EP2981351A1 - Fluidisierungsapparat - Google Patents

Fluidisierungsapparat

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Publication number
EP2981351A1
EP2981351A1 EP14728815.3A EP14728815A EP2981351A1 EP 2981351 A1 EP2981351 A1 EP 2981351A1 EP 14728815 A EP14728815 A EP 14728815A EP 2981351 A1 EP2981351 A1 EP 2981351A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluidizing apparatus
solid particles
chamber
distributor plate
rotary dryer
Prior art date
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Pending
Application number
EP14728815.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Jacob
Reinhard Böber
Raoul Pila
Heinz Pritzke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Original Assignee
Glatt Ingenieurtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Glatt Ingenieurtechnik GmbH filed Critical Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Publication of EP2981351A1 publication Critical patent/EP2981351A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01J8/382—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it with a rotatable device only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
    • B01J2208/0092—Perforated plates
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    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938—Flow distribution elements

Definitions

  • the invention is based on a fluidizing apparatus for the continuous conditioning of solid particles, according to the preamble of claim 1.
  • the patent specification DE-PS 1 227 840 B introduces a continuous fluidized bed dryer for flowable goods.
  • This fluidized-bed dryer consists of a shaft-like drying chamber, a perforated bottom through which gaseous desiccant flows and in the drying chamber above the sieve plate around the shaft axis, with radial walls extending up to the shaft casing above its height.
  • the upwardly widening shaft shell engages sealingly above a fixed, connected to the shaft filter and charging chamber and below the sieve bottom an air chamber.
  • the radial walls are firmly connected to the shaft shell.
  • a disadvantage of this disclosed in the patent technical solution is, firstly, that the flow velocity of the gas over the entire sieve bottom is the same size, on the other hand, that the outlet unit reduces existing for conditioning of the solid particles drying space within the vortex chamber.
  • each individual section of the fluidized bed space or the reaction chamber contains a horizontal, provided with arms and openings hollow shaft, below the reaction or fluidized bed space, a chamber for the distribution of the incoming medium is arranged, which consists of several departments or segments, of which each individual department or each individual segment is provided with a gas supply line, in which a device is provided for regulating and / or interrupting the supply of the reaction medium, possibly of the fluidized medium.
  • a chamber for the distribution of the incoming medium is arranged, which consists of several departments or segments, of which each individual department or each individual segment is provided with a gas supply line, in which a device is provided for regulating and / or interrupting the supply of the reaction medium, possibly of the fluidized medium.
  • the fluidizing apparatus for the conditioning of solid particles with the characterizing features of claim 1, has the advantage that an air distribution plate is disposed below the inflow, wherein opening ratios, which result from openings in the air distribution plate, vary.
  • the fluidizing apparatus consists of a distributor chamber, a swirling chamber, wherein the swirl chamber has partition walls or the like for conveying solid particles along a conveyor line, a solid particle inlet unit and a solid particle outlet unit and a distributor plate.
  • the opening ratios of the air distribution plate change with increasing conveying distance of the solid particles to be conditioned in the vortex chamber.
  • a Segmentation of the distribution chamber is eliminated by the change in the opening ratios on the air distribution plate, as can be adjusted by the back pressure generated by the air distribution plate most different conditioning conditions in the vortex chamber. Nevertheless, segmentation of the air distribution chamber may be optional.
  • a variation of the opening ratios on the air distribution plate in dependence of the cross section of the openings takes place.
  • Fluidi- s mecanicsapparates is located between the solid particle inlet unit and the solid particle outlet unit of Fluidmaschinesapparates at least one process space, so that takes place during the task of the solid particles no back mixing with the already conditioned solid particles. Due to the non-occurring backmixing with the already conditioned solid particles, the product quality of the solid particles to be produced is increased.
  • At least one non-perforated sector is arranged on the air distribution plate. This prevents the treatment gases from flowing upwards without utilization in the part of the rotating rotary dryer star which is not charged with material.
  • the non-perforated sector has an opening angle.
  • the opening angle of the non-perforated sector ideally corresponds to the opening angle of the process spaces, whereby backmixing of the solid particles to be treated is prevented.
  • Fluidi- s istsapparates a rotary dryer star is rotatably arranged in the swirl chamber. The rotation of the rotary dryer star sets a precisely defined residence time of the solid particles in the swirl chamber.
  • the process spaces are mounted on the rotary dryer star through the partitions.
  • the division of the rotary dryer star into process rooms has the advantage that the individual batches of the solid particles are strictly separated from each other and thus can be optimally conditioned, matched to the respective conditioning state.
  • the process space spanned on the rotary dryer star specifies the dimensions of the other process spaces. Due to the uniform subdivision of the vortex chamber in the process chambers spanned on the rotary dryer star, a continuous operation of the fluidization apparatus according to the invention is made possible. In addition, the process spaces of the same size ensure that no backmixing takes place when the particles of solids are still to be conditioned and conditioned and thus the product quality is increased.
  • the openings of the air distribution plate in the region of the solid particle outlet unit assume the function of a blowing device for discharging the solid particles.
  • a blowing device for discharging the solid particles.
  • Fluidi- s istsapparates the air distribution plate is replaceable.
  • the interchangeability of the air distribution plate ensures a high degree of flexibility, for example, to use a modular fluidizing apparatus for other processes too and be able to set the ideal process conditions for the solid particles then fed.
