DE743156C - Verfahren und Vorrichtung zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasfoermigen Mitteln - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasfoermigen Mitteln

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DE743156C
DE743156C DEI69482D DEI0069482D DE743156C DE 743156 C DE743156 C DE 743156C DE I69482 D DEI69482 D DE I69482D DE I0069482 D DEI0069482 D DE I0069482D DE 743156 C DE743156 C DE 743156C
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Dr-Ing Alfred Haltmeier
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/24Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by shooting or throwing the materials, e.g. after which the materials are subject to impact
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/14Evaporating with heated gases or vapours or liquids in contact with the liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/10Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it
    • F26B3/12Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour carrying the materials or objects to be dried with it in the form of a spray, i.e. sprayed or dispersed emulsions or suspensions

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasförmigen Mitteln Bei den bekannten Verfahren zur Behandlung zerstäubter Stoffe mit gasförmigen Mitteln sinkt das zerstäubte Gut in einem großen. meist hohen Behandlungsraum, in welehem sich das zur Bchandlung dienende Mittel mit rclativ geringer Strömungsgeschwindigkeit in Bewegung befindet, herab. Die Behandlungszeit der bei der Zerstäubung entstehenden ungleichen Teilchen hängt dabei von deren (röße ab. und zwar in der \Veise, daß die schwereren Teilchen. die schneller zu Boden sinken, fliiher der Behandlung entzogen werden als die leichteren Teilchen welche finger in der Schwebe bleiben.
  • Es sind weiter Vorrichtungen zur Behandlung zerstäubter Stoffe mit gasförmigen Mittcln bekannt bei denen das Behandlungsmittel vom Mantel z. B. durch Schlitze in tangentialer Richtung in den Behandlungsraum eintritt und in der MItte des Bodeus abgeführt wird, während der zerstäubte Stoff von einer in der Achse des Behandlungsraumes angeordneten Zerstäubungsstelle im wesentlichen in waagerechter Richtung scheibenförmig ausgeschleudert wird. Da diese Vorrichtungen einen verhältnismäßig hohen Behandl ungsraum aufnveisen, ergibt sich zwangsläufig eine im wesentlichen steil abwärts gerichtete Strömung, die zur Folge hat, daß die zerstäubten Teilchen um so schneller der Behandlung entzogen werden, je schwerer sie sind. obwohl dicse schwereren Teilchen an sich eine längere Behandlungsdauer benötigen als die leichteren Teilchen, die länger in der Schwebe bleiben und infolgedessen zu langc der Einwirkung des Behandlungsmittels ausgesetzt Aus der Literatur ist auch noch eine Ausführungsform einer- Trocknungsvorrichtung bekanntgeworden, bei der in einem relativ flachen Beliandlungsraum das Trocknungsmittel am oberen Rand des Raumes eingeführt wird. Die Strömungsverhältnisse sind jedoch bei dieser Vorrichtung nicht weniger ungunstig als bei den hohen Behandlungsraumen, denn die Eintristsotfungen für das Behandlungsmittel und die unmittelbar lotrecht unter der Zersiäubungsvorrichtung liegende Austriusäffnung weisen einen beträchtlichen Höhenunterschied iaut. so daß sich eine spiralige. schräg nach abwärts gerichtete Bahn des Behandlungsmittels ausbildet, die eine Sichtung dcs zu bechandeinden Gutes in schwerer Teilchen. die schnell nach außen abgeschleudert werden. und in leichtere Teilchen, die länger in der Schwebe bleiben, bewirkt.
  • Bei den in der Technilt vorkommenden physikalischen und chemischen Behandlungsarten zerstäubter Stoffe mit gasförmigen Mitteln. wie z. B. beim Trocknen Verdampfen, Erhitzen, Kühlen, Erstarren Krisrtallisieren, Entgasen, Verbrennen. Cracken. Hydrieren usw., benötigen doch stets die größeren Teilchen infolge ihrer größeren Masse sowie relativ zu dieser geringeren Oberfläche eine längere und intensivere Belmndlung als die kleineren und leichteren Teilchen. Weitere Nachteile der bisherigen Arbeitsweisen folgen aus den relativ langen Behandlungszeiten. welche durch das langsame Absinken der zerstäubten Teilchen in dem Behandlungsraum gegeben sind. tOm Beschädigungen des emp tindlichen Gutes infolge der langdauernden Einwirkung des Behandlungsmittels zu vermeiden. können nur geringe Behandlungsintensitäten in Anwendung- gebracht werden. Im Falle der Trocknung zerstäubter. temperaturempfindlicher güter bedeutet dieses den grundsätzlichen Verzicht auf die Anwendung hoher Temperaturen des Trockenmittels. Für die wirtschaftlichkeit der Behandlung empfindlichcr Stoffe ist die durch das bisherige Arbeitsvertabren crzwungene Beschränkung auf geringe Behandlungsintensitäten von einschneidender Bedeutung. da sie nicht nur die Erzielung großer Leistungen auf kleinem Raum möglich macht. sondern vor allem die für den Energieverbrauch maßgebende ausllutzbare Intersitätsspanne, im Falle der Trocknung die ausnutzbare Temperaturspanne des Trockenmittels, verkleinert.
