DE69311495T2

DE69311495T2 - Trennung von Teilchen und Trockner

Info

Publication number: DE69311495T2
Application number: DE69311495T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Clive Grimwood; Geoffrey Luther Grimwood
Original assignee: Thomas Broadbent and Sons Ltd
Current assignee: Thomas Broadbent and Sons Ltd
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2013-10-01
Also published as: EP0594315B1; JPH06281325A; DE69311495D1; US5460717A; GB9221956D0; EP0594315A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden und Trocknen von partikelförmigen Partikeln aus einem Schlamm.
Die Abscheidung von feinen partikelförmigen Feststoffen aus Flüssigkeiten zur Erzeugung von vollkommen trockenen Feststoffen erfordert gewöhnlich zwei Abscheidungsstufen. In der ersten Stufe wird der Großteil der Flüssigkeit durch mechanische Abscheidungsverfahren unter Verwendung mehrerer Abscheider nach dem Stand der Technik entfernt. Wenn dadurch soviel Flüssigkeit wie praktisch möglich entfernt wurde, dann werden die Feststoffe plus der Restflüssigkeit aus dem ersten Abscheider entleert und in einen zweiten Behälter übertragen. In dieser zweiten Phase werden die teilgetrockneten Feststoffe mit Wärme unter dem notwendigen Druck beaufschlagt, damit die restliche Flüssigkeit verdampfen kann. Es gibt zwar eine Reihe verschiedener Kombinationen von Geräten, um aijf diese Weise trockene oder nahezu trockene Feststoffe zu erzeugen, sie unterliegen jedoch alle Beschränkungen, wie beispielsweise den folgenden:
1. Die teiltrockenen Feststoffe müssen am Ende der ersten Stufe aus einem Ausrüstungsteil herausgenommen und zu einem anderen transportiert werden. Dies hat die folgenden Nachteile: (a) der Prozeß ist zeitaufwendig; (b) die Feststoffe können kontaminiert werden; (c) die Methode ist mit toxischen Feststoffen oder Flüssigkeiten nicht akzeptabel, und (d) der Prozeß ist schwierig, wenn die Abscheidung unter Druck, Vakuum oder einem Inertgasmantel ablaufen muß.
2. In der ersten Stufe wird nicht wirtschaftlich die maximale Menge an Flüssigkeit entfernt. Wenn also beispielsweise die mechanische Abscheidung in der ersten Stufe ineffizient ist, dann bleibt eine größere Flüssigkeitsmenge zurück, die mit anderen Mitteln entfernt werden muß (Verdampfung, Wärmebeaufschlagung, Teilvakuum usw.), die alle zeitaufwendig sind und große Energiemengen für jede entfernte Flüssigkeitsmasseeinheit erfordern. Verdampfung, Wärme und Vakuum erfordern alle Zusatzausrüstung und, wenn die Flüssigkeit zurückgewonnen werden soll, auch zusätzliche Kondensationsausrüstung. Je mehr Flüssigkeit in der zweiten Stufe entfernt werden muß, desto größer und kostenaufwendiger ist die Ausrüstung und desto mehr Energie wird verbraucht.
Aus der DE-A-2903217 ist eine Schlammrückgewinnungsvorrichtung mit einem konusförmigen Zentrifugalabscheider bekannt, der ein hohles, nach unten konvergierendes, konusförmiges Zentrifugalabscheiderelement mit offenem Boden aufweist, bei dem ein konusförmiger Spiralschaber im Gleitkontakt mit der Innenwand des Abscheiderelementes mit einer Differentialgeschwindigkeit dazu drehbar ist. Mit der Differentialgeschwindigkeit zwischen dem Abscheiderelement und dem Schaber wird auf wirksame Weise ein Abschaben von zentrifugal abgelagerten Schlamm von der Innenwand des Abscheiderelementes erzielt und der Schlamm aus seinem offenen Boden ausgeworfen. Separat von den Abscheideelement und unterhalb des offenen Bodens des Abscheiderelenentes ist ein Schlammtrocknungstisch angeordnet, der von einem Elektromotor gedreht wird [sic *1] von dem Abscheiderelement auf die Oberseite des Tisches ausgeschiedener Schlamm wird durch Heizungselemente getrocknet, die auf der Oberseite des Tisches auf einer Seite des Abscheiderelementes angeordnet sind, aber eine solche Vorrichtung hat daher weiterhin die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik.
