NL1028999C2 - Fluïdisatiebodem. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Fluïdisatiebodem 5 De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een fluïdisatiebodem.

In vele droogprocessen wordt gebruik gemaakt van een zogenaamd fluïde. Dit is een apparaat waarin deeltjesvormig product wordt behandeld met een gasstroom. Het product ligt in een laag op een 10 horizontale, gasdoorlatende plaat, de zogenaamde fluïdisatiebodem, en wordt doorstroomd door een, meestal opgaande, stroom gas, bijvoorbeeld warme lucht. De snelheid van deze gasstroom is zodanig dat de deeltjes telkens even worden meegesleurd, en in feite min of meer zweven. Men noemt dit fluïdisatie.

15 Een van de functies van de fluïdisatiebodem, ook wel zeefbodem genoemd, is om het gas gelijkmatig door de deeltjeslaag te laten stromen. Oorspronkelijk werd voor de zeefbodem gebruik gemaakt van een plaat waarin mechanisch gaten waren geperforeerd, en die door de gedeeltelijk opstaande wanden rondom veel weg had van een rasp. Deze 20 plaat, ook wel Conidur genoemd, werd vervaardigd door met een soort wals bobbels in een metaalplaat te drukken. Door plaatselijke overrekking ontstaan dan scheurtjes in de bobbels die de luchtgaten vormen.

Een van de nadelen van een dergelijke plaat is dat deze 25 moeilijk te reinigen is. De opstaande wanden zorgen ervoor dat product kan blijven haken of anderszins hechten aan de plaat, terwijl eventueel gebruikte schoonmaakvloeistof eveneens niet eenvoudig over de plaat kan lopen. Ook indien de plaat omgedraaid wordt gebruikt in een fluïdisatieinrichting zullen dergelijke problemen kunnen 30 optreden, aangezien er dan productdeeltjes of schoonmaakvloeistof kan achterblijven in de dieperliggende putjes rondom de gaten. Daarnaast is er een probleem met de vorming van scheurtjes en kiertjes van het materiaal, doordat het tijdens de mechanische vervorming plaatselijk wordt overrekt. Uiteraard zorgen dergelijke scheurtjes, braampjes en 35 dergelijk eveneens voor een verminderde reinigbaarheid. Doorgaans worden er hoge eisen gesteld aan hygiënisch ontwerpen, zoals b.v.

USDA of EHEDG, waaraan bij voorkeur dient te worden voldaan om ook de daarbijbehorende producten te mogen produceren en leveren.

Een ander probleem heeft betrekking op doorval van poeder. De 40 bobbels van de heen-en-weergaande plaat "happen" in de poederlaag, en 1 o 2 Θ 9 β β - -...................................................

2 geleiden zo een deel van het poeder naar de andere zijde van de plaat. Vooral bij opstarten (en stoppen) is dit problematisch, omdat dan al het fluidisatiegas alleen door vrije gaatjes stroomt, en poeder bij de bedekte gaatjes nog makkelijker wordt weggehapt.

5 Uit EP 0 876 203 is een fluïdisatiebodem bekend die een plaat met bobbels of indeukingen omvat, waarbij de bobbels of indeukingen voorzien zijn van gasdoorstroomgaten. Hoewel aandacht is besteed aan bovengenoemd probleem is ook hier de reinigbaarheid niet optimaal, met name door het aanwezig zijn van genoemde bobbels of indeukingen. 10 Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een fluïdisatiebodem met verbeterde reinigbaarheid.

De uitvinding bereikt dit doel met een fluïdisatiebodem volgens conclusie 1.

In de afhankelijke conclusies zijn voorkeursuitvoeringsvormen 15 beschreven, die echter niet limitatief dienen te worden opgevat.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke fluïdisatiebodem.

Het met een laser of desgewenst elektronenbundel, bij voorkeur een of meer laserpulsen, maken van de gaatjes biedt onder andere de 20 volgende voordelen.

De plaat wordt niet of nauwelijks mechanisch belast, en blijft dus goed vlak.

De gaatjes worden gemaakt met een prima binnenwandkwaliteit, hetgeen de gasdoorstroming maar ook de reinigbaarheid ten goede komt. 25 Desgewenst kan deze kwaliteit verder worden verbeterd door middel van elektropolijsten of dergelijke.

