-
Verfahren zum Trocknen mit im Kreislauf geführten Trockenmitteln Trockner,
in denen das zu behandelnde Gut, z. B. eine Lösung, Emulsion, Aufschlämmung u. dgl.,
zerstäubt wird, um Trockenpulver zu gewinnen, werden bisher gewöhnlich dadurch beheizt,
daB ihnen hocherhitzte Luft von außen zugeführt wird, die imstande ist, eine entsprechende
Wassermenge aus dem Gut auszudampfen. Die im Trockenturm anzuwendende Luft wird
zweckmäßig möglichst trocken gehalten. Sie erreicht aber auch dann nur während ihres
Durchganges durch den Turm eine geringe Beladung mit Wasserdampf, weil die Linien
gleichen Wärmeinhaltes, nach denen der physikalische Vorgang im Trockner im wesentlichen
verläuft, wie das Mollier-i-x-Diagramm zeigt, nur geringe Veränderungen im absoluten
Feuchtigkeitsgehalt der Luft bringen. In der Tat beträgt die in solchen Trocknern
erreichte Beladung nur etwa 5 bis io °/o. Dies ist die Ursache eines sehr hohen
Luftbedarfs der Trockner, der gewichtsmäßig bei etwa dem 2o- bis 3ofachen der aufgetrockneten
Wassermenge liegt. Zudem läßt sich die Abluft der Trockner im allgemeinen für Heizz-,vecke
od. dgl. nicht weiterverwenden, da sie zu kalt und zur Nutzbarmachung des Wasserdampfes
durch Kondensation, wie dargelegt, mit zu wenig Wasserdampf beladen ist. Man hat
andererseits vorgeschlagen, die Trocknung nicht mit Luft, sondern mit überhitztem
Wasserdampf vorzunehmen.. Der Wärmeaufwand ist hierbei von dem der Lufttrocknung
kaum verschieden, da nur ein Teil der Überhitzungswärme des Dampfes, nicht aber
seine Niederschlagswärme, die ja weit größer ist, im Trockner nutzbar gemacht werden
kann.
-
Diese Verhältnisse ändern sich, sobald man dazu übergeht, die nötige
Wasserdampfmenge im Kreislauf zu halten, wobei ein der aufgetrockneten
Wassermenge
gleiches Gewicht aus dem Kreislauf dauernd ausgeschieden und für die Wiederüberhitzung
des kreisenden Wasserdampfes Sorge getragen wird. Dem überhitzer braucht man dabei,
von Wärmeverlusten abgesehen, nur soviel Wärme zuzuführen, wie der Ausdampfung entspricht.
Hiermit geht .der Wärmeaufwand des Trocknungsvorganges ungefähr auf den dritten
Teil des bei Trocknung mit Warmluft erforderlichen zurück. Durch das geschilderte
Verfahren wird jedoch den Anforderungen introckentecbnischerHinsicht nicht voll
Genüge geleistet. Soll nämlich empfindliches Trockengut bei ebenso niedrigen Temperaturen
behaii-delt werden wie bei der Warmlufttrocknung, so müß der Wasserdampf unter Vakuum
umlaufen. Die Apparatur muß daher druckfest ausgebildet sein, was sie wesentlich
verteuert.
-
Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch beseitigen, daß
ein anderer Dampf als der aus dem zu trocknenden Stoff entwickelte oder ein Gemisch
von Dämpfen im Kreislauf gehalten wird.
-
Die Überhitzungswärme überhitzten Wasserdampfes ist kaum größer als
die Erhitzungswärme eines gleichen Volumens Luft von .der Sattdampftemperatur beim
betreffenden Druck auf die Temperatur des überhitzten Dampfes. Dagegen besitzen
unter gleichen Bedingungen aromatische oder gesättigte aliphatische Köhlenwässerstöffe,
z. B. Benzol oder Pentan, Hexan, Heptan od. dgl., eine verhältnismäßig sehr hohe
spezifische Wärme, so daß zur Abgabe einer gleichen Überhitzungswärmemenge im Trockenturm
erfindungsgemäß ein wesentlich kleineres Volumen von Gemischdämpfen, z. B: nur ein
Sechstel, umgewälzt zu werden braucht, als dies bei Luft nötig ist.