  • Fluidi- s istsapparates the distribution chamber is designed segmented.
  • the flexibility of the fluidization apparatus according to the invention is further increased, since the fluidization apparatus, z.
  • different temperatures can be made possible thereby, which allow the formation of a temperature profile in continuous driving.
  • the dividing walls arranged on the rotary dryer star extend over the entire height of the vortex chamber. This prevents overflow of the solid particles into other process spaces, which also does not lead to backmixing of the solid particles and the product quality is consistently high.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fluidizing apparatus according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a fluidizing apparatus according to the invention
  • 3 is a cutaway, perspective view of a fluidizing apparatus according to the invention
  • 4 is a perspective view of a built-in part of the distribution chamber
  • Fig. 5 is a perspective view of a rotary dryer star
  • Fig. 6 is a plan view of a rotary dryer star
  • FIG. 7 is a perspective view of an assembly of the rotary dryer star and the installation part of the distribution chamber
  • Fig. 8 is a plan view of the assembly shown in Fig. 7 and
  • FIG 9 shows a section through a continuously operated axial fluidized bed dryer.
  • FIG. 1 an embodiment of the invention Fluidleitersappara- 1 is shown in a perspective view.
  • the illustrated fluidization apparatus 1 consists of two modular functional units, a distribution chamber 2 and a vortex chamber 3 arranged above the distribution chamber 2.
  • a pipe socket or the like. which is arranged in a functional manner to the distribution chamber 2, ensured.
  • the vortex chamber 3 arranged above the distributor chamber 2 consists of an outer jacket 5, which has a solid particle inlet unit 6 and a solid particle outlet unit 7, and a rotary dryer star 8 which rotates in the vortex chamber 3, a cone 9 and partitions 10 arranged thereon
  • a solid particle inlet unit 6 and a solid particle outlet unit 7 which rotates in the vortex chamber 3
  • a rotary dryer star 8 which rotates in the vortex chamber 3
  • a cone 9 and partitions 10 arranged thereon
  • For example, from sheet metal, aluminum or the like. Are made and subdivide the vortex chamber 3 into segments, and having a not visible in the drawing distributor plate 1 1.
  • FIG. 2 A perspective view of the fluidizing apparatus 1 according to the invention is shown in FIG. 2.
  • the plan view shows the already mentioned in Fig. 1 technical features of the fluidization apparatus 1, and not shown in Fig. 1 distributor plate 1 1.
  • an opening angle 14 of the process spaces 12 is shown, which significantly by the positions of the solid particle inlet unit 6 and the solid particle discharge unit 7 is determined to each other.
  • the process spaces 12 are formed by the arranged on the cone 9 of the rotary dryer star 8 dividing walls 10, the distributor plate 1 1, the outer jacket 5 and the cover, not shown.
  • the distributor plate 1 1 can be made for example as a grid, as perforated or perforated plate.
  • the ideal opening angle of the process chambers 12 results from the forming arc from the end of the solid particle outlet unit 7 to the start of the solid particle inlet unit 6.
  • the partition walls 10 arranged on the rotary dryer star 8 extend over the entire height of the swirl chamber 3 and are so high that an overflow of the fluidized solid particles during operation of the fluidizing apparatus 1 is not possible. This property of the partitions 10 increases the product quality, since thus backmixing of differently conditioned solid particles between the individual process spaces 12 is prevented. Furthermore, the partitions 10 in the exemplary embodiment at the outer End on a bent in the direction of rotation 15 or angled partition wall 16, whereby on the one hand an additional mechanical stability of the partitions 10 of the rotary dryer star 8 is achieved and on the other a sealing of the process spaces 12 takes place against the outer shell 5.
  • the partition wall 16 between the partition 10 and outer shell 5 of the vortex chamber 3 can also be produced by a differently suitable seal.
  • the opening ratio of the inflow base 1 1 is adaptable to the solid particles to be conditioned and in the case of a rotating inflow floor 1 1, for example a grate or the like., From the smallest occurring size of the solid particles to be conditioned dependent.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a built-in part 17, which is integrated into the distribution chamber 2 of the fluidizing apparatus 1.
  • the built-in 17 consists of an air distribution plate 18, which is arranged interchangeably on a frame 19 in a possible embodiment.
  • the air distribution plate 18 may be made in one piece or in several parts.
  • the air distributor plate 18 consists of a frame part 20 and a perforated insert 21.
  • the perforation of the insert 21 can be carried out in any desired configuration, for example through openings 22 or the like.
  • the openings 22 are designed as opening bores and have different diameters, which are smaller from a non-perforated sector 23 in a clockwise direction in three stages or segments.
  • the opening ratio of the air distribution plate 18 changes as the conveying distance of the solid particles to be conditioned in the swirl chamber 3 increases.
  • the openings 22 in the area of the solid particle outlet unit 7 can additionally be designed, for example, to serve as the active blow-off device of the conditioned solid particles, ie Blower for discharging the solid particles can be used.
  • the frame part 20 of the air distribution plate 18 has in the embodiment, as mentioned above in the description, a non-perforated sector 23 which has an opening angle 24.
  • the opening angle 24 of the sector 23 as well as the opening angle 14 of the process spaces 12 depending on the positions of the solid particle inlet unit 6 and the solid particle outlet unit 7.