Es ist eine grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obengenannten mit den bekannten Methoden assoziierten Probleme zu überwinden oder wenigstens wesentlich zu mildern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Partikelabscheidung, zum Trocknen und für ein oder mehrere weitere Prozeßfunktionen bereitgestellt, umfassend:
(a) eine teilweise perforierte Zentrifugentrommel, die um eine senkrechte Achse in einer Mehrzahl von wählbaren Geschwindigkeiten drehbar ist, einschließlich einer hohen Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalwirkungen auf Material in der Trommel im wesentlichen derart sind, daß sich teilgetrocknete Feststoffe in einer im wesentlichen zylindrischen Form an der Seitenwand der Trommel sammeln, und einer niedrigen Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalwirkungen auf Material in der Trommel vernachlässigbar sind;
(b) einen Ablösemechanismus, der innerhalb der Trommel verschiebbar ist, wenn die Trommel mit der genannten geringen Geschwindigkeit gedreht wird, um Feststoffe, die sich während der Rotation mit der genannten hohen Geschwindigkeit an der Seitenwand der Trommel in der genannten, im wesentlichen zylindrischen Form angesammelt haben, zu lösen; und
(c) ein Mittel zum Erhitzen wenigstens eines Bodenteils der Trommel, an dem sich teilgetrocknete Feststoffe sammeln, wenn sie von dem Ablösemechanismus von der Seitenwand der Trommel gelöst wurden, so daß die genannten Feststoffe selbst erhitzt oder auf andere Weise bearbeitet werden, damit eventuell vorhandene Restflüssigkeit davon verdampft.
In einer Ausgestaltung umfaßt der Ablösemechanismus eine Pflügvorrichtung, die innerhalb der Trommel um eine Achse parallel zur Rotationsachse der Trommel gedreht werden kann, so daß sie in Feststoffe eindringt, die sich in der genannten zylindrischen Form angesammelt haben, und die auch in Längsrichtung von ihrer eigenen Rotationsachse verschoben werden kann, so daß sie über die Länge des genannten zylindrischen Formats vorgerückt werden kann. Die Pflügvorrichtung ist vorzugsweise auch lateral verschieblich, so daß ihre Eindringtiefe in die Feststoffe geregelt werden kann.
Die Pflügvorrichtung trägt vorteilhafterweise auch Mixerelemente, die, wenn die Pflügvorrichtung in Längsrichtung etwa über ihre volle Reichweite verschoben wurde, in Feststoffe eindringen können, die sich aufgrund des Ablösens durch den Pflug am Trommelboden gesammelt haben, um solche Feststoffe zu rühren, so daß ein maximaler Kontakt mit den erhitzten Teilen der Trommel gewährleistet wird.
Das Heizmittel kann so ausgelegt werden, daß es den Bodenteil der Trommel mit einer heißen Flüssigkeit, einem heißen Gas, mit Dampf oder mit elektrischen Heizdrähten oder mit Hilfe von elektrisch induzierten Wirbelströmen aufheizen kann. Das Heizmittel kann auch so ausgelegt werden, daß es die Pflug/Mixer-Elemente erhitzen und/oder den Feststoffen über die Pflug/Mixer-Elemente Heißluft/Gas zuführen kann.
Das untere Ende der Trommel ist vorteilhafterweise konoidal geformt, wobei dieser untere Teil der Trommel perforationsfrei ist.
Der untere Teil der Trommel kann eine selektiv verschiebbare Abdeckung aufweisen, die zwischen einer ersten, unteren Position, in der sie ein oder eine Mehrzahl von Ablauflöchern in der Trommel abdeckt, und einer zweiten, oberen Position bewegt werden kann, in der sie das genannte eine oder die Mehrzahl von Löchern freigibt, so daß Feststoffe durch es/sie auslaufen können.
Eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Vorrichtung benutzt somit Zentrifugalkraft, um die Flüssigkeit und den Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren, und ermöglicht die Durchführung der Abscheidungs- und Verdampfungsstufen in einem Gehäuse (der Zentrifugaltrommel), wodurch eine Zwischenbehandlung der oder ein Kontakt mit den Festoffe(n) und Flüssigkeiten vermieden wird. Zusätzliche Arbeitsgänge wie Feststoffwaschen, Wiederaufschlemmen unter Vakuum-, Druck- und/oder Inertgas-Ummantelungsbedingungen und andere Reaktionen sind ebenso im gleichen Gehäuse ohne einen dazwischenliegenden Kontakt mit den Feststoffen und Flüssigkeiten möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend, jedoch nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine diagrammatische Teilschnittansicht einer Ausgestaltung einer Zentrifugaltrocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die Feststoffe in der Position darstellt, die sie während der Hochgeschwindigkeitsrotation der Trocknungstrommel eingenommen haben;
Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1, wenn die Trommel steht oder mit sehr niedriger Drehzahl rotiert und die Feststoffe zum Boden der Trommel herabgefallen sind;
Fig. 3 den Betrieb einer Schaufelgruppe der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 4 eine Schnittansicht, die ein Detail der bevorzugten Trommelform darstellt;
Fig. 5 eine modifizierte Anordnung zur Erzielung einer einfacheren Bauweise;
Fig. 6 eine bevorzugte Form von Schaufel/Pflug;
Figuren 7A/7B eine modifizierte Version der Vorrichtung von Fig. 1, adaptiert zur Verwendung der Anordnungen von Fig. 5 und 6; und
Fig. 8 eine diagrammatische Draufsicht auf Aufbau und Betrieb einer modifizierten Schaufel bzw. eines modifizierten Pflugs.
In den Zeichnungen erhielten gleichartige oder äquivalente Teile in den verschiedenen Ausgestaltungen dieselben Bezugsziffern.
Die Vorrichtung von Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 1, das eine teilperforierte Trommel 2 beinhaltet, die auf einer Spindel- und Lagergehäusebaugruppe 3 montiert ist und von Riemenscheiben und Riemen 4 sowie einem Motor 5 mit veränderlicher Drehzahl (oder mit einem anderen bekannten Mittel) angetrieben wird. Ein die zu trockenden partikelförmigen Feststoffe enthaltender Schlamm fließt durch ein Zuführungsrohr 6 in die Trommel 2, die gedreht wird (gewöhnlich mit 150-750 U/min), um den Schlamm zu beschleunigen, so daß er in eine nahezu zylindrische Form (wie bei 7A gezeigt) gegen die Innenseite der Trommelwand 2 fließt. Die kleinen Perforationen 8 in der Trommelwand oder in einem Sieb 27 (siehe Fig. 4), das in der Trommel montiert ist, halten die Feststoffe fest, lassen aber Flüssigkeit in das Gehäuse 1 und somit aus einem Flüssigkeitsauslaß 9 hinausfließen. Die Drehzahl der Trommel und des Inhalts wird dann von dem Antriebsmotor 5 auf einen Höchstwert (gewöhnlich 750-2000 U/min) erhöht, um hohe Zentrifugalkräfte aufzubringen, um die maximale Flüssigkeitsmenge aus den Feststoffen zu extrahieren. Wenn der Flüssigkeitsstrom vernachlässigbar geworden ist, dann wird die Trommeldrehzahl auf einen geringen Wert (gewöhnlich 15-40 U/min) reduziert, und ein Ablösemechanismus in der Form einer Pflügvorrichtung 10 mit Mixerelementen 20 wird von einem Pflügmechanismus 11 betätigt. Der Betrieb der Pflügvorrichtung 10 läuft so ab, daß sie von der in Fig. 1 gezeigten Position über den mit einer gestrichelten Linie gezeigten Pfad 12 rotiert und verfährt, um in die teilgetrockneten Feststoffe einzudringen und sie von der Innenwand der Trommel 2 zu lösen und nach unten auf die ringförmige Bodenplatte 13 der Trommel 2 zu leiten, um eine erste Trocknungsstufe abzuschließen.
Nachdem sich die teilgetrockneten Feststoffe jetzt in der in Fig. 2 bei 7B gezeigten Position befinden, können entweder die Pflügvorrichtung 10, die Trommelbodenplatte 13 und/oder ein unterer Abschnitt 14 der Trommelwand oder eine Kombination davon erhitzt werden. Das Erhitzen dieser Teile kann auf mehrere verschiedene Weisen erfolgen. Zum Beispiel:
(i) Mit Hilfe von Rohren 15, die an der Trommel 2 und auch innerhalb der Pflügvorrichtung 10 angebracht sind, und mit Hilfe von Mixerblättern 20 zum Transportieren von Dampf, heißem Gas oder heißer Flüssigkeit, die den Rohren zugeführt wurde, durch entsprechende rotierende Durchführungen 16, die an den Rotationsmittellinien A-A, B- B montiert sind.
(ii) Durch Anbringen von Hochwiderstands-Heizleitungen 17 (gewöhnlich mineralisoliert) an der Konstruktion der Trommel und intern in der Pflügvorrichtung 10 und den Mixerblättern 20, um den Kabeln zugeleiteten elektrischen Strom durch entsprechende Schlupfringe 18 zu führen, die an den Rotationsmittellinien (A-A, B-B) montiert sind.