-
Für die Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich besonders
solche Stoffe und Stoffgemische, die im Gemisch mit dem aufzutrocknenden. Stoff
bei ,gegebener Temperatur in der Dampfphase eine wesentlich veränderte Zusammensetzung
gegenüber der zugehörigen Flüssigphase haben, vorzugsweise eine an Dampf .des aufzutrocknenden
Stoffes reichere Zusammensetzung.
-
Aus einem solchen als Trockenmittel im Kreislauf geführten Dampf oder
Dampfgemisch eines oder ' mehrerei# dieser Stoffe wird der aus dem Trockenraum mitgeführte
aufzutrocknende Stoff, z. B. Wasser, ganz oder teilkesse abgeschieden, z. B. durch
Kondensation. Diese Abscheidung wird zweckmäßig so geleitet; daß aus dem Kreislauf
die Menge des aufzutrocknenden Stoffes herausgenommen wird, die im Trockenraum aufgenommen
wurde. Das auf diese Weise regenerierte Trockenmittel wird danach wieder erhitzt
-und in den Kreislauf zurückgeführt.
-
Wärmewirtschaftlich betrachtet kann' man mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ebenso arbeiten wie mit dem bekannten Kreislauf überhitzten Wasserdampfes,
jedoch mit dem Vorteil, .daß bei niedrigeren Trocknungstemperaturen ohne Anwendung
von Vakuum gearbeitet werden kann. Da .der Gesamtdruck der Dämpfe und ihr spezifisches
Volumen auf ähnliche Werte eingestellt werden können, "vie sie beider bekannten
Arbeitsweise mit Luft gegeben sind, kann trocknungstechnisch ebenso günstig wie
mit Luft gearbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also, die wärmetechnischen
Vorteile des Arbeitens mit Dampf und die trocknungstechnischen des Arbeitens mit
Luft zu verbinden.
-
Man kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch mehrstufig durchführen,
indem man mehrere Kreisläufe hintereinanderschaltet, in denen verschiedene Stoffe
als dampfförmige Trockenmittel benutzt werden, beispielsweise in der ersten Stufe
Heptan und in der nächsten Hexan. Man kann dann, den Ü berhitzer der zweiten Stufe
rridt der Kondensationswärme der ersten beheizen.
-
Das neue Verfahren läßt sich ferner mit einem Gas-Dampf-Gemisch, z.
B. Stickstoff-Hexan, als Wärmeträger durchführen, etwa wenn Stickstoff gleichzeitig
als Schutzgas benutztwerden soll. Auch lassen sich geeignete Trocknungsverfahren
unter Einbeziehung der vorstehend geschilderten. Erkenntnisse erfindungsgemäß' dahin
ausgestalten, daß man dem der Trocknung dienenden Wärme--träger chemische oder weitere
physikalische Aufgaben überträgt. Chemische Aufgaben. sind z. B. mit der Trocknung
von Gerbstoffen verbunden. Bei der Trocknung .der Braunkohle kann man z. B. durch
entsprechende Wahl des Wärmeträgers erreichen, daß er teerlösend wirkt. Es Wird
also mit der Trocknung eine mehr oder weniger vollständige Teergewinnung verbunden.
-
Schließlich kann die Erfindung auch bei solchen Trocknungsverfahren
Anwendung finden, die sich zur Anwendung-der Wärtnepümpe eigenen, wobei dann der
Wärmeträger von der Umwälzvorrichtung gleichzeitig durch Druckänderung auf die für
seine erneute Verwendung erfordierliche Temperatur gebracht wird. Die Umwälzvorrichtung
vermag dann den Erbsitzer ganz oder teilweise zu ersetzen, was besonders von Vorteil
ist, wenn die Anwendung der bekannten. Wärmeaustauscher z. B. durch einen Reststaubgehalt
des Kreislaufgases oder durch eine' besondere Korrosionsgefahr erschwert wird.