  • an opening 25 is provided, via which the connection to the drive unit 13 of the Rotation dryer star 8 is produced.
  • the drive unit 13 can also be connected differently with the rotary dryer star 8 in order to drive it.
  • Fig. 5 shows a perspective view of the rotary dryer star 8. This consists of the cone 9, the partitions 10 with bent in the direction of rotation 15 Trennwandab remplin 16 and the detachably or fixedly arranged distributor plate 1 1. In this way the process spaces 12 are created, in which the solid particles are transported through the vortex chamber 3 with a precisely defined residence time.
  • FIG. 6 shows a plan view of the fluidizing apparatus 1 according to the invention.
  • the illustrated rotary dryer star 8 has the technical features described in FIG. 5 and moreover shows the opening angle 14 spanning the process spaces 12.
  • the process spaces 12 in the exemplary embodiment all have the same opening angle 14, whereby the process spaces 12 are all the same size. However, the process spaces 12 may also have a different opening angle 14 and are therefore no longer identical in size.
  • FIG. 7 A perspective view of the assembly of the rotary dryer star 8, with cones 9 and partitions 10, as well as the built-in part 17 of the distribution chamber 2, consisting of frame 19 and air distribution plate 18, is described in Fig. 7.
  • the built-in part 17 is arranged in the distribution chamber 2 below the rotary dryer star 8, which is placed in the swirl chamber 3.
  • the uniform opening conditions of the inflow base 11, for example a grate, a perforated plate or the like, and the different opening ratios of the air distribution plate 18 are clearly visible in FIG. 7.
  • the uniform opening ratios are designed for the smallest expansion of the solid particles in the conditioning process to be carried out and thus prevent a product loss.
  • the different opening conditions of the air distribution plate 18 always ensure optimal flow conditions of the solid particles to be conditioned during the residence time in the process chambers 12 of the vortex chamber 3 safely without a complex and costly segmentation of the distribution chamber. 2
  • Fig. 8 shows a plan view of the assembly shown in Fig. 7 of the rotary dryer star 8 and the mounting part 17.
  • a further fluidizing apparatus 1 which, however, in contrast to the first embodiment, is not circular but has an axial conveying path and is shown schematically in Fig. 9.
  • the fluidizing apparatus 1 is charged with solid particles by means of a solid particle inlet unit 26.
  • the solid particles are transported in individual process spaces 27, which are formed by partitions 28, an outer shell 29 and a distributor plate 30 in the swirl chamber 31, to the solid particle discharge unit 32. This ensures that all solid particles have the same residence time in the fluidization apparatus 1.
  • the air distribution plate 33 which may have the same characteristics as described above, is disposed at least partially below the propulsion base driven by the drive unit 30.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Fluidisierungsapparat (1) zur Konditionierung von Feststoffpartikeln, bestehend aus einer Verteilerkammer (2), einer Wirbelkammer (3), wobei die Wirbelkammer (3) zur Förderung von Feststoffpartikeln entlang einer Förderstrecke Trennwände (10) oder dgl. aufweist, einer Feststoffpartikel-Eintrittseinheit (6) sowie einer Feststoffpartikel-Austrittseinheit (7) und einem Anströmboden (11), wobei eine Luftverteilerplatte (18) unterhalb des Anströmbodens (11) angeordnet ist und Öffnungsverhältnisse, welche sich durch Öffnungen (22) in der Luftverteilerplatte (18) ergeben, variieren.

Description

Fluidisierungsapparat Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Fluidisierungsapparat zur kontinuierlichen Konditionierung von Feststoffpartikeln, nach der Gattung des Anspruchs 1 .
Kontinuierlich betriebene Fluidisierungsapparate zur Konditionierung von Feststoffpartikeln mit einer sich um die vertikale Mittelachse drehenden Wirbelkammer, die in Prozessräume gegliedert ist, sind seit langem Stand der Technik. Insbesondere wird durch die sich um die vertikale Mittelachse drehende Wirbelkammer eine konstante und exakt definierte Verweilzeit der Feststoffpartikel im Fluidisierungsapparat erzielt.
Die Patentschrift DE-PS 1 227 840 B stellt einen kontinuierlich arbeitenden Wirbelbett- Trockner für rieselfähige Güter vor. Dieser Wirbelbett-Trockner besteht aus einem schachtartigen Trocknungsraum, einem von gasförmigem Trocknungsmittel durchströmten Siebboden und im Trocknungsraum über dem Siebboden um die Schachtachse umlaufenden, mit bis an den Schachtmantel über dessen Höhe reichenden Radialwänden. Der sich aufwärts erweiternde Schachtmantel übergreift jeweils abdichtend oben eine feststehende, an den Schacht angeschlossene Filter- und Beschickungskammer und unterhalb des Siebbodens eine Luftkammer. Die Radialwände sind hierbei mit dem Schachtmantel fest verbunden. Nachteilig an dieser in der Patentschrift offenbarten technischen Lösung ist zum einen, dass die Anströmgeschwindigkeit des Gases über dem gesamten Siebboden gleichgroß ist, zum anderen, dass die Austrittseinheit den zur Konditionierung der Feststoffpartikel vorhandenen Trocknungsraum innerhalb der Wirbelkammer reduziert.