  • Die angeführten Mängel der bisherigen Behandlungsverfahren zerstäubter Stoffe werden durch das neuc Verfahren in weitgehendem Maße beseitigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur kurzzeigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasförmigen Mitteln, insbesoudere zum Trocknen. wobei die zu behandelnden Stoffe zentrifugal von einer Zerstäubungsstelle im wesentlichen in waagerechter R Richtung scheibenförmig ausgeschludert werden tiitd das Behandlungsmittel vom Mantel der Vorrichtung her zugeführt wird, des gasförmigen Behandlungsmittels mit vorzugsweise spiraliger Strömungsoahn nach einem etwa in gleicher Höhe mit den Lintrittsöffnungen gelegenen Abschnitt der Mittelachse des Behandlungsraumes gerichtet ist. innerhalb dessen sich die Zerstäubungsstelle befindet, wobei eine asialc Abführung des Behandlungsmittels erfolgt. Erfindungsgemäß werden diese so gewählt, daß die radiale Komponente der auf eine in halber Wegelänge des radial gemessenen Strömungsweges um die Wirbelachse gedachten Zylinderfiäche a-a in Abb. I bezogenen rechnerischen Strömungsgeschwindigkeit gleich oder größer als 1 m/Sek. ist.
  • Der bei dem neuen Verfahren angewandte zentripetale Flachwirbel von großer Strömungsgeschwindigkeit bedingt wesentlich kürzere Behandlungszeiten des zerstäubten Gutes als sie bisher üblich waren. Kurze Behandlungszeiten gestatten die Anwendeung großer Behandlungsintensitätcn. im Falle der Trocknung die Anwendung wesentlich höherer Temperaturen der Troclienluft als bisher, olme daß empfindliche Güter durch die Behandlung Schaden nehmen. Diese Eigenschaft des neuen Verfahrens, höhere Behandlungsintensitäten auch bei empfindlichen Gütern zuzulassen, gibt nicht nur die Möglichkeit. sehr große Leistungen auf kleinem Raum zu erzielen. sonden ermöglicht auch die Ausnutztitig erheblich größerer Intensitätsspannen des Behandlungsmittels als bisher.
  • Ein Beispiel aus der Trocknungstechnik zeigt die Bedeutung der ausnutzbaren Intensitätsspanne für die wirtschaftlichkeit der Behandlung. Der temperaturempfindliche Farbstoff Lithopone, darf bei seiner Trockonung nicht über eine Temperatur von höchstens 120' erhitzt werden, da sonst eine Qualitiätsverschlechterung eintritt. Bei der Zerstäbuungstrocknung nach dem neuen Verfahren können jedoch, wie Versuche gezeigt haben, unbedenklich Trockenlufttemperaturen von 6co C und höher angewandt werden. Innerhalb des Trockenraumes tritt infolge der bei dem neuen Verfahren außerordentlich gmlstigell Wärmeübertragung in weniger als einer Sekunde eine Absenkung der Temperatur des Trockenmittels von 6oo- auf 100 ein. Vo£i der Wärmemenge, welche dem Trockenmittel bei seiner Erhitzung auf 600 mitgeteilt wurde. werden hierbei etwa :/,. oder 8300 zur Trocknung ausgenutzt, während bei dem bisherigen Verfahren mit seiner wesendich längeren Linwirkungszeit der Trockenluft auf die ze stäubten temperaturempfindlichen Lithopon teilchen Trockenlkufttemperaturen von hächstens 200 C zulässig sind, die bei der aus Die Behandlung des von der Zerstäubungsstelle zentrifugal ausgeschleuderten Gutes findet erfindungsgemäß zuerst im Gegenstrom mit dem Behandlungsmittel statt. In dieser Phase der Behandlung ist die Behandlungsintensität infolge der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Gut und Behandlungsmittel und infolge der großen Aktivität der peripheren Schichten des Behandlungsmittels, in welche die zerstäubten Teilchen gegen Ende ihres zentrifugalen Weges gelangen, sehr groß.