Ein alternatives Verfahren zum Erhitzen der Trommelbodenplatte 13 und des unteren Abschnittes 14 der Trommelwand lautet wie folgt:
(iii) Mit Hilfe eines teilweise nichtmetallischen Gehäuses 1, in dem neben den zu erhitzenden Teilen elektrische Leitungsspulen 19 montiert wurden, die variable oder wechselnde elektrische Ströme leiten, um ein magnetisches Feld zu erzeugen und Wirbeiströme zu induzieren, die in den Metallteilen der Trommel fließen und diese dabei erhitzen.
Für die zweite Stufe des Trocknens und bei erhitzten Trommelteilten und erhitzter Pflügvorrichtung wird die Trommel 2 langsam gedreht, entweder unidirektional oder vor- und rückwärts (gewöhnlich ± 5 - ± 50 U/min), wobei die Pflügvorrichtung 10 von ihrer untersten Position angehoben wird, aber so, daß die erhitzten Mixerblätter 20, die an der Unterseite der Pflügvorrichtung befestigt sind, in die Oberfläche der langsam rotierenden Feststoffe wie in Fig. 2 gezeigt eindringen. Während die Trommel gedreht und umgekehrt wird, schwingen die Pflügvorrichtung 10 und die Mixerblätter 20 kontinuierlich oder intermittierend über den in Fig. 3 gezeigten Bogen Θ und streichen über die Trommelbodenplatte 13.
Die Umkehrrotation der Trommel sowie die Bewegungen der Pflügvorrichtung und der Mixerblätter werden so koordiniert, daß das Feststoffbett in der Trommel gerührt wird, um alle Feststoffe wiederholt in Kontakt mit den erhitzten Teilen zu bringen und somit den Flüssigkeitsrest rasch zu verdampfen. Die verdampfte Flüssigkeit wird als Dampf durch einen Luft- oder Gasstrom abgeführt, der durch einen Einlaß 21 in das Gehäuse eintritt und es über einen Auslaß 22 verläßt.
Bei der Bearbeitung feiner Chemikalien, Pharmazeutika und ähnlicher Materialien werden nach Abschluß der zweiten oder letzten Trocknungsstufe die vollständig getrockneten Feststoffe von der Trommel entweder pneumatisch durch Saugung oder mit anderen bekannten Mitteln wie beispielsweise einem mechanischen Förderer abgeführt. Zum pneumatischen Abführen ist ein Saugrohr 23, das wie in Fig. 1 durch eine durchgehende Linie dargestellt positioniert ist, während beider Trocknungsstufen an dem Gehäuse 1 montiert, wobei sich das offene, untere Ende des Rohrs in der Trommel 2 befindet. Das andere, obere Ende des Rohrs ist an ein Sauggebläse, eine Vakuumpumpe oder eine ähnliche Vorrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen. Zum Extrahieren der getrockneten Feststoffe wird das Saugrohr 23, wie in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 24 dargestellt, auf die Oberfläche der Feststoffe abgesenkt, der Antriebsmotor dreht die Trommel langsam (gewöhnlich mit 5-50 U/min), die Pflügvorrichtung und die Mixerblätter werden bewegt, um die Feststoffe auf einen kreisförmigen Pfad unter dem Saugrohr abzulenken, und das Sauggebläse bzw. die Vakuumpumpe läuft, um die Feststoffe von der Trommel zu extrahieren, wobei sich das Saugrohr 23 mit der Abführung der Feststoffe weiter nach unten bewegt, um das Abführen der Feststoffe von der Trommelbodenplatte 13 zu vollenden. Die getrockneten Feststoffe werden dann mit Hilfe einer Säule, einem Zyklonabscheider oder einer anderen bekannten Vorrichtung (nicht dargestellt) zwischen der Saugvorrichtung und dem Gehäuse 1 von dem Luft/Gas- Strom getrennt. Nach dem Abführen der Feststoffe wird das Saugrohr wieder in seine ursprüngliche (durchgehende Linie) Position zurückgebracht.