In der Patentschrift AT 252874 B wird eine Wirbelschicht-Einrichtung zur stetigen Durchführung chemischer Reaktionen und/oder physikalisch-chemischer Operationen
BESTÄTIGUNGSKOPIE mit zeitlich regulierbarem Durchgang des zu verarbeitenden Eduktes beschrieben. Hierzu enthält jede einzelne Abteilung des Wirbelschichtraumes bzw. der Reaktionskammer eine horizontale, mit Armen und Öffnungen versehene Hohlwelle, wobei unterhalb des Reaktions- bzw. Wirbelschichtraumes eine Kammer zur Verteilung des eintretenden Mediums angeordnet ist, die aus mehreren Abteilungen bzw. Segmenten besteht, von denen jede einzelne Abteilung bzw. jedes einzelne Segment mit einer Gaszuleitung versehen ist, in der eine Vorrichtung zur Regulierung und/oder Unterbrechung der Zufuhr des Reaktionsmediums, ggf. des gewirbelten Mediums vorgesehen ist. Der unverhältnismäßig große konstruktive Aufwand zur Regulierung des zur Herstellung der Wirbelschicht notwendigen Gases in den einzelnen Abteilungen respektive Segmenten der Luftkammer ist hierbei von großem Nachteil, da ein konstruktiver Mehraufwand immer mit einem Mehraufwand der Herstellungskosten einhergeht.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Der erfindungsgemäße Fluidisierungsapparat zur Konditionierung von Feststoffpartikeln mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 , hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Luftverteilerplatte unterhalb des Anströmbodens angeordnet ist, wobei Öffnungsverhältnisse, welche sich durch Öffnungen in der Luftverteilerplatte ergeben, variieren. Erfindungsgemäß besteht der Fluidisierungsapparat aus einer Verteilerkammer, einer Wirbelkammer, wobei die Wirbelkammer zur Förderung von Feststoffpartikeln entlang einer Förderstrecke Trennwände oder dgl. aufweist, einer Feststoffpartikel-Eintrittseinheit sowie einer Feststoffpartikel-Austrittseinheit und einem Anströmboden. Durch den Einbau einer Luftverteilerplatte in die Verteilerkammer unterhalb eines Anströmbodens der Wirbelkammer respektive eines Rotationstrocknersterns ist eine Segmentierung der Verteilerkammer, welche baulicherseits einen nicht unerheblichen konstruktiven Mehraufwand zur Folge hat, zur Erzeugung unterschiedlicher Konditionierungsbedingungen in der Wirbelkammer nicht mehr erforderlich. Dadurch werden die Herstellungskosten bei einem gleichzeitig, aufgrund der erhöhten Flexibilität, breiterem Anwendungsgebiet des Fluidisierungsapparates gesenkt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates, ändern sich die Öffnungsverhältnisse der Luftverteilerplatte mit zunehmender Förderstrecke der zu konditionierenden Feststoffpartikel in der Wirbelkammer. Eine Segmentierung der Verteilerkammer entfällt durch die Änderung der Öffnungsverhältnisse auf der Luftverteilerplatte, da durch den durch die Luftverteilerplatte erzeugten Gegendruck unterschiedlichste Konditionierungsbedingungen in der Wirbelkammer eingestellt werden können. Dennoch kann eine Segmentierung der Luftverteilerkammer optional sein.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates erfolgt eine Variation der Öffnungsverhältnisse auf der Luftverteilerplatte in Abhängigkeit des Querschnittes der Öffnungen. Mittels der unterschiedlichen Öffnungsverhältnisse wird erreicht, dass die Feststoffpartikel zu jedem Prozesszeitpunkt, zum Beispiel in Bezug auf deren Trocknungsgrad, optimal in der Wirbelkammer fluidisiert werden.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates befindet sich zwischen der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit und der Feststoffpartikel-Austrittseinheit des Fluidisierungsapparates mindestens ein Prozessraum, so dass bei der Aufgabe der Feststoffpartikel keine Rückvermisch ung mit den bereits konditionierten Feststoffpartikeln stattfindet. Aufgrund der nicht auftretenden Rückvermischung mit den bereits konditionierten Feststoffpartikeln wird die Produktqualität der zu erzeugenden Feststoffpartikel gesteigert.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates ist auf der Luftverteilerplatte mindestens ein nicht perforierter Sektor angeordnet. So wird verhindert, das in dem nicht mit Gut beschickten Teil des umlaufenden Rotationstrocknersterns die Behandlungsgase ohne Ausnutzung nach obenhin abströmen.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates weist der nicht perforierte Sektor einen Öffnungswinkel auf. Der Öffnungswinkel des nicht perforierten Sektors entspricht idealerweise dem Öffnungswinkel der Prozessräume, wodurch eine Rückvermischung der zu behandelnden Fest- stoffpartikel verhindert wird. Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates ist in der Wirbelkammer ein Rotationstrocknerstern drehbar angeordnet. Durch die Drehung des Rotationstrocknersterns wird eine exakt definierte Verweilzeit der Feststoffpartikel in der Wirbelkammer eingestellt.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flu- idisierungsapparates sind die Prozessräume am Rotationstrocknerstern durch die Trennwände aufgespannt. Die Aufteilung des Rotationstrocknersterns in Prozessräume hat den Vorteil, dass die einzelnen Chargen der Feststoffpartikel strikt voneinander getrennt sind und so optimal, abgestimmt auf den jeweiligen Konditionierungs- zustand, konditioniert werden können.