  • Wenn die kinetische Energie, welche den Teilchen bei der Zerstäubung mitgeteilt wurde, aufgezehrt ist, werden sie von der zentripetalen Wirbelströmung des Behandlungsmitteils zur Umkehr gezwungen und mitgerissen Nun beginnt die Gleichstromphase des Vorganges, innerhalb welcher die Behandlungsintensität in schneller Abnahthe begriffen ist.
  • Da die Empfindlichkeit vieler Stoffe gegen Ende der Behandlung, im Falle der Trocknung bei Annäherung an den Trockenzustand, größer wird, ist die schonende Behandlung mit schnell abnehmender Intensität, - wie sie in der zweiten Phase des neuen Vferfahrens erfolgt, von großem Vorteil.
  • Eine wichtige Vorbedingung für die außerordentlich schnelle Durchführung des Trokkenvorganges nach dem neuen Verfahren ist die den naturgesetzlichen Erfordernissen angepaßte unterschiedliche Behandlung der bei der Zerstäubung gebildeten ungleichen Gutteilchen. Die schwereren unter diesen Teilchen behalten infolge ihrer größeren Maße und der im Vergleich hierzu kleinen Oberdäche länger ihre zentrifugale Geschwindigkeit und dringen weiter in die hochaktiven peripheren Schichten der Strömung des Behandlungsmittels ein als die leichteren Teilchen. Infolgedessen unterliegen sie leiner längeren und vor allem intensiveren Behandlung als die leichteren Teichen, die von der ihnen entgegenkonimenden Strömung des Behandlungsmittels schon früher zur Umkehr gezwungen werden, so daß sie die hochaktiven äußeren Wirbelschichten des Behandlungsmittels überhaupt nicht mehr erreichen. Diese überaus günstige Abstufung der Behandlungsintensität und -dauer sichert jedem Teilchen die seiner Größe entsprechende Behandlung und beseitigt den Hauptnachteil der bisherigen Verfahren, die Überbehandlung der leichten Teilchen bei gleichzeitiger Untcrbehandlung der schweren.
  • Die zur erfindungsgemäßen Behandlung erforderliche zentripetale Flachströmung des Behandlungsmittels wird zweckmäßig so hergestellt, daß in einem zylindrischen oder mehreckigen Behandlungvzaum, in dessen Mittelachse die Zerstäubi::ngsvorrichtung für das zu behandelnde Gut angeordnet ist, während das zur Behandlung dienende gasförmige Mittel durch Schlitze im Mantel in den Behandlungsraum vorzugsweise in tangen.ialerRichtung eintritt und durch eine in der Mittelachse angeordnete Austrittsöffnung den Behandlungsraum wieder verläßt, die Austrittsöffnung in einem Abstand von der Zerstäubungsstelle angeordnet ist, der kleiner ist als die halbe Höhe des Behandlungsraumes, nvährend die Einströmsehlitze sich über mindestens ein Drittel der Höhe des Behandlungsraumes erstrecken und mit ihren Unterkanten etwa in gleicher Höhe mit der Austrittsöffnung liegen. Der Boden des Behandlungsraumes ist erfindungsgemäß mit Aussparungen versehen, die dafür sorgen, daß zu Boden sinkende Gutteilchen sofort der Einwirkung des Behandlungsmittels entzogen werden. Unterhalb der Bodenaussparungen befindet sich ein Auffangraum für die durchfallenden Gutteilchen.
