DE4430421A1 - Wirbelschichtapparat zum Trocknen von Produkten mit starker Agglomerationsneigung und Verwendung des Apparats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtapparat für Produkte mit starker Agglomerationsneigung, der einen im wesentlichen horizontalen Boden sowie einen Einlaß und einen Auslaß für das Produkt aufweist. Der Auslaß für das Produkt wird im folgenden auch als Produktauslauf bezeichnet. Im Betrieb strömt das Fluidisierungsgas von unten durch Öffnungen im Boden nach oben.

Wirbelschichtapparate werden für eine Vielzahl von Verfahren, z. B. zum Trocknen, Befeuchten, Erwärmen, Abkühlen, Sublimieren, Desublimieren, Ab­ sorbieren, Desorbieren und Beschichten eingesetzt. Die größte Bedeutung hat dabei die Wirbelschichttrocknung, die wegen der hohen Temperaturkon­ stanz der Wirbelschicht gerne verwendet wird, wenn eine möglichst schonen­ de und gleichmäßige Trocknung des Feststoffes anzustreben ist. Die vor­ liegende Erfindung betrifft insbesondere einen für die Trocknung und Kühlung von Granulaten vorgesehenen Wirbelschichtapparat.

Bei der Durchführung der Verfahren treten jedoch Probleme bei Produkten mit starker Agglomerationsneigung auf. Dazu zählen tensidreiche Wasch- und Reinigungsmittel. Insbesondere bei der Trocknung von Tensiden und tensid­ haltigen Granulaten werden Anbackungen beobachtet, die zu Störungen führen und einen erhöhten Reinigungsaufwand für den Apparat erfordern. Bei diesen Produkten ist die bei niedrigen Trocknungstemperaturen auftretende Klebrig­ keit durch den erhöhten Restwassergehalt bedingt. Bei höheren Trocknungs­ temperaturen dagegen erweicht das Granulat an seiner Oberfläche. Die klebrigen Partikel backen zu immer größeren Agglomeraten zusammen, die den Produktauslauf sowie die Öffnungen im Anströmboden verstopfen, dort an­ backen und zu Störungen des Betriebs führen. Eine ungleichmäßige Verteilung des Fluidisierungsgases über dem Anströmboden ist die Folge. Da der Wärme- und Stoffübergang in der Wirbelschicht im wesentlichen von der Luftver­ teilung bestimmt wird, ist es im Stand der Technik erforderlich, den An­ strömboden in relativ kurzen Zeitabständen von den Agglomeraten und An­ backungen zu reinigen.

Auch der Einsatz eines bekannten Anströmbodens mit einer gerichteten Strömungscharakteristik führt nicht zu einer Lösung dieser Probleme. Ein derartiger Boden mit nasenlochartigen Luftaustritten ist unter dem Handels­ namen "Conidur Feinblech" bekannt. Hier werden die Partikel in den boden­ nahen Zonen etwa unter einem Winkel von 20° gegen die Horizontale schräg angeströmt, was eine gezielte Förderung der Partikel in diesem Bereich zur Folge hat. Die klebrigen Teilchen werden zwar ausgetragen, bevor sie zu größeren Agglomeraten zusammenbacken können, aber die feinteiligen Par­ tikel, die insbesondere aus Produktabrieb bestehen, backen an den Öffnungen des Bodens an und setzen sie zu.

Auch ein Anströmboden mit an sich bekannten Tellerdüsen beseitigt die ge­ nannten Schwierigkeiten nicht. Hier sind ringförmige Öffnungen von kreis­ förmigen Scheiben überdeckt, die über Distanzscheiben am Boden montiert sind. Das Fluidisierungsgas, das in der Regel aus Luft besteht, strömt durch die ringförmigen Öffnungen in den zwischen dem Boden und den Tellern gebildeten Spalt und von dort radial nach außen. Wird der Wirbelschicht­ apparat mit einem derartigen Anströmboden betrieben, so werden die Düsen zwar nicht verstopft, aber eine verstärkte Agglomeratbildung wird festge­ stellt. Die nicht der gewünschten Korngröße entsprechenden Agglomerate müssen ausgesiebt werden und stellen damit einen Produktanteil dar, der erst nach weiterer Behandlung, zum Beispiel Aufmahlen und Rückführen ver­ wertet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wirbelschicht­ apparat der eingangs genannten Art sowohl den Anteil an Agglomeraten er­ heblich herabzusetzen als auch das Anbacken des Produktes und insbesondere das Verstopfen der Öffnungen im Anströmboden wesentlich zu verringern. Die Erfindung soll außerdem durch ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Umrüsten bekannter Wirbelschichtapparate realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnungen im Boden durch im wesentlichen horizontale Teller abgedeckt sind, die ober­ halb des Bodens und im Abstand zu diesem liegen und eine, zumindest im Mittel, zum Produktauslauf gerichtete Strömungscharakteristik haben.