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flu- idisierungsapparates gibt der auf dem Rotationstrocknerstern aufgespannte Prozessraum die Abmessungen der anderen Prozessräume vor. Durch die gleichmäßige Unterteilung der Wirbelkammer in auf dem Rotationstrocknerstern aufgespannte Prozessräume wird eine kontinuierliche Fahrweise des erfindungsgemäßen Fluidisie- rungsapparates ermöglicht. Zudem wird durch die gleich großen Prozessräume sichergestellt, dass keine Rückvermischung bei der Aufgabe von noch zu konditionierenden sowie bereits konditionierten Feststoffpartikeln erfolgt und so die Produktqualität gesteigert wird.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates übernehmen die Öffnungen der Luftverteilerplatte im Bereich der Feststoffpartikel-Austrittseinheit die Funktion einer Blaseinrichtung zum Austrag der Feststoffpartikel. Durch die Übernahme der Funktion einer Ausblasung, z. B. durch schräg in Austragerichtung weisende Perforation, kann z. B. eine bei Unterdruck betriebene Absaugung an der Feststoffpartikel-Austrittseinheit entfallen, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates ist die Luftverteilerplatte austauschbar. Die Austauschbarkeit der Luftverteilerplatte stellt ein hohes Maß an Flexibilität sicher, um beispielsweise einen modular aufgebauten Fluidisierungsapparat auch für andere Prozesse verwenden zu können und hierbei die idealen Prozessbedingungen für die dann zugeführten Feststoffpartikel einstellen zu können.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidi- sierungsapparates ist die Verteilerkammer segmentiert ausgestaltet. Durch eine segmentiert ausgestaltete Verteilerkammer wird die Flexibilität des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates weiter erhöht, da der Fluidisierungsapparat, z. B. bei Reparaturarbeiten an der Luftverteilerplatte, auch ohne diese betrieben werden kann. Weiterhin können dadurch auch unterschiedliche Temperaturen ermöglicht werden, die die Ausbildung eines Temperaturverlaufes bei kontinuierlicher Fahrweise ermöglichen.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates erstrecken sich die am Rotationstrocknerstern angeordneten Trennwände über die gesamte Höhe der Wirbelkammer. So wird ein Überlauf der Feststoffpartikel in andere Prozessräume verhindert, wodurch es ebenfalls nicht zu einer Rückvermischung der Feststoffpartikel kommt und die Produktqualität gleich bleibend hoch ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen entnehmbar.
Zeichnung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung auf einen erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparat,
Fig. 3 eine aufgeschnittene, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Einbauteils der Verteilerkammer,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Rotationstrocknersterns
Fig. 6 eine Aufsicht auf einen Rotationstrocknerstern
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Zusammenbaus des Rotationstrocknersterns und des Einbauteils der Verteilerkammer,
Fig. 8 eine Aufsicht auf den in Fig. 7 dargestellten Zusammenbau und
Fig. 9 einen Schnitt durch einen kontinuierlich betriebenen Axial-Wirbel- schichttrockner.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidisierungsappara- tes 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Der dargestellte Fluidisierungsap- parat 1 besteht aus zwei modularen Funktionseinheiten, einer Verteilerkammer 2 und einer über der Verteilerkammer 2 angeordneten Wirbelkammer 3. Eine Versorgung der Verteilerkammer 2 mit einem gasförmigen Trocknungsmittel, z. B. Luft, einem Inertgas oder dgl., welches zur Ausbildung eines Wirbelbettes dient, wird über eine Zuleitung 4, bspw. einen Rohrstutzen oder dgl., die funktionsgerecht an der Verteilerkammer 2 angeordnet ist, sichergestellt. Die über der Verteilerkammer 2 angeordnete Wirbelkammer 3 besteht aus einem Außenmantel 5, welcher eine Feststoffpartikel- Eintrittseinheit 6 und eine Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7 aufweist, und einem sich in der Wirbelkammer 3 drehenden Rotationstrocknerstern 8, der einen Kegel 9 sowie daran angeordnete Trennwände 10, die beispielsweise aus Blech, Aluminium oder dgl. gefertigt sind und die Wirbelkammer 3 in Segmente unterteilen, und einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Anströmboden 1 1 aufweist. Die Trennwände 10, die sich über die komplette Bauhöhe der Wirbelkammer 3 erstrecken, der Außenmantel 5, der nicht dargestellte Anströmboden 1 1 , beispielsweise ein Gitterrost, eine gelochte oder perforierte Platte, des Rotationstrocknersterns 8 sowie eine nicht dargestellte Abdeckung der Wirbelkammer 3 formen Prozessräume 12. Eine Drehung des Rotationstrocknersterns 8, wodurch eine exakt definierte Verweilzeit der Feststoffpartikel in der Wirbelkammer 3 eingestellt wird, wird durch eine Antriebseinheit 13, beispielsweise einen Servomotor oder dgl., erzeugt.
