsorptionsmittel enthaltenden Trockentopf ent­ hält, und wobei ein Trockenluftkanal vom Trockner in das Innere des Trocknungstrichters führt, ist zur Ausführung des Verfahrens erfindungsgemäß mit einem Kühlmittelkreislauf ausgerüstet, dessen wärmeaufnehmender Teil von der Abluft durchströmt ist. Zweckmäßig ist der wärmeaufnehmende Teil des Kühlmittelkreislaufs strömungs­ mäßig dem Gebläse nachgeschaltet und vorteilhafterweise unmittelbar vor dem Einlaß-Kanal des Trockentopfes angeordnet.

Der wärmeabgebende Teil des Kühlmittelkreislaufs ist in Weiterbil­ dung der Erfindung am Luft-Auslaßkanal des Trockentopfes angeord­ net, und zwar zweckmäßig auf der Aufstromseite einer gegebenenfalls vorgesehenen Heizung für die Trockenluft.

Die Vorrichtung weist zweckmäßig einen Regenerationsluftkanal mit einem Gebläse auf, der in einen Trockentopf mit zu regenerierendem Adsorptionsmittel mündet, wobei dann in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung in den Regenerationsluftkanal ein weiterer Abschnitt des wärmeabgebenden Teils des Kühlmittelkreislaufs geschaltet ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben.

Ein auf einem Gestell 10 befestigter Trocknungstrichter 8 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 9, der am oberen Ende einen Einfülltrichter 22 aufweist und am unteren Ende konisch zu einem Abgabestutzen 21 zuläuft. In der Nähe des oberen Endes des Behälters 9 zweigt ein Abluftkanal 7 aus dem Inneren des Behälters 9 ab und erstreckt sich in einen im ganzen mit 1 bezeichneten Trockner, aus welchem ein Trockenluftkanal 6 in das Innere des Behälters 9 führt und dort in einer im unteren Bereich des Behälters 9 angeordneten Verteilerdüse 15 mündet. Im Betrieb ist der Behälter 9 mit feuchtem Kunststoffgranulat 16 gefüllt, das von der aus der Verteilerdüse 15 austretenden warmen Trockenluft von unten nach oben durchströmt wird. Auf ihrer Reise durch das Granulat nimmt die Luft die in oder an diesem vorhandene Feuchtig­ keit auf und verläßt den Behälter 9 als verhältnismäßig feuchte Abluft.

Im Trockner 1 mündet das Abluftrohr 7 in einem Filter 11, welcher mitge­ nommene Partikel aus der Abluft entfernt. Dem Filter ist strömungsmäßig nachgeschaltet ein Radialgebläse 12, welches aus dem Behälter 9 Abluft durch das Abluftrohr 7 und den Filter 11 absaugt und die feuchte Abluft in den Verdampfer 14 als wärmeaufnehmenden Teil eines Kühlmittel-Kreis­ laufs über ein Rohrknie 13 drückt. Abstromseitig ist der Verdampfer 14 über ein Rohrstück 19 mit dem Verteilerkanal 35 eines im dargestellten Beispiel vier parallel geschaltete Trockentöpfe 2, 3, 4, 5 enthaltenden Karussels 20 verbunden.

Jeder Trockentopf enthält in einer ringförmigen Kammer, die bei dem Trockentopf 2 mit 22 bezeichnet ist, eine Packung Silikagel als Adsorp­ tionsmittel für die von der Abluft mitgeführte Feuchtigkeit, wobei die Abluft durch das Gebläse 12 durch die Kammern 22 gedrückt wird. Auf der Abstromseite ist jeder Trockentopf 2, 3, 4, 5 mit einem Luft­ sammelkanal 24 verbunden, in welchem die den Trockentöpfen 2 bis 5 entströmende, trockene Luft zusammengeführt und über einen Rohrstutzen 23 einem Kondensator 26 als wärmeabgebenden Teil des Kühlmittel- Kreislaufs zugeleitet wird. Der Kondensator 26 ist über ein Rohrstück 27 mit einem Heizer 28 verbunden, in welchem die im Kondensator 26 vorgewärmte Trockenluft auf die für den Trockenprozeß im Trocknungstrich­ ter 8 erforderliche Temperatur gebracht wird. An den Auslaß des Heizers 28 ist der Trockenluftkanal 6 angeschlossen.

