DE3905235A1 - Verfahren und vorrichtung zur trocknung von trockengut, insbesondere alkoholgeschlichteten giessereikernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung, wobei verdampfbare, explosionsfähige und/oder um­ weltrelevante Bestandteile freigesetzt werden, von Trockengut, das mit einer Flüssigkeit oder Feststoff behaftet ist, in einem Vakuumbehälter; insbesondere zur Trocknung alkoholgeschlichteter Gießereikerne, deren flüchtige Bestandteile kondensiert, und brennbare Restgasmengen zur Einsparung des Primärenergiebedarfs verwandt werden.

Z.B. wird zur Trocknung alkoholgeschlichteter Gießereikerne bis­ her eine Trockenanlage benutzt, die einen Trockenofen mit Umwälz-, Absaug- und Ausblaseinrichtung sowie einer Nachverbrennungsanlage aufweist. Durch Konvektion und Wärme wird die Schlichteflüssig­ keit - hier Isopropylalkohol bzw. Isopropanol - der Oberfläche der Kerne entzogen und in den dampfförmigen Zustand überführt. Das alkoholhaltige Rauchgas wird aus dem Ofen abgesaugt und über eine Sammeleinrichtung entweder in der Nachverbrennunganlage ver­ brannt oder in die Atmosphäre abgegeben.

Da das anfallende Gasgemisch aus Schlichteflüssigkeitsdampf/Luft ohne weiteres im Bereich explosionsfähiger Konzentrationen liegen kann, muß die Trockenanlage entweder explosionssicher konstruiert sein oder in der Trockenanlage muß die Bildung zündfähiger Gasge­ mische unterbunden werden.

Daher wird bei derzeitigen Trockenanlagen - im gesamten Ofenbe­ reich - die Konzentration der gasförmigen Schlichteflüssigkeit durch erhöhte Luftzufuhr bis auf höchstens 50% der Konzentration der unteren Explosionsgrenze verfahrensgemäß zugelassen.

Der gerätetechnische und energiemäßige Aufwand für diese Trocken­ anlagen ist demzufolge erheblich.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ausgehend von dem ge­ schilderten Problem liegt der Erfindung allgemein die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trocknung von Trockengut, deren ver­ dampfbare Bestandteile explosive und/oder aggressive und/oder toxische Gasgemische mit Luft bilden können, in einem beheizbaren Vakuumbehälter zu schaffen, bei dem unter Vermeidung von zünd­ fähigen Gasgemischen und der Zufuhr größerer Überschußluftmengen ein ebenso guter Trocknungsgrad des Trockengutes - bei maximalem Recycling oder flüchtigen Bestandteilen und Energierückgewinnung - in der verfahrensgemäß neuen Trockenanlage erreicht wird.

• 1. Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Trockengut in einem Behälter, der geheizt und evakuiert ist, eingebracht wird. Die flüchtigen Bestandteile sind dadurch schneller verdampfbar. In der nachgeschalteten Rückgewinnungs­ anlage werden durch Verdichten und kontinuierlicher Kühlung die Schlichteflüssigkeit bzw. -feststoff in einem Auffanggefäß zu­ rückgewonnen. Brennbare Anteile des Gasstromes werden nach der Rückgewinnungsanlage zur Erzeugung von Heizenergie dem Heizsys­ tem zugeleitet.
  Die aufgrund der Kühleinrichtung zurückgewonnene Verdampfungswärme kann ebenfalls zur Substitution von Primärenergie verwandt werden.
• 2. Gemäß der Erfindung wird eine wahlweise beheizbare bzw. unbeheiz­ bare Vorvakuumkammer mit Trockengut beschickt, in der der Luft­ sauerstoffgehalt mittels des anliegenden Vakuums reduziert ist. Bei Erreichen eines gewünschten Restsauerstoffgehaltes wird diese Kammer mit dem bereits evakuierten, vorgewärmten Hauptbehälter zu­ sammengeschlossen (analog dem Schleusenprinzip). Durch gleich­ zeitigen Dauerbetrieb der Absaugeeinrichtung wird erfolgreich die Bildung explosionsfähiger Gasgemische unterbunden.
  Der grundsätzlich im Hauptbehälter stattfindende Trocknungsprozeß hierbei wird das Trockengut chargenweise in den Hauptbehälter überführt, erlaubt eine intermittierende und/oder kontinuierliche Verfahrensweise.
  Die nachfolgende Behandlung des gasförmigen Mediums erfolgt wie unter 1. beschrieben, hierbei wird die als Verbindungs­ glied wirkende Pumpe - zwischen Vakuumsystem und Rückgewin­ nungsanlage - sowohl zur Druckminderung bzw. Erhöhung einge­ setzt oder ein System von Vakuumpumpe und nachfolgendem Ver­ dichter verwandt.