Erfindungsgemäß ist der Anströmboden daher mit Tellerdüsen ausgestattet, die jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik das Fluidisierungsgas be­ vorzugt in Richtung des Produktauslaufs strömen lassen. Die die Öffnungen im Anströmboden bedeckenden Teller verhindern ein Verstopfen der Öffnungen. Das Wachstum von in vorhergehenden Verfahrensstufen erzeugten Agglomeraten wird vermindert. Ein Anwachsen dieser größeren Teilchen, wie Klumpen und Schülpen, durch Einrollen von Produktabrieb tritt nur noch in sehr be­ grenztem Umfang auf, da die Verweilzeit größerer Produktpartikel in der Wirbelschicht stark herabgesetzt wird. Andererseits wird aufgrund der kürzeren Verweilzeit auch die Neubildung von Agglomeraten erheblich herab­ gesetzt.

Die Erfindung läßt sich sowohl für Anströmböden mit als auch ohne Vibra­ tionsförderung einsetzen. Auch ohne Vibrationsförderung werden die aus vorgeschalteten Verfahrensstufen eingebrachten Agglomerate rasch zum Pro­ duktauslauf transportiert. Da sie bei der erfindungsgemäß erreichten geringen Verweilzeit nicht wesentlich anwachsen können, werden sie in aus­ reichendem Maße fluidisiert und mit dem übrigen Produktstrom ausgetragen.

Bestehende Anlagen können erfindungsgemäß auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise durch Änderungen an den Tellerdüsen umgerüstet wer­ den, indem ein Ausströmen von Fluidisierungsgas in vom Produktauslauf weg­ führende Richtungen verhindert wird. Diese Änderung der Strömungscharakte­ ristik kann dabei auf unterschiedliche konstruktive Weise erfolgen. Es ist nicht notwendig, daß sämtliche Anteile des Fluidisierungsgases genau in Richtung auf den Produktauslaß hin ausströmen. Es reicht aus, wenn die austretenden Strömungen im Mittel auf den Produktauslauf gerichtet sind.

Die auf Dauer gleichmäßige Verteilung des Fluidisierungsgases über dem Anströmboden erlaubt ein Absenken der benötigten Mengen an Fluidisierungs­ gas und Heizenergie. Außerdem kann der Trockner bei Produktionsende ohne Reinigungsaufwand vollständig entleert werden.

Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der vom Produktauslauf abgewandten Hälfte des Spalts zwischen dem Teller und dem Boden mit einem Körper ausge­ füllt und damit geschlossen. Insbesondere ist dabei der Spalt am ent­ sprechenden Teil des Tellerumfangs geschlossen, so daß der Füllkörper mit dem Tellerrand bündig abschließt. Es existieren keine Nischen und Spalten in diesem Bereich, die das Anbacken der klebrigen Partikel begünstigen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der entsprechende Teil des Spaltes zwischen dem Teller und dem Boden durch ein Blech ausgefüllt, daß vorzugsweise mit dem Befestigungselement für den Teller in seiner Lage fixiert ist.

Vorhandene Böden mit Tellerdüsen können auf einfache Weise umgerüstet wer­ den, indem die zwischen Teller und Boden angebrachten Distanzscheiben durch diese Bleche ersetzt werden, die einen Teil des Querschnittes der Düsen­ spalte verschließen.

Insbesondere hat das Blech die Form eines Halbkreises.

Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wirbelschichtapparates ist die Reini­ gung des Anströmbodens nur noch in relativ großen Zeitabständen notwendig. Bei den im industriellen Maßstab eingesetzten Wirbelschichtapparaten muß dazu der Anströmboden vom Reinigungspersonal betreten werden. Ein Verbiegen der Düsenteller und ein Deformieren ihrer Befestigungen mit der Folge un­ regelmäßiger Spaltbreiten und einer ungleichmäßigen Luftverteilung läßt sich vermeiden, wenn das Blech zwischen dem Anströmboden und den Teller eine in den nicht ausgefüllten Teil des Spalts ragende Zunge aufweist, deren Dicke gleich der Blechstärke ist. Die Zunge stützt den Teller im Bereich des Luftaustrittsspaltes gegenüber mechanischen Belastungen.