Der Kühlmittel-Kreislauf umfaßt einen Verdichter 40, dessen Druckseite über eine Kühlmittelleitung 41 mit dem Kondensator 26 verbunden ist. Vom Kondensator 26 führt eine weitere Kühlmittelleitung 43 zunächst zu einem Ventil 42, welches über eine Kühlmittelleitung 45 mit einem Expan­ sionsventil 44 verbunden ist. Die Niederdruckseite des Expansionsventils 44 ist über eine Kühlmittelleitung 47 mit dem Verdampfer 14 verbunden, welcher über Leitung 49 mit dem Eingang des Verdichters 40 zur Vervoll­ ständigung des Kühlmittelkreislaufs verbunden ist. Vom Ventil 42 führt eine Kühlmittelzweigleitung 53 zu einem weiteren Kondensator 56, dessen Kühlmittel-Abstromseite über Leitung 55, gegebenenfalls mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil, in die Leitung 45 mündet.

Zu dem Karussell 20 gehört noch wenigstens ein weiterer Trockentopf 60, welcher zu regenerierendes Silikagel 62 enthält und zwecks Regeneration von Regenerationsluft durchströmt wird. Diese wird von einem Zusatzge­ bläse 18 über einen Filter 17 von außen über eine Luftleitung 25 ange­ saugt und durch den weiteren Kondensator 56 zur Vorwärmung und an­ schließend durch einen weiteren Heizer 64 gedrückt. Die aus dem weiteren Heizer 64 kommende, warme Regenerationsluft durchströmt den Trockentopf 60 und treibt die im Silikagel 62 enthaltene, aus der feuchten Abluft stammende Feuchtigkeit aus. Über einen Schornstein 61 gelangt die verbrauchte Regenerationsluft aus dem Trockentopf 60 wieder ins Freie.

Der Trockner 1 enthält ein elektrisch arbeitendes Steuergerät 39, dessen Eingänge in nicht dargestellter Weise mit dem Signalausgang 51 eines am Trockenluftrohr 6 angeordneten Temperaturfühlers 50 zur Erfassung der Temperatur der dem Trocknungstrichter 8 zugeführten Trockenluft, mit dem Signalausgang 31 eines am Abluftrohr 7 angeordneten Temperaturfühlers 32 zur Erfassung der den Trocknungstrichter 8 verlassenden Abluft, sowie mit nicht dargestellten Druckwächtern am Kühlmittelkreislauf verbunden sind. Das Steuergerät 39 treibt einen Motor 33 für das Karussell 20, um einen zu regenerierenden Trockentopf in den Regenerationskreislauf, wie für den Trockentopf 60 beschrieben, zu drehen und einen regenerierten Trockentopf an den Verteilerkanal 35 anzuschließen. Die nicht darge­ stellten Ausgänge des Steuergerätes 39 sind in nicht dargestellter Weise mit den elektrischen Anschlüssen 65, 66 des weiteren Heizers 64 sowie mit den elektrischen Anschlüssen 67, 68 des Heizers 28 verbunden.

Die Trocknungstemperatur des Schüttgutes im Trocknungstrichter 8 liegt je nach Art und Eigenschaften des zu trocknenden Gutes zwischen 80°C und etwa 180°C. Die Abluft verläßt den Trocknungstrichter durch den Abluftkanal 7 mit einer Temperatur zwischen 50°C und 100°C. Diese warme Abluft wird in dem Verdampfer 14 auf eine Temperatur von etwa 0°C bis etwa 30°C heruntergekühlt und tritt mit dieser Temperatur in einen der Trockentöpfe 2 bis 5 ein. In diesem Temperaturbereich entfaltet das Silikagel in den Kammern 22 seine volle Adsorptionsfähig­ keit. Diese für den Trocknungsprozeß im Trocknungstrichter 8 zu kalte getrocknete Luft wird in dem Kondensator 26 wieder auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 80°C aufgewärmt, sodaß sie nachfolgend im Heizer 28 nur noch um die Differenz zur Trocknungstemperatur von 80°C bis 180°C aufgeheizt werden muß. Bei einer für den Kühlmittel­ kreislauf installierten Leistung von beispielsweise 2 kW bringen der Verdampfer 14 und der Kondensator 28 bei einem Trockenluftdurchsatz von beispielsweise 400 m³/h durch den Trocknungstrichter eine erhebliche Energieeinsparung durch die Entfeuchtung der Abluft bei den genannten tieferen Temperaturen.