Eine perspektivische Darstellung auf den erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparat 1 ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Aufsichtsdarstellung zeigt die in Fig. 1 bereits benannten technischen Merkmale des Fluidisierungsapparates 1 , sowie den in Fig. 1 nicht gezeigten Anströmboden 1 1. Darüber hinaus wird ein Öffnungswinkel 14 der Prozessräume 12 gezeigt, der maßgeblich durch die Positionen der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit 6 und der Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7 zueinander bestimmt wird. Wie oben geschildert werden die Prozessräume 12 durch die am Kegel 9 des Rotationstrocknersterns 8 angeordneten Trennwände 10, den Anströmboden 1 1 , den Außenmantel 5 und die nicht gezeigte Abdeckung gebildet. Hierbei kann der Anströmboden 1 1 zum Beispiel als Gitterrost, als gelochte oder als perforierte Platte gefertigt sein. Der ideale Öffnungswinkel der Prozessräume 12 ergibt sich durch den sich bildenden Bogen vom Ende der Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7 bis zum Beginn der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit 6. Durch einen Versatz der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit 6 und der Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7 zueinander wird deren Entkopplung erreicht, wodurch im kontinuierlichen Wirbelschichtprozess keine Rückvermi- schung der bereits konditionierten Feststoffpartikel und der über die Feststoffpartikel- Eintrittseinheit 6 neu zugeführten Feststoffpartikel sichergestellt wird. Zusätzlich wird durch diese Anordnung bzw. durch die Entkopplung der beiden Einheiten die Produktqualität gesteigert. Der von der nicht dargestellten Abdeckung in Richtung des Anströmbodens 1 1 im Durchmesser anwachsende Kegel 9 des Rotationstrocknersterns 8 dient der Strömungsberuhigung und somit einer stabileren Wirbelschicht innerhalb der Wirbelkammer 3. Die am Rotationstrocknerstern 8 angeordneten Trennwände 10 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Wirbelkammer 3 und sind damit so hoch, dass ein Überlauf der fluidisierten Feststoffpartikel während des Betriebs des Fluidisierungsapparates 1 nicht möglich ist. Diese Eigenschaft der Trennwände 10 steigert die Produktqualität, da somit eine Rückvermischung von unterschiedlich konditionierten Feststoffpartikeln zwischen den einzelnen Prozessräumen 12 unterbunden wird. Des Weiteren weisen die Trennwände 10 im Ausführungsbeispiel am äußeren Ende einen in Drehrichtung 15 gebogenen bzw. abgewinkelten Trennwandabschluss 16 auf, wodurch zum einen eine zusätzliche mechanische Stabilität der Trennwände 10 des Rotationstrocknersterns 8 erreicht wird und zum anderen eine Abdichtung der Prozessräume 12 gegen den Außenmantel 5 erfolgt. Zugleich werden durch den in Drehrichtung 15 gebogenen Trennwandabschluss 16 an der Innenwandung des Außenmantels 5 anhaftende Feststoffpartikel abgeschabt und so ein Verschmutzen der Innenwandung des Außenmantels 5 verhindert. Der Trennwandabschluss 16 zwischen Trennwand 10 und Außenmantel 5 der Wirbelkammer 3 kann auch durch eine andersartig geeignete Dichtung erzeugt werden. Neben der Möglichkeit, einen rotierenden Rotationstrocknerstern 8 zu nutzen, besteht auch die Möglichkeit, den Außenmantel 5 fest mit den Trennwänden 10 des Rotationstrocknersterns 8 zu verbinden und so die komplette Wirbelkammer 3 drehbar auszuführen.
Fig. 3 zeigt eine aufgeschnittene, perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparates 1. Neben den in den zuvor beschriebenen Figuren 1 und 2 dargestellten technischen Merkmalen ist in der Fig. 3 der Anströmboden 1 1 des Rotationstrocknersterns 8 im zusammengebauten Zustand der beiden Funktionseinheiten Verteilerkammer 2 und Wirbelkammer 3 deutlich sichtbar gezeigt. Der Anströmboden 1 1 , welcher austauschbar und mitdrehbar am Rotationstrocknerstern 8 angeordnet ist, hat ein über seiner Fläche konstantes Öffnungsverhältnis. Dieses ist in Fig. 7 und 8 als einheitliche Struktur dargestellt. Das Öffnungsverhältnis des Anströmbodens 1 1 ist an die zu konditionierenden Feststoffpartikel anpassbar und im Falle eines mitdrehenden Anströmbodens 1 1 , beispielsweise eines Gitterrosts oder dgl., von der kleinsten auftretenden Größe der zu konditionierenden Feststoffpartikel abhängig. Durch diese Anpassung des Anströmbodens 1 1 an die kleinsten zu konditionierenden Feststoffpartikel wird einem Produktverlust während der Verweilzeit der Feststoffpartikel in der Wirbelkammer 3 entgegengewirkt, da diese nicht durch den Anströmboden 1 1 fallen können, sogar bei nicht ausgebildeter fluidisierter Wirbelschicht. Der Anströmboden 1 1 bildet darüber hinaus zusätzlich einen Prozessraumabschluss und begrenzt somit die Funktionseinheit der Wirbelkammer 3 gegenüber der Funktionseinheit der Verteilerkammer 2. In der Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Einbauteiles 