Fig. 4 ist eine Teildarstellung, die eine bevorzugte Konstruktion für die Trommel 2 zeigt. Ein oberer zylindrischer Teil 25 der perforierten Trommelwand ist durch einen unperforierten, konoidal geformten Abschnitt 26 der Senkrechtabmessung X (dem senkrechten Abstand zwischen der Oberseite des Bodens der Trommel 13 und der niedrigsten Perforationsöffnung) mit der unteren Trommelplatte 13 verbunden, wobei X größer ist als Tiefe Y der teilgetrockneten Feststoffe (78) in der zweiten Trocknungsstufe. Bei einer so konstruierten Trommel sind die konoidalen und zylindrischen Abschnitte mit einem fein perforierten oder gewebten Sieb 27 ausgelegt, um die Feststoffe zurückzuhalten, wobei das Sieb von den Innenwänden der Trommel durch eine offengewebte Gaze 28 oder ein ähnliches Material beabstandet ist, um eine leichte Passage der Flüssigkeit zwischen diesem perforierten Sieb 27 und der Innenseite der zylindrischen/konoidalen Schüssel 25, 26 zuzulassen. Der zugeführte, zu vearbeitende Schlamm nimmt eine nahezu zylindrische Form (7A) ein, wobei die Trommel rotiert und eine Kraft auf den Trommelinhalt aufbringt, die ein Vielfaches der Schwerkraft beträgt. Unter diesen Bedingungen strömt die Flüssigkeit in dem konoidalen Abschnitt 26 durch die Perforationen in dem Sieb 27 durch den Raum, der durch das gewebte Gaze 28 geschaffen wird, und verläßt, unter dem Einfluß der großen aufgebrachten Zentrifugalkraft, die Trommel durch die unteren Perforationen 8 in dem zylindrischen Abschnitt 25 der Schüssel.
Wenn die Trommel dann langsam gedreht wird (gewöhnlich mit 1-10 U/min), dann wird die durch die Rotation auf den Trommelinhalt wirkende Zentrifugalkraft vernachlässigbar. Nach der Senkrechtbewegung 12 der Pflügvorrichtung 10 ist die Oberfläche der Feststoffe nahezu flach und parallel zum Boden 13 der Trommel. Dies macht es möglich, daß den Feststoffen weitere Flüssigkeit durch die Rohrleitung 6 zum Waschen (als Wiederaufschlemm-Waschen bezeichnet), für Kristallwachstum oder für andere Prozeßreaktionen zugegeben wird, bei denen Nutzen aus einem weiteren Feststoff/Flüssigkeits-Kontakt zu ziehen ist. Dieser Prozeß erfolgt bei stehender oder langsam drehender (gewöhnlich 1- U/min) Trommel und kann durch Eintauchen der Mixerblätter 20 der Pflügvorrichtung im erhitzten Zustand oder auf andere Weise in die Mischung unterstützt werden, um eine Rührwirkung zu erzeugen, ohne daß die zugegebene Flüssigkeit durch die Perforationen verlorengeht (wobei bei Abmessung X die niedrigsten Perforation oberhalb der Höhe des Reaktionsgemisches liegt). Wenn die Wiederaufschlemmungswäsche, oder ein anderer Prozeß, abgeschlossen ist, dann bewirkt eine Beschleunigung der Trommel, bei Bedarf in Kombination mit dem Einleiten von Flüssigkeit, daß die nassen Feststoffe zu der nahezu zylindrischen Form (7A) zusammenfließen. Eine zusätzliche mechanische Trocknungsstufe zum Extrahieren der zugeführten Flüssigkeit wie oben beschrieben, gefolgt von Verdampfung, kann dann angewendet und nach Bedarf wiederholt werden. Ein zusätzliches Waschsystem (als Pfropfenströmungswaschen bezeichnet) ist ebenso verfügbar, indem Waschflüssigkeit durch ein Waschrohr 56 mit Sprühdüsen 29 geführt wird, wenn sich die Trommel während der ersten Phase der Extraktion schnell dreht. Für die in Fig. 4 gezeigte bevorzugte Ausgestaltung wird, wo die radiale Dicke der Feststoffe variiert, der Abstand und/oder die Größe der Sprühdüsen 29 so eingestellt, daß die Feststoffe in dem konoidalen Abschnitt 26 eine Pfropfenwaschströmung aufnehmen, die zu ihrer radialen Dicke proportional ist.