Die Erfindung läßt sich allgemein bei Trockenanlagen anwenden, in denen Gegenstände, die flüchtige (und/oder explosive und/oder aggressive und/oder toxische) Komponenten enthalten, getrocknet werden (z.B. bei Lack-Trockenöfen, in den lackbeschichtete Form­ teile von brennbaren, umweltrelevanten Lacklösemitteln getrennt werden, oder bei Anlagen, in denen z.B. durch benzin- oder per­ halogenhaltige Flüssigkeiten entfettete Metalloberflächen ge­ trocknet werden); insbesondere von alkoholgeschlichteten Gießerei­ kernen.

Eine besondere Rolle dürfte die gefahrlose Entsorgung der anhaften­ den Medien spielen, da sowohl die Möglichkeit der Wiederverwertbar­ keit und/oder des Primärenergieersatzes verfahrensmäßig wählbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird nachfolgend einzeln beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung für das Vakuumtrocknen und die Rückgewinnung flüchtiger, umweltrelevanter Bestandteile, z.B. alkoholgeschlichteter Gießereikerne, in schaltplanartiger Darstellung, wobei innerhalb des strichpunktierten Rechtecks, voll ausgezogen, grundsätzlich verwendete Teile, außerhalb des strichpunktierten Rechtecks, ge­ strichelt, Ergänzungsverfahrensteile dargestellt sind.

Die zu trocknenden Teile, z.B. Kerne (K) , befinden sich in einem Vakuumbehälter (1), auch als Retorte oder Ofengefäß bezeichnet, der über eine indirekte Heizung (2) erwärmt wird. Das verdampfte Medium wird über eine Absaugeeinrichtung (3) mit Hilfe eines auch als Vakuumpumpe dienenden Verdichters bzw. Druckminderers und Ver­ dichters (7) und anschließender Kühleinrichtung (8) kondensiert und wiederverwertet oder - abhängig von Art der jeweiligen Schlichte­ komponenten - auch teilweise einem Verbrennungsprozeß zu Heizzwecken unterworfen.

Günstig für die Gesamtenergiebilanz wirkt sich die Energierück­ gewinnunganlage (10) aus, in der ein großer Teil der aufzuwen­ denden Verdampfungsenergie - abhängig von Zusammensetzung und physikalisch-chemischer Art der Medien - zurückgewonnen und der Substitution von Primärenergie dient. Als Teil der Kühleinrich­ tung (8) wird sie zwischen der Absaugeeinrichtung (3) und dem nachgeordneten Verdichter (7) mit eingebracht.

Ergänzend stellt die dem Vakuumbehälter (1) vorgeschaltete Vor­ vakuumkammer (4), im Prinzip ein Schleusensystem, eine wesentliche Verfahrensverbesserung dar.

So werden die Gießereikerne, oder auch andere mit flüchtigen Be­ standteilen beaufschlagte Trockengutteile, zuerst in die Vorvakuum­ kammer (4) eingefahren. Der hier anzutreffende Unterdruck - unter­ stützt durch den ständigen Absaugeprozeß des Vakuumgenerators (6) - verhindert wesentlich die Bildung explosiver Gasgemische im Gesamt­ system.

Abhängig von der Art der Vorrichtung und der eingesetzten chemischen Stoffe werden die sich im Sammelbehälter (5) niedergeschlagenen Be­ standteile vorrangig der Abscheideanlage (9) oder neben der Abscheide­ anlage (9) auch dem Heizsystem (2) zugeführt.

Die z.B. alkoholgeschlichteten Kerne, oder auch mit anderen Chemi­ kalien beaufschlagtes Trockengut, werden in den Vakuumbehälter (1) gebracht. Der Vakuumbehälter wird durch die indirekte Beheizungs­ einrichtung (2) erhitzt.