-
Die Erfindung soll .an Hand der Schaltbilder beispielsweise erläutert
werden. .
-
In Abb, r ist z der Trockenturm, in gern' das :tu trocknende Gut,
z. B. mittels Scheibe 2, zerstäubt wird. Dieser wird es -mittels der Leitung 3 zugeführt.
In der Ringleitung q. läuft ein überhitztes Dampfgemisch, z. B. aus Wasserdampf
und Hexan, um, das von unten' dem Turm 'i zugeführt wird, in diesem langsam aufsteigt
und oben abzieht, nachdem es im Turm auf Kosten- seiner Überhitzung Wasser aus dem
Gut aufgetrocknet -hat. Die abgehenden Dämpfe werden durch das Gebläse 7 angesaugt
und in irgendeine -geeignete Vorrichtung gefördert, die 'die Abscheidung der feinsten
Restmengen des Trockengutes, die von dem Dampfstrom @rnätgeführt werden, bewirkt.'
Als solche ist hier ein an sich bekannter Waschturm 8 gezeichnet. Es lassen -sich
aber 'auch Flüssigkeitstauc'hung, Filter- oder Schleudervorrichtungen, elelctriscW
Gasreinigung
oder sonstige zweckdienliche Mittel an-,venden. Das im Turm i und gegebenenfalls
8 sich abscheidende Trockengut wird in bekannter Weise ausgeräumt. Aus dem Turm
8 gelangt das Dampfgemisch durch die Ringleitung 4 in den Kühler 12, wo aus ihm
so viel Wasserdampf ausgeschieden wird, wie es im Turm i aufgetrocknet hat. Das
Kondensat verläßt den Kühler durch die Ableitung 13. Hinter dem Kühler 12 tritt
das Gemisch in den: Überhitz-er 9, der mit Frischdampf aus der Leitung io beheizt
wird. Der Dampf kondensiert sich im Heizsystem .des Überhitzers und verläßt es,
z. B. als heißes Druckwasser, durch den Austritt i 1.
-
Die Anwendung der Erfindung bei Kanal-, Trommel- oder Röhrentrocknern
zeigt Abb. 2. Durch derartige Trockner wird gewöhnlich ein, Dampf-Luft-Gemischgeführt,
das entweder während seines Weges durch .den Trockner gleichzeitig mit dem Gut erwärmt
werden. kann, wie z. B. :in den Röhren-oder Tellertrocknern z. B. für Braunkohle,
oder eine Beheizung -in Stufen erfährt, wie in Kanaltrocknern z. B. für Holz. Bei
diesen Verfahren läßt sich der Brennstoffaufwand je Kilogramm aufgetrocknetes Wasser
wesentlich niedriger halten als bei den geschilderten Zerstäubungstrocknern. Trotzdem
läßt sich auch hier mit Hilfe der Erfindung durch Anwendung des Mehrfacheffektes
der Brennstoffaufwand auf etwa die Hälfte des bisherigen absenken. In Abb. 2 ist
das Verfahren schematisch und im Prinzip dargestellt, wobei die eingeschriebenen
Zahlen nur theoretisch Bedeutung haben.; sie sollen die Anordnung der Schaltung
in übersichtlicher, einfacher Weise klarstellen:.
-
In den Kanaltrockner 21 blasen zwei Lüftergruppen 22 und 23 über .die
Röhrenerhitzer 24, 25 warme, mit Wasserdampf beladene Luft. Dieses Luft-Dampf-Gemisch
kühlt sich im Trockner etwas ab und erhält dabei einen gewissen höheren Feuchtigkeitsgehalt,
dann wird es von den jeweils folgenden Lüftern aus dem Trockenraum abgesaugt und
in dem folgenden Erhitzer von neuem erwärmt. Dem rechten Teil des Trockners 21 wird
das mit dem für die betreffende Trocknung vorgesehenen Höchstwert an Wasserdampf
beladene Trockenmittel durch die Leitung 28 entnommen. Es wird nacheinander durch
die Heizsysteme der Röhrenerhitzer 25 geführt, wo ein Teil seines Wasserdampfes
zur Beheizung der Erhitzer 25 niedergeschlagen wird. Anschließend kehrt es durch
die Leitung 29 und den ersten Erhitzer 24 im Kreislauf in die rechte Kanalhälfte
bei 30 zurück. In der linken. Kanalhälfte läuft ebenfalls ein Luft-Dampf-Gemisch
um, dessen Temperatur aber etwas niedriger liegt als die des Gemisches im rechten
Teil des Kanaltrockners, damit es möglich ist, dieses Gemisch durch ehren Teil der
Kondensationswärme des durch den rechten Teildes Trockners kreisenden Trockenmittels
zu beheizen. Durch Leitung z6 werden dann die Brüden des linken Trocknerteiles abgezogen,
und es wird im Kühler 27 ein. Teil des von ihnen getragenen Wasserdampfes niedergeschlagen.