In einer alternativen&sub1; in Fig. 5 dargestellten bevorzugten Anordnung sind die Saugrohre 23, die Pflügvorrichtung 10 und der Pflügmechanismus 11 zu einer Baugruppe kombiniert, um eine einfachere Bauweise zu erzielen. Eine den Pflügmechanismus 10 und die Mixerblätter 20 tragende Spindel 30 ist hohl und wirkt so auch als Saugrohr, wobei die Senkrechtbewegung während der Saugung durch den Betätigungsmechanismus 11 der Pflügvorrichtung realisiert wird. Das obere Ende der Hohlspindel 30 ist über einen flexiblen Schlauch 31 oder ein gleichwertiges Mittel und ein Ventil 32 an das Sauggebläse oder die Vakuumpumpe sowie an das Feststoffabführungssystem (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Pflügvorrichtung 10 und die Mixerblätter sind ebenfalls hohl, vorzugsweise hergestellt aus Hohlprofilmaterialien wie in Fig. 6 gezeigt, um eine Reihe von Öffnungen in der Pflügvorrichtung und den Mixerblättern zu erzeugen. Nach Abschluß der zweiten bzw. letzten Trocknungsphase wird die Pflügvorrichtung so weit verfahren, bis die Öffnungen 33 an oder unter der Oberfläche der getrockneten Feststoffe (7B) sind, das Ventil 32 wird geöffnet und es wird Saugdruck aufgebracht, um die Feststoffe wie oben beschrieben, aber durch die Öffnungen 33 zu extrahieren. Während des Saugens wird die Trommel langsam gedreht, und die Pflügvorrichtung wird oszilliert und in Richtung auf die Trommelbodenplatte 13 vorgefahren, bis alle Feststoffe beseitigt sind.
Während des Trocknens bietet diese Anordnung den zusätzlichen Vorteil, daß heiße Luft oder heißes Gas zugeführt wird, um die zweite Trocknungsstufe zu unterstützen. Zu diesem Zweck kann die Hohlspindel 30 über einen zweiten flexiblen Schlauch 34 und das Ventil 35 an eine Heißluft- oder Heißgasquelle wie in Fig. 5 gezeigt angeschlossen werden. Zum Unterstützen des Trocknungsprozesses der Feststoffe (7B) wird das Ventil 32 geschlossen, das Ventil 35 wird geöffnet und heiße Luft oder heißes Gas wird durch die Hohlspindel und die Öffnungen 33 der Pflügvorrichtung fließen gelassen. Die Pflügvorrichtung befindet sich in der Nähe oder unter der Oberfläche der Feststoffe (7B) und wird oszilliert, während die Trommel 8 langsam gedreht wird, um alle Feststoffe dem Heißluft- oder Heißgasstrom für eine rasche Trocknung in Stufe 2 auszusetzen.
Ein alternatives Mittel zum Ablassen der getrockneten Feststoffe, das bevorzugt wird, wenn Schüttchemikalien bearbeitet werden, ist in den Figuren 7A und 7B dargestellt. Bei dieser Anordnung hat der Trommelboden 13 eine ringförmige Form und ist über eine Antriebsscheibe 37 mit der Antriebsspindel 36 verbunden, wobei die Antriebsscheibe 37 ein oder mehrere in sie eingeschnittene Öffnungen 38 zum Ablassen getrockneter Feststoffe aufweist. Die Antriebsspindel 36 überträgt die Kraft des Antriebsmotors 5 zum Drehen der Trommel, wobei die Spindel 36 hohl ist und koaxial eine Betätigungsspindel 39 beinhaltet. Ein konisch geformter Deckel mit einem Flansch 40 ist an der Oberseite der Betätigungsspindel 39 angebracht, wobei die Betätigungsspindel mit einem bekannten Mittel (wie beispielsweise einem Druckluft- oder Hydraulikzylinder 41, einer mechanischen Schnecke und Kupplung, einem Schubantrieb usw.) gehoben und gesenkt werden kann. Wenn sich die Betätigungsspindel 39 an oder in der Nähe ihrer untersten Position befindet, wie in Fig. 7A gezeigt, dann sitzt der Außenumfang des Flansches 40 in der Mitte des Trommelbodens 13 und wird mit einem Gummiring 42 oder einem bekannten Äquivalent geschlossen, um die Öffnung(en) 38 vollständig abzudecken und zu verschließen. Andererseits wird, wenn sich die Betätigungsspindel 39 an oder in der Nähe ihrer höchsten Position befindet, wie in Fig. 7B gezeigt, der konisch geformte Deckel mit dem Flansch 40 angehoben, um die Öffnung(en) 38 freizugeben und das Ablaufen der getrockneten Feststoffe in den stationären Raum 43 unter der Trommel zuzulassen.