17 gezeigt, welches in die Verteilerkammer 2 des Fluidisierungsapparates 1 integriert wird. Das Einbauten 17 besteht aus einer Luftverteilerplatte 18, die in einer möglichen Ausführungsform austauschbar auf einem Gestell 19 angeordnet ist. Die Luftverteilerplatte 18 kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt werden. Im Ausführungsbeispiel besteht die Luftverteilerplatte 18 aus einem Rahmenteil 20 und einem perforierten Einsatz 21 . Die Perforation des Einsatzes 21 kann in beliebiger Ausgestaltung, beispielsweise durch Öffnungen 22 oder dgl., ausgeführt werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 22 als Öffnungsbohrungen ausgeführt und weisen unterschiedliche Durchmesser auf, die von einem nicht perforierten Sektor 23 aus im Uhrzeigersinn in drei Stufen bzw. Segmenten kleiner werden. Das Öffnungsverhältnis der Luftverteilerplatte 18 ändert sich mit zunehmender Förderstrecke der zu konditionierenden Feststoffpartikel in der Wirbelkammer 3. Die Öffnungen 22 im Bereich der Feststoffpartikel-Austrittsein- heit 7 können zusätzlich beispielsweise so ausgeführt werden, dass sie als aktive Ausblasvorrichtung der konditionierten Feststoffpartikel dienen, d. h. als Gebläse zum Austrag der Feststoffpartikel eingesetzt werden können. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Entleerung eines Prozessraumes 12 der Wirbelkammer 3 anders sicherzustellen, z. B. per Absaugung durch Unterdruck aus der Wirbelkammer 3 über die Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die beiden Austragvorrichtungen für bereits konditionierte Feststoffpartikel in Kombination eingesetzt werden. Das Rahmenteil 20 der Luftverteilerplatte 18 weist im Ausführungsbeispiel, wie oben in der Beschreibung erwähnt, einen nicht perforierten Sektor 23 auf, der einen Öffnungswinkel 24 hat. Der Öffnungswinkel 24 des Sektors 23 ist wie auch der Öffnungswinkel 14 der Prozessräume 12 abhängig von den Positionen der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit 6 und der Feststoffpartikel-Austrittseinheit 7. In der Luftverteilerplatte 18 ist zentriert eine Öffnung 25 vorgesehen, über welche die Verbindung zur Antriebseinheit 13 des Rotationstrocknersterns 8 hergestellt wird. Die Antriebseinheit 13 kann aber auch andersartig mit dem Rotationstrocknerstern 8 verbunden sein, um diesen anzutreiben.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rotationstrocknersterns 8. Dieser besteht aus dem Kegel 9, den Trennwänden 10 mit in Drehrichtung 15 gebogenen Trennwandabschlüssen 16 und dem lösbar oder fest angeordneten Anströmboden 1 1. Hierdurch werden die Prozessräume 12 geschaffen, in welchen die Feststoffpartikel mit einer exakt definierten Verweilzeit durch die Wirbelkammer 3 transportiert werden.
In Fig. 6 wird eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Fluidisierungsapparat 1 dargestellt. Der gezeigte Rotationstrocknerstern 8 weist die in Fig. 5 beschriebenen technischen Merkmale auf und zeigt überdies den die Prozessräume 12 aufspannenden Öffnungswinkel 14. Die Prozessräume 12 besitzen im Ausführungsbeispiel alle den gleichen Öffnungswinkel 14, wodurch die Prozessräume 12 alle gleich groß sind. Die Prozessräume 12 können jedoch auch einen unterschiedlichen Öffnungswinkel 14 aufweisen und sind somit in ihrer Größe nicht mehr identisch.
Eine perspektivische Darstellung des Zusammenbaus des Rotationstrocknersterns 8, mit Kegel 9 und Trennwänden 10, sowie des Einbauteils 17 der Verteilerkammer 2, bestehend aus Gestell 19 und Luftverteilerplatte 18, wird in Fig. 7 beschrieben. Das Einbauteil 17 ist in der Verteilerkammer 2 unterhalb des Rotationstrocknersterns 8, welcher in der Wirbelkammer 3 platziert ist, angeordnet. Gut sichtbar sind in der Fig. 7 die einheitlichen Öffnungsverhältnisse des Anströmbodens 11 , beispielsweise eines Gitterrosts, einer gelochten oder perforierten Platte oder dgl., sowie die unterschiedlichen Öffnungsverhältnisse der Luftverteilerplatte 18. Die einheitlichen Öffnungsverhältnisse sind auf die kleinste Ausdehnung der Feststoffpartikel im durchzuführenden Konditionierungsprozess ausgelegt und verhindern so einen Produktverlust. Die unterschiedlichen Öffnungsverhältnisse der Luftverteilerplatte 18 stellen stets optimale Anströmverhältnisse der zu konditionierenden Feststoffpartikel während der Verweilzeit in den Prozessräumen 12 der Wirbelkammer 3 sicher ohne eine aufwändige und kostenintensive Segmentierung der Verteilerkammer 2.
Fig. 8 zeigt eine Aufsicht des in Fig. 7 dargestellten Zusammenbaus des Rotationstrocknersterns 8 und des Einbauteils 17. Im Vergleich zu Fig. 7 sind in Fig. 8 die unterschiedlichen Öffnungsverhältnisse der unter dem Anströmboden 1 1 positionierten Luftverteilerplatte 18, welche sich im Ausführungsbeispiel durch die unterschiedlichen Durchmesser der Öffnungen 22 ergeben, dargestellt.