Die Erfindung besteht weiterhin in der Verwendung des genannten Wirbel­ schichtapparats zum Trocknen und/oder Kühlen von klebrigen und zur Agglo­ meratbildung neigenden Granulaten, insbesondere von wasch- und reinigungs­ aktiven Granulaten. Diese Granulate neigen aufgrund ihres Tensidgehaltes besonders stark zur Agglomeratbildung und zum Anbacken.

Der erfindungsgemäße Wirbelschichtapparat ist besonders geeignet zum Trocknen und/oder Kühlen von Granulaten, die eine nicht-tensidische Flüssig­ komponente und Tenside bzw. Tensidgemische aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen, amphoteren und kationischen Tenside, vorzugsweise Anionten­ side, insbesondere Fettalkylsulfate, C9-C13-Alkylbenzolsulfonate und Sulfo­ fettsäuremethylester, und/oder Niotenside, insbesondere flüssige ethoxy­ lierte Fettalkohole mit 2 bis 8 Ethylenoxidgruppen pro Mol Alkohol, ent­ halten.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Verwendung des genannten Wirbelschicht­ apparats wird er zum Trocknen und/oder Kühlen von verdichteten Granulaten benutzt, die in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden und die aus einem Vorgemisch durch Extrusion und Zerteilung des extrudierten Strangs auf die gewünschte Granulatdimension hergestellt worden sind. Derartige Granulate werden zum Beispiel in der WO 91/02047 näher beschrieben. Die Granulate werden aus homogenen Vorgemischen unter Zusatz eines Plastifi­ zier- und/oder Gleitmittels über Lochformen mit Öffnungsweiten der vorbe­ stimmten Granulatdimension bei hohen Drücken zwischen 25 und 200 bar strangförmig verpreßt. Der Strang wird nach Austritt aus der Lochform mittels einer Schneidevorrichtung auf die vorbestimmte Granulatdimension zugeschnitten. Nach einer Abrundung der Kanten in einem Rondiergerät wer­ den die Granulate in einem Wirbelschichttrockner auf den gewünschten Rest­ wassergehalt eingestellt. Danach kann eine Kühlung der Granulate im Wir­ belschichtapparat erfolgen.

Der erfindungsgemäße Wirbelschichtapparat läßt sich besonders vorteilhaft in diesem Verfahren einsetzen. Die dem Wirbelschichttrockner zugeführten verrundeten Extrudate enthalten nämlich einen Anteil von größeren, in den vorhergehenden Verfahrensstufen entstandene Agglomerate in Form von Klumpen und Schülpen. In dem Verfahren ist es besonders wichtig, daß die in den Wirbelschichttrockner eingebrachten Agglomerate nicht noch weiter an­ wachsen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, die einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Anströmboden mit einer Tellerdüse in perspektivischer Darstellung zeigt. Der Boden wurde entsprechend der Erfindung umgerüstet. Ein Teller 1 ist auf dem Anström­ boden 2 mit einer Schraube 3 befestigt. Der Anströmboden 2 hat unterhalb des Tellers 1 zwei halbringförmige Öffnungen 4, von denen die eine Öffnung 4 in Fig. 1 erkennbar ist. Die andere Öffnung wird durch ein zwischen dem Anströmboden 2 und dem Teller 1 liegendes Formblech 5 abgedeckt. Das Form­ blech 5 wird von der gleichen Schraube 3 gehalten und vom Teller 1 gegen den Anströmboden gepreßt. Es hat die Form eines Halbkreises mit einer ra­ dial nach außen ragenden Zunge 6.

Das Formblech 5 erfüllt drei Aufgaben. Zum einen dient es als Distanz­ stück, um einen festen Abstand des Tellers 1 vom Anströmboden 2 zu gewähr­ leisten. Im Fall der genannten Nachrüstung des Anströmbodens deckt der halbkreisförmige Teil des Formblechs zum anderen die halbringförmige, in Fig. 1 nicht sichtbare Öffnung im Anströmboden ab. Ein neu angefertigter Boden würde natürlich nur die in Fig. 1 sichtbare halbringförmige Öffnung, nicht aber die abgedeckte Öffnung aufweisen. In beiden Fällen wird das gleiche Formblech eingesetzt, um den Spalt vor Anbackungen und vor Ver­ stopfung zu schützen. Die dritte Aufgabe des Formblechs besteht in der mechanischen Stabilisierung des Tellers und der Schraube 3 durch die Zunge 6.