  • In der beiliegenden Abbildung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise dargestellt. Das zu behandelnde Gut wird von der Schnecke 1 der Zerstäubungsstelle 2 zugedrückt, wo es durch ein Zerstäubungsntfttel, das durch die Leitung 3 zuströmt, zerstäubt und zentrifugal ausgeschleudert wird. Das zur Behandlung dienende Mittel, z. B. Luft, wird durch Brenner erhitzt und durch die tangentialen Zuführungsstutzen 4 in den Behandlungsraum eingeführt, in welchem es im wesentlichen in ebener, zentripetaler Strömung mit spiraliger Strömungsbahn auf die Zerstäubungsstelle 2 zuströmt, da sich in vergleichsweise geringem Abstand von derselben die Austrittsöffnung 5 für das Behandlungemittel befindet Das gebrauchte Behandlungsmittel verläßt den Behandlungsraum durch die Öffnung 5, den Trichter 6 und das Abführungsrohr 7. Die von der Strömung im Behandlungsraum mitgerissenen Teilchen werden zum Teil in dem unter dem Trichter 6 liegenden raum, der infolge der Rotation der Strömung als Abscheider wirkt, ausgeschieden. Die Abscheidung der noch weiter mitgeführten Gutteilehen erfolgt in nachgeschalteten Abscheidern. Der Boden 8 des Behandlungsraumes ist mit Aussparungen versehen, durch welche Teilchen, die in dem Behandlungsraum zu Boden sinken, hindurchfallen und damit der weiteren Einwirkung des Behandlungsmittels entzogen werden.
  • Diese letztgenannten Teilchen fließen durch den Spalt 9 zwischen dem inneren Trichter 6 und dem äußeren Trichter 10 hindurch und vereinigen sich mit den unterhalb des Trichters 6 ausgeschiedenen Teilchen. Der Stutzen I I dient zur Abführung des fertig behandelten Gutes.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasförmigen Mitteln, insbesondere zum Trocknen, wobei die zu behandelnden Stoffe zentrifugal von einer Zerstäubungsstelle im wesentlichen in waagerechter Richtung scheibenförmig ausgeschleudert werden und das Behandlungsmittel vom Mantel der Vorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im ganzen waagerechte Strömung der Hauptmenge des gasförmigen Behandlungsmittels mit vorzugsweise spiraliger Strämungsbahn nach einem etwa in gleicher Höhe mit den Eintrittsöffnungen gelegenen Abschnitt der Mittelachse des Behandlungsraumes gerichtet ist, innerhalb dessen sich die Zerstäubungsstelle befindet und wobei eine axiale Abführung des Behandlungsmittels erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Komponente der auf eine in halber Weglänge des radial gemessenen Strömung weges um die Wirbelachse gedachten Zylinderfläche (a-a) in Abb. I bezogenen Strömungsgeschwindigkeit des Behandlungsmittels gleich oder größer als 1 m/Sek. ist.
  3. - Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2, bestehend aus einem zylindrischen oder mehreckigen Behandlungsraum, in dessen Mittelachse die Zerstäubungsvorrichtung für das zu behandelnde Gut angeordnet ist, während das zur Behandlung dienende gasförmige Mittel durch Schiitze im Mantel in den Behandlungsrautn vor zugsweise in tangentialer Richtung eintritt und diesen durch eine in der Mittelachse angeordnete Austrittsöftnung : weder verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Austrittsöffnung von der Zerstäubungsstelle höchstens halb so groß ist wie die Höhe des Behandlungsraumes, die ihrerseits den dritten Teil von dessen Durchmesser nicht übertrifft. während die Einströmöffnungen sich über mindestens den dritten Teil der Höde des Behandlungsraumes erstrecken un dmit ih ren Unterkanten etwa in gleicher Höhe mit der zentralen Austrittsöffnung liegen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behandlungsraumes mit Aussparungen versehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich unmittelbar unter dem Behandlungsraum ein Auffangraum für das behandelte Gut befindet.
    Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteiteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht bezogen worden: deutsche Patentschrift ............ Nr. 512 795; britische ......................... 279 544; schweizerische - 6 - 126 18,
DEI69482D 1941-04-25 1941-04-25 Verfahren und Vorrichtung zur kurzzeitigen Behandlung empfindlicher Stoffe mit gasfoermigen Mitteln Expired DE743156C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0460587A1 (de) * 1990-06-05 1991-12-11 Forschungszentrum Jülich Gmbh Vorrichtung zur Trocknung von Schlamm

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB279544A (en) * 1926-07-27 1927-10-27 James Arthur Reavell Improvements in or relating to a method of and means for separating solids or semi-solids from liquids by drying or concentrating
CH126187A (de) * 1926-05-10 1928-06-01 Niro Atomizer As Verfahren und Apparat zum Abdämpfen von Flüssigkeiten.
DE512795C (de) * 1926-05-10 1930-11-17 Niro As Vorrichtung zum Trocknen verstaeubter Fluessigkeiten durch heisse Gase

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