In einer ersten Betriebsweise der beschriebenen Vorrichtung kann es sich von der Energiebilanz und den erforderlichen Temperaturen ergeben, daß der weitere Kondensator 56 aus dem Kühlmittelkreislauf herausge­ nommen wird. Dazu ist es lediglich erforderlich, das Ventil 42 so zu schalten, daß es die Kühlmittelleitung 53 gegen die Kühlmittelleitung 43 absperrt und letztere mit der Kühlmittelleitung 55 verbindet. Der Kondensator 56 bleibt dann ohne Wirkung auf die ihn durchströmende Regenerationsluft. In einer alternativen Betriebsweise wird der weitere Kondensator 56 zur Vorwärmung der vom Gebläse 18 geförderten Regenera­ tionsluft von etwa 20°C bis etwa 30°C auf etwa 40°C bis etwa 70°C herangezogen, wobei die Temperaturen der Abluft strömungsmäßig vor und hinter den Trockentöpfen 2 bis 5 wie bei der ersten Betriebsweise beschrieben erhalten bleiben. Auf diese Weise läßt sich ein Regene­ rationsluftdurchsatz von etwa 200 m³/h energiesparend temperaturmäßig zur Regeneration eines Trockentopfes 60 aufbereiten.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, der aus dem Trockentopf kommenden, verbrauchten Regenerationsluft die mitgeführte Wärme zu entziehen und nutzbringend im Regenerationsprozeß einzusetzen, wobei das aus der dann abgekühlten Regenerationsluft ausgeschiedene Wasser verworfen wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Trocknen von Schüttgut vorzugsweise aus Kunst­ stoffgranulat in einem Trocknungstrichter mittels Trockenluft, bei dem aus dem Trocknungstrichter austretende Abluft in einem Adsorptionsmittel enthaltenden Trockner getrocknet und dem Schüttgut als Trockenluft zugeführt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abluft vor Einleitung in das Adsorptionsmittel durch den wärmeaufnehmenden Teil (14) des Kreislaufs einer Wärmepumpe (40) gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ luft direkt vor Eintritt in einen Trockentopf (2 . . . 5) gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenluft durch den wärmeabgebenden Teil (26) des Kreis­ laufs der Wärmepumpe (40) aufgewärmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Adsorp­ tionsmittel in einem Trockentopf (60) durch aufgewärmte Regene­ rationsluft regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerationsluft vor Eintritt in den Trockentopf (60) durch den wärmeabgebenden Teil (56) des Kreislaufs vorgewärmt wird.

5. Vorrichung zum Trocknen von Schüttgut, vorzugsweise Kunststoff­ granulat, in einem Trocknungstrichter, mit einem Trockner, der ein Gebläse und wenigstens einen mit Adsorptionsmittel gefüllten Trockentopf enthält, wobei die Saugseite des Gebläses über einen Abluftkanal mit dem Trocknungstrichter verbunden ist und ein Auslaß des Trockentopfes über einen Trockenluftkanal mit dem Inneren des Trocknungstrichters verbunden ist, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abluftweg vom Abluftkanal (7) zu dem Trockentopf (2 . . . 5) ein wärmeaufnehmender Teil (14) eines Wärmepumpenkreislaufs (40 . . . ) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Trockentopf (2 . . . 5) ein wärmeabgebender Teil (26) des Wärmepum­ penkreislaufs strömungsmäßig nachgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der wärmeaufnehmende Teil (14) dem Trockentopf unmittelbar vorgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der wärmeabgebende Teil (26) zwischen einem Trockenluftauslaß des Trockentopfes (2,...,5) und einem Heizer (28) für die Trockenluft geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, mit einer Regenera­ tionseinrichtung für einen feuchtes Adsorptionsmittel enthaltenden Trockentopf, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu regenerierenden, von Regenerationsluft durchströmten Trockentopf (60) ein weiterer wärmeabgebender Teil (56) des Wärmepumpenkreislaufs vorgeschaltet ist, der zweckmäßig zwischen einem weiteren Gebläse (18) und einem weiteren Heizer (64) für die Regenerationsluft angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere wärmeabgebende Teil (56) mittels eines Ventils (42) in den Wärme­ pumpenkreislauf wahlweise einschaltbar ist.