Bei der Durchführung der Trocknung der ersten und zweiten Stufe, beim Wiederaufschlemmungswaschen, bei der Reaktionsstufe und bei anderen Prozeßstufen ist/sind die Öffnung(en) 38 durch den Flansch 40 wie oben beschrieben verschlossen, wobei die Prozeßstufen mit Zentrifugalkraft, Wärme, Gasfluß, Vakuum- und/oder Inertgasbedingungen nach Bedarf ablaufen. Die getrockneten und verarbeiteten Feststoffe werden dann durch Anheben des Flansches 40 zum Freilegen der Öffnungen 38 ablaufen gelassen. Für diese Konfiguration wird eine komplexere Pflug-Mixerblatt- Baugruppe 10, 20 benötigt, um vier Funktionen zu erfüllen:
A. Abführen der zentrifugierten Feststoffe von der Trommelwand zum Trommelboden 13 und zum Flansch 40;
B. Oszillieren über der radialen Länge L in beiden Richtungen bei verschlossenen Öffnungen 38, um über den Trommelboden zu streichen, umfassend die Trommelplatte 13 und den Flansch 40 zum Hitzetrocknen, Misch-Rühren usw.
C. Oszillieren über der radialen Länge L mit freiliegender(n) Öffnung(en) 38, um die getrockneten Feststoffe ablaufen zu lassen; und
D. senkrechte Bewegung in Positionen oberhalb des abgesenkten Flansches 40 für Funktionen A und B und unter dem angehobenen Flansch 40 für Funktion C.
Fig. 8 zeigt in einer Draufsicht auf Abschnitt XX von Fig. 7 und in einem vergrößerten Maßstab eine Anordnung einer Pflug/Mixerblatt-Baugruppe, die die letzteren Anforderungen erfüllt, wobei dies nur eine aus einer Reihe verschiedener Bauweisen ist, die für Zentrifugaltrockner unterschiedlicher Dimensionen erforderlich sind. Die Pflug/Mixerblatt-Baugruppe 10, 20 ist im Grundriß abgewinkelt und zu den Winkeln der Trommel 25 profiliert, und der konoidale Abschnitt 26 streicht über einen Bogen Θ1 für die Funktion C, um die zentrifugierten Feststoffe von der Trommel abzuführen, und über einen Bogen Θ&sub2; für die Funktion B, um über den Trommelboden und den Flansch zu streichen. Aufgrund der abgewinkelten Form der Pflug/Mixerblatt-Baugruppe kann die Pflügvorrichtung den Außenrand des Flansches 40 passieren und eine Position unterhalb des Flansches einnehmen. Geeignete Winkel- und Übergangsschaltungen und Verriegelungselemente im Betätigungsmechanismus 11 der Pflügvorrichtung gewährleisten die erforderlichen Bewegungen der Pflug/Mixerblatt-Baugruppe.
Um das Abführen getrockneter Feststoffe zu vollenden, werden von der horizontalen Oberfläche des angehobenen Flansches 40 getragene Feststoffe entfernt, indem die Trommel intermittierend beschleunigt wird, um sie zu lösen. Während des Passierens der Feststoffe durch die Öffnungen 38 und in den stationären Raum 43 werden die Feststoffe durch ein oder mehrere Blätter 46 an der Unterseite der langsam rotierenden Antriebsscheibe 37 durch zweite Öffnungen 47 zil einem Aufnahmebehälter (nicht dargestellt) für die verarbeiteten Feststoffe gelöst und ausgeworfen.
In der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung wird der Flansch 40 zum Abführen von Feststoffen angehoben. In einer alternativen Anordnung (nicht dargestellt) kann der Flansch 40 unter der Trommelantriebsscheibe 37 so positioniert werden, daß der Flansch zum Abführen von Feststoffen abgesenkt und zum Verschließen der Trommel angehoben wird.
Mit der bevorzugten zylindrischen/konoidalen Trommel reduziert der Zentrifugaltrockner ein unwirtschaftliches Verdampfungstrocknen auf ein Minimum und ermöglicht eine Reihe verschiedener Prozesse, einschließlich Trocknen, Waschen, Wiederaufschwemmungswaschen, Reaktion und Kristallwachstum unter einer versiegelten Vakuum-, Druckund/oder Inertgasumgebung, umschlossen in einem einzelnen Gehäuse, das während aller Prozesse ungeöffnet bleibt. Die Durchführung mehrerer Prozesse in einem Gehäuse erbringt die folgenden Vorteile:
(a) Reduzierung von Verarbeitungszeit und der Kosten für die Bereitstellung von Verbindungsvorrichtungen (Rohre, Pumpen usw.) zwischen den einzelnen Ausrüstungsteilen, die sonst notwendig wären, um die mehreren Prozesse durchzuführen;
(b) Reduzieren der Gefahr von Produktkontamination; und
(c) Reduzieren der Umweltgefahren von in die Atmosphäre ausströmenden toxischen Chemikalien und Gasen.