Im Betrieb tritt die Fluidisierungsluft in Richtung der Pfeile 7 aus dem durch den Teller 1 und dem Anströmboden 2 gebildeten Spalt aus. Die Resul­ tierende der Strömungen zeigt in etwa auf den in Fig. 1 nicht darge­ stellten Produktauslauf.

Zum Umrüsten bestehender Anlagen ist das bei bekannten Anströmboden zwischen dem Teller 1 und dem Anströmboden 2 vorgesehene Distanzstück zu entfernen und das Formblech 5 an dessen Stelle zu setzen. Es wird so ausge­ richtet, daß die Zunge 6 in Richtung auf den Produktauslauf zeigt. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Zunge 6 jedes Formblechs 5 exakt in diese Richtung ausgerichtet ist, solange sichergestellt ist, daß die aus den Tellerdüsen austretenden Strömungen im Mittel auf den Produktauslauf ge­ richtet sind. Zum Beispiel kann ein zickzack- oder mäanderförmiges Strömungsfeld über dem Anströmboden vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die beim Anfahren des Wirbelschichtapparats eingespeisten Granulate vom Zulauf direkt zum Auslauf ohne ausreichende Verweilzeit durchschießen.

Bezugszeichenliste

1 Teller
2 Anströmboden
3 Schraube
4 Öffnung
5 Formblech
6 Zunge
7 Pfeile

Claims (9)

1. Wirbelschichtapparat für Produkte mit starker Agglomerationsneigung, der einen im wesentlichen horizontalen Boden (2) sowie einen Einlaß und einen Auslaß für das Produkt (Produktauslauf) aufweist, wobei im Betrieb das Fluidisierungsgas von unten durch Öffnungen (4) im Boden (2) nach oben strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4) im Boden (2) durch im wesentlichen horizontale Teller (1) abgedeckt sind, die oberhalb des Bodens (2) und im Abstand zu diesem liegen (Tellerdüsen) und eine, zumindest im Mittel, zum Pro­ duktauslauf gerichtete Strömungscharakteristik haben.

2. Wirbelschichtapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der vom Produktauslauf abgewandten Hälfte des Spalts zwischen dem Teller (1) und dem Boden (2) mit einem Körper (5) ausgefüllt und damit geschlossen ist.

3. Wirbelschichtapparat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt am entsprechenden Teil des Tellerumfangs geschlossen ist.

4. Wirbelschichtapparat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entsprechende Teil des Spaltes durch ein Blech (5) ausgefüllt ist, das vorzugsweise mit dem Befestigungselement (3) für den Teller (1) in seiner Lage fixiert ist.

5. Wirbelschichtapparat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (5) die Form eines Halbkreises hat.

6. Wirbelschichtapparat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (5) eine in den nicht ausgefüllten Teil des Spalts ragen­ de Zunge (6) aufweist, deren Dicke gleich der Blechstärke ist.

7. Verwendung des Wirbelschichtapparats nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Trocknen und/oder Kühlen von klebrigen und zur Agglo­ meratbildung neigenden Granulaten, insbesondere von wasch- und reini­ gungsaktiven Granulaten.

8. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate eine nicht-tensidische Flüssigkomponente und Tenside bzw. Tensidgemische aus der Gruppe der anionischen, nichtionischen, amphoteren und kationischen Tenside, vorzugsweise Aniontenside, insbe­ sondere Fettalkylsulfate, C9-C13-Alkylbenzolsulfonate und Sulfofett­ säuremethylester, und/oder Niotenside, insbesondere flüssige ethoxy­ lierte Fettalkohole mit 2 bis 8 Ethylenoxidgruppen pro Mol Alkohol, enthalten.

9. Verwendung des Wirbelschichtapparats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Trocknen und/oder Kühlen von verdichteten Granulaten, die in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden und die aus einem Vorgemisch durch Extrusion und Zerteilung des extrudierten Strangs auf die ge­ wünschte Granulatdimension hergestellt worden sind.