Hierbei entwickelt sich ein komponentenabhängiger Dampfdruck. Para­ llel hierzu wird der Verdichter (7), wahlweise kombiniert mit der Vakuumpumpe (6), eingeschaltet. Im Behälter entsteht der ein explo­ sives, gefährliches Gasgemisch verhindernde Unterdruck. Die flüch­ tigen, abgesaugten Bestandteile strömen nach dem Verdichter (7) kom­ primiert in das Sammelgefäß (5) ein. Im Ausführungsbeispiel steht danach flüssiger, wieder für den Schlichteprozeß verfügbarer z.B. Isopropylalkohol bzw. Isopropanol zum erneuten Einsatz bereit.

Die Kühleinrichtung (8), kombiniert mit der Energierückgewinnungs­ anlage (10), ist vorrangig wahlweise vorgesehen. Sie kann ja nach Zusammensetzung der aus dem Vakuumbehälter (1) abgesaugten Gas­ bestandteile erforderlich sein, abhängig von den charakteristischen physikalisch-chemischen Daten der Schlichtekomponenten.

Auch die Vorvakuumkammer (4) ist wahlweise vorgesehen. Sie hat insbesondere drei Aufgaben einer Vakuumschleuse. Diese Schleuse ist notwendig bei gewünschtem intermittierendem und/oder kontinu­ ierlichem Betrieb der Anlage. Die Funktion der Schleuse dient vor allem der Reduzierung des Luftsauerstoffes, damit eine mögliche Ansammlung explosionsfähiger Gasgemische jederzeit verhindert wird. Unter der Vorvakuumkammer (4) hat man dabei eine oder zwei Vakuum­ schleusen im Durchlaufverfahren oder in einem anderen Verfahren mit einer gemeinsamen Schleuse zu verstehen.

Mit dem Heizsystem (2) ist sowohl die eigentliche Energieversorgung der verfahrenstechnischen Gesamtanlage bzw. die Energieeinspeisung zum Anfahren der Vorrichtung und zum Nachheizen gemeint, wobei die benutzte Energieart beliebig wählbar ist. Eine Energieart sind die - falls brennbar - Gasbestandteile nicht kondensierter Kernschlichte­ komponenten, die nach dem Sammelbehälter (5) als Sekundärenergie­ träger dem Heizsystem (2) zur Verfügung stehen.

Vorrichtung zum Trocknen von Trockengut

 1 Vakuumbehälter
 2 Beheizungsanlage
 3 Absaugeinrichtung
 4 Vorvakuumkammer
 5 Sammelbehälter
 6 Vakuumpumpe
 7 Verdichter
 8 Kühleinrichtung
 9 Abscheideanlage
10 Energierückgewinnungsanlage

Claims (9)

1. Verfahren zur Trocknung von Trockengut, welches mit einer Flüssigkeit oder Feststoff versehen ist, die bei Erwärmung flüchtig werdende, explosionsfähige und/oder toxische und/ oder aggressive Bestandteile freisetzen, in einem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Gut in einem Vakuumbehälter eingebracht wird, in dem durch Erwärmung die flüchtigen Bestandteile der anhaftenden Komponenten aus dem Trockengut entweichen und aus dem sie abgesaugt sowie einem Sammelbehälter zugeführt werden und/oder der Anlage als Brenn­ material zur Verfügung stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1. zur Trocknung von insbesondere alkoholgeschlichteten Gießereikernen, dadurch gekennzeichnet, daß im Vakuumbehälter der Alkohol aus den Kernen zur Verdamp­ fung gebracht und außerhalb des Vakuumbehälters verdichtet, gekühlt sowie im Sammelbehälter aufgefangen und einer Weiter­ verwendung zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2., dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (1) mit einer indirekten Heizung (2) versehen und über eine Ab­ saugeeinrichtung (3) mit dem Sammelbehälter (5) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Vakuumbehälter (1) und Kühleinrichtung (8) liegende Absaugeinrichtung (3) entweder aus einem auch als Vakuumpumpe dienenden Verdichter (7) oder in Reihenbauweise angeordneter Vakuumpumpe (6) mit nachgeschaltetem Verdichter (7) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3. zur intermittierenden und/oder kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens, eine Vorvakuum­ kammer (4) vorgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3. und 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugeeinrichtung (3) eine Kühleinrichtung (8) nach­ geordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3., 4. und 6., dadurch gekennzeichnet, daß dem Sammelbehälter (5) eine Abscheidean­ lage (9) für die thermisch abgetrennten Komponenten nachge­ ordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3. bis 6., dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus dem Sammelbehälter (5) die gas- oder flüssig- oder feststoffbetriebene Heizung (2) gespeist wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3., 4. und 6. dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Energierückgewinnungsanlage (10) die Verdampfungsenergie genutzt wird.