Claims

1. Vorrichtung zur Abscheidung von Partikeln aus einem Flüssigkeits-/Feststoff-Schlamm, umfassend:

(a) eine teilweise perforierte Zentrifugentrommel (2), die um eine senkrechte Achse in einer Mehrzahl von wählbaren Geschwindigkeiten drehbar ist, einschließlich einer hohen Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalwirkungen auf Material in der Trommel im wesentlichen derart sind, daß sich teilgetrocknete Feststoffe in einer im wesentlichen zylindrischen Form an der Seitenwand der Trommel sammeln, und einer niedrigen Geschwindigkeit, bei der die Zentrifugalwirkungen auf Material in der Trommel vernachlässigbar sind;

(b) einen Ablösemechanismus (10), der innerhalb der Trommel (2) verschiebbar ist, wenn die Trommel (2) mit der genannten geringen Geschwindigkeit gedreht wird, um Feststoffe, die sich während der Rotation mit der genannten hohen Geschwindigkeit an der Seitenwand der Trommel in der genannten, im wesentlichen zylindrischen Form angesammelt haben, zu lösen; und

(c) ein Mittel (15) zum Erhitzen wenigstens eines Bodenteils der Trommel, an dem sich teilgetrocknete Feststoffe sammeln, wenn sie von dem Ablösemechanismus (10) von der Seitenwand der Trommel gelöst wurden, so daß die genannten Feststoffe selbst erhitzt oder auf andere Weise bearbeitet werden, damit eventuell vorhandene Restflüssigkeit davon verdampft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ablösemechanismus eine Pflügvorrichtung (10) umfaßt, die innerhalb der Trommel (2) um eine Achse parallel zur Rotationsachse der Trommel gedreht werden kann, so daß sie in Feststoffe eindringt, die sich in der genannten zylindrischen Form angesammelt haben, und die auch in Längsrichtung von ihrer eigenen Rotationsachse verschoben werden kann, so daß sie über die Länge des genannten zylindrischen Formats vorgerückt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Pflügvorrichtung (10) auch lateral verschieblich ist, so daß ihre Eindringtiefe in die Feststoffe geregelt werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Pflügvorrichtung (10) auch Mixerelemente (20) trägt, die, wenn die Pflügvorrichtung in Längsrichtung etwa über ihre volle Reichweite verschoben wurde, in Feststoffe eindringen können, die sich auf Grund des Ablösens durch den Pflug am Trommelboden gesammelt haben, um solche Feststoffe zu rühren, so daß beim Waschen der Feststoffe eine beträchtliche Rührwirkung erzielt und beim Trocknen der Feststoffe ein maximaler Kontakt mit den erhitzten Teilen der Trommel gewährleistet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei das Heizmittel den Bodenteil der Trommel entweder mit einer heißen Flüssigkeit, einem heißen Gas, mit Dampf oder mit elektrischen Heizdrähten oder mit Hilfe von elektrisch induzierten Wirbelströmen aufheizen kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Heizmittel auch die Pflug/Mixer-Elemente erhitzen und/oder den Feststoffen über die Pflug/Mixerelemente Heißluft/-gas zuführen kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein unterer Endabschnitt (26) der Trommel (2) konoidal geformt und dieser untere Teil der Trommel perforationsfrei ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein unterer Teil der Trommel eine selektiv verschiebbare Abdeckung (40) aufweist, die zwischen einer ersten Position, in der sie ein oder eine Mehrzahl von Ablauflöchern (38) in der Trommel abdeckt, und einer zweiten Position bewegt werden kann, in der sie das genannte eine oder die Mehrzahl von Löchern freigibt, so daß Feststoffe dadurch auslaufen können.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend ein Mittel (6) zum Zuführen von Waschflüssigkeit zu der Trommel, wenn sich diese mit niedriger Geschwindigkeit dreht, um die gelösten Feststoffe zu waschen, und ein Mittel zum Beschleunigen der Trommel auf die hohe Geschwindigkeit, um den Großteil der Waschflüssigkeit durch Zentrifugalkraft zu entfernen und die Feststoffe in die im wesentlichen zylindrische Form an der Seitenwand der Trommel zurückzubringen.