Anschließend kehrt das Luft-Dampf-Gemisch .durch die Leitung 31 in den Umlauf der
linken Trocknerseite zurück. An den in die Schaltung eingeschriebenen Zahlen läßt
sich ablesen, daß das Luft-Dampf-Gemisch in die rechte Trocknerseite mit 115' und
0,31-,9 Wasserdampf je Kilogramm Luft eintritt, während es sie mit 75" und 0,4 kg
Wasserdampfbeladun.g verläßt. Die entsprechenden Zahlen der linken Seite sind 65°
und 0,05 kg für den Eintritt, 6o° und o,15 kg Beladung für den Austritt. In beiden
Kanalhälften werden also je o,1 kg Wasser aufgetrocknet, insgesamt also o,2 kg je
Kilogramm Luft. Hierzu wird nur :angenähert o, i kg Frischdampf durch Leitungen
32 in die Erhitzergruppe 24 eingeleitet, so daß man imstande ist, mit etwa i kg
Frischdampf 2 kg Wasser aufzutrocknen. 34 ist eine Kondensatableitung, 35 und 36
sind Kühlmittel.ab- bzw. -zuleitungen.
-
In Abb. 3 ist als weiteres Beispiel eine Anlage für die Anwendung
.des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Trocknung von Braunkohle dargestellt.
Mit der Trocknung ist dabei ein weiterer Vorgang, nämlich eine Bitumen- oder Teergewinnung,
verbunden.
-
41 ist ein, Röhrentrockner bekannter Bauart, jedoch in allseitig geschlossener
Ausführung. In diesem Röhrentrockner, der, wie üblich, mit Dampf beheizt wird, gelangt
die Kohle aus Bunker 42 und rollt durch die Röhren zum tieferen Ende. -,vo sie in
den Staubabscheider 43 übergeführt wird. Dieser ist als Multiklon ausgebildet und
ist imstande, z. B. bereits 98°/a des Staubes aus den den Trockner verlassenden
Brüden herauszunehmen. Das Trockenmittel besteht z. B. aus Wasserdampf und einem
hochsiedenden Kohlenwasserstoff, der die Eigen Schaft hat, teer- bzw. hitumenlösend
zu wirken.. Der Teer und der Rest des Staubes lassen sich im Waschturm 45, in den
das Dampfgemisch durch Gebläse 44 eingeführt wird, herauswaschen., d-as aufgetrocknete
Wasser aber in Kühler 46 niederschlagen, aus dem das Kondensat bei 47 abfließt.
Danach kann das Dampfgemisch im Wärmeaustauscher 48, der über Leitung 49 z. B. mit
Abdampf von Braunkohlenbrikettpressen beheizt wird, von neuem überhitzt werden,
so d.aß sich mit dem Wiedereintritt in den Trockner 41 der Kreislauf des Trockenmittels
schließt.
-
Es sind viele Abänderungen :der erfindungsgemäßen Trocknungsvorgänge
möglich. Auch lassen sich die einzelnen Apparate durch bekannte andere ersetzen.
Zu den Änderungsmöglichkeiten rechnet z. B. auch die Anwendung anderer Dämpfe oder
die Verwertung chem-ischerReaktionswärme beiGleichgewichtsveränderungen statt der
Kondensationswärme.