Des Weiteren ist ein weiterer erfindungsgemäßer Fluidisierungsapparat 1 vorstellbar, welcher allerdings im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel keine kreisförmige sondern eine axiale Förderstrecke aufweist und in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Der Fluidisierungsapparat 1 wird mittels einer Feststoffpartikel-Eintrittseinheit 26 mit Feststoffpartikeln beschickt. Die Feststoffpartikel werden in einzelnen Prozessräumen 27, welche durch Trennwände 28, einen Außenmantel 29 und einen Anströmboden 30 in der Wirbelkammer 31 gebildet werden, zur Feststoffpartikel-Austrittseinheit 32 transportiert. Somit wird gewährleistet, dass alle Feststoffpartikel die gleiche Verweilzeit im Fluidisierungsapparat 1 haben. Die Luftverteilerplatte 33, welche die gleichen Eigenschaften wie oben beschrieben aufweisen kann, ist zumindest teilweise unterhalb des durch die Antriebseinheit angetriebenen Anströmbodens 30 angeordnet.
Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlenliste
1 Fluidisierungsapparat
2 Verteilerkammer
3 Wirbelkammer
4 Zuleitung
5 Außenmantel
6 Feststoffpartikel-Eintrittseinheit
7 Feststoffpartikel-Austritteinheit
8 Rotationstrocknerstern
9 Kegel
10 Trennwand
1 1 Anströmboden
12 Prozessraum
13 Antriebseinheit
14 Öffnungswinkel
15 Drehrichtung
16 Trennwandabschluss (Dichtung)
17 Einbauten
18 Luftverteilerplatte
19 Gestell
20 Rahmenteil
21 perforierter Einsatz
22 Öffnung
23 nicht perforierter Sektor
24 Öffnungswinkel
25 Öffnung
26 Feststoffpartikel-Eintrittseinheit
27 Prozessraum
28 Trennwand
29 Außenmantel
30 Anströmboden
31 Wirbelkammer Feststoffpartikel-Austrittseinheit Luftverteilerplatte

Claims

GLATT Ingenieurtechnik GmbH; 99427 Weimar Fluidisierungsapparat Patentansprüche
1. Fluidisierungsapparat (1) zur Konditionierung von Feststoffpartikeln, bestehend aus einer Verteilerkammer (2), einer Wirbelkammer (3, 31 ), wobei die Wirbelkammer (3, 31 ) zur Förderung von Feststoffpartikeln entlang einer Förderstrecke Trennwände (10, 28) oder dgl. aufweist, einer Feststoffpartikel-Eintrittseinheit (6, 26) sowie einer Feststoffpartikel-Austrittseinheit (7, 32) und einem Anströmboden (1 1 , 30),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Luftverteilerplatte (19, 33) unterhalb des Anströmbodens (1 1 , 30) angeordnet ist, wobei Öffnungsverhältnisse, welche sich durch Öffnungen (22) in der Luftverteilerplatte (19, 33) ergeben, variieren.
2. Fluidisierungsapparat (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Öffnungsverhältnisse der Luftverteilerplatte (19, 33) mit zunehmender Förderstrecke der zu konditionierenden Feststoffpartikel in der Wirbelkammer (3, 31 ) ändern.
3. Fluidisierungsapparat (1 ) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Variation der Öffnungsverhältnisse auf der Luftverteilerplatte (19, 33) in Abhängigkeit des Querschnittes der Öffnungen (22) erfolgt.
4. Fluidisierungsapparat (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Feststoffpartikel-Eintrittseinheit (6, 26) und der Feststoff- partikel-Austrittseinheit (7, 32) des Fluidisierungsapparates (1 ) mindestens ein Prozessraum (12, 27) befindet, so dass bei der Aufgabe von Feststoffpartikeln keine Rück ermischung mit den bereits konditionierten Feststoffpartikeln stattfindet.
5. Fluidisierungsapparat (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Luftverteilerplatte (18, 33) mindestens ein nicht perforierter Sektor (23) angeordnet ist.
6. Fluidisierungsapparat (1 ) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der nicht perforierte Sektor (23) einen Öffnungswinkel (24) aufweist.
7. Fluidisierungsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Wirbelkammer (3) ein Rotationstrocknerstern (8) drehbar angeordnet ist.
8. Fluidisierungsapparat (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Prozessräume (12) am Rotationstrocknerstern (8) durch die Trennwände (10) aufgespannt sind.
9. Fluidisierungsapparat (1 ) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der auf dem Rotationstrocknerstern (8) aufgespannte Prozessraum (12) die Abmessungen der anderen Prozessräume (12) vorgibt.
10. Fluidisierungsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (22) der Luftverteilerplatte (18, 33) im Bereich der Feststoffpartikel-Austrittseinheit (7) die Funktion einer Blaseinrichtung zum Austrag der Feststoffpartikel übernehmen.
1 1 . Fluidisierungsapparat (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Luftverteilerplatte (18, 33) austauschbar ist.
12. Fluidisierungsapparat (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verteilerkammer (2) segmentiert ausgestaltet ist.
13. Fluidisierungsapparat (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die am Rotationstrocknerstern (8) angeordneten Trennwände (10) sich über die gesamte Höhe der Wirbelkammer (3, 31 ) erstrecken.
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