De wand- en randkwaliteit van de gaatjes is zeer goed, zodat er weinig of geen problemen zijn met reiniging van achtergebleven productdeeltjes en dergelijke.

30 Gaatjes van de gewenste doorsnede van bij voorkeur tussen 0,2 en 0,8 a 1,0 mm kunnen zeer doelmatig worden gemaakt. Met bekende lasertechnieken is het eenvoudig om een bundel met een diameter van ongeveer 0,2 mm te maken. Hiermee kunnen gaatjes van minimaal 0,2 mm doorsnede worden gebrand. Door lasersystemen met een hoger vermogen 35 te kiezen en/of de laserbundel te verbreden tot b.v. 0,7 mm, kunnen de gaatjes tot ongeveer 0,8 è 1,0 mm nog steeds met één puls, of hooguit met enkele pulsen, worden geschoten, doordat het plaatmateriaal, bij voorkeur een metaal, en met voordeel roestvast ! staal of een andere legering die loog- en ander | 40 reinigingsmiddelbestendig is, zodanig opwarmt en verdampt dat het 1028999 3 gaatje breder is dan de laserbundeldoorsnede. Juist doordat de laserbundel gepulst op één plek kan werken, en niet hoeft te snijden, kunnen de gaatjes snel en doelmatig worden gemaakt. Ter niet-beperkende indicatie: met de beschreven werkwijze kunnen ongeveer 5 vijf gaatjes per seconde worden gemaakt, terwijl met een werkwijze waarbij de laserbundel snijdt en dus beweegt over de omtrek van het te snijden gaatje er hooguit een gaatje per vijf seconden kan worden gemaakt met hetzelfde lasersysteem, een en ander afhankelijk van diamter en lengte van het gaatje. Met een elektronenbundel kunnen tot 10 wel 25 gaatjes per seconde worden geboord.

De uitvinding heeft ook betrekking op een fluïdisatie-inrichting met een fluïdisatiebodem volgens de uitvinding. Een dergelijke fluïdisatie-inrichting biedt het voordeel dat deze minder vaak en/of minder grondig hoeft te worden gereinigd, zodat de 15 productiedoelmatigheid toeneemt. Bovendien is tijdens de productie de reinheid en kwaliteit van de behandelde producten beter dan volgens de stand van de techniek, aangezien er minder materiaal kan achterblijven. Zodoende kan er geen achtergebleven materiaal een rol spelen bij eventuele kwaliteitsvermindering van een product.

20 Een belangrijk probleem dat wordt verminderd met de uitvinding is dat van mogelijke bacteriegroei, en van besmetting van product, onder invloed van achtergebleven product, vocht en warmte. Doordat de plaat en de inrichting volgens de uitvinding beter reinigbaar zijn, bestaat er minder gevaar voor het achterblijven van product op en in 25 de plaat, en dus op bacteriegroei en besmetting.

Het fluïdbed is een procesapparaat waarin een poedervormig product onder invloed van een verticale luchtstroom zwevende wordt gehouden. In deze toestand kan het product een bewerking ondergaan. Doorgaans bestaat deze bewerking uit drogen in warme lucht, koelen in 30 koude lucht of lecithineren. Andere bewerkingen zijn mogelijk. Denk hierbij aan agglomereren, granuleren, coaten, strippen, chemische reactie etc.

Vaak wordt een fluïdbed met een trilmechanisme uitgerust. Een dergelijk trilmechanisme verbetert de homogeniteit van de 35 fluïdisatie. De trilfrequentie is dan b.v. tussen 4 en 20 Hz, uiteraard niet-limitatief. Men noemt dit vaak een schudbed (lage frequenties) of trilbed (hoge frequenties).

Belangrijk bij een fluïdbed is de drukval en de luchtdoorlatendheid van de zeefplaat. De gaatjes zijn aan de 1028999 4 binnenzijde met voordeel zo glad mogelijk, dit is ten behoeve van de gasstroom en de reiniging beter.

Met voordeel omvat de fluïdisatiebodem zo veel mogelijk gaatjes. Dit biedt het voordeel dat de gasstroom, en dus ook de 5 behandeling van het product, buitengewoon homogeen kan verlopen. Anderzijds zijn grote gaten in het voordeel wat betreft reinigen ervan. Het blijkt dat een aantal tussen ongeveer 10.000 en 40.000 gaatjes per vierkante meter bij een gaatjesdoorsnede van tussen 0,2 en 0,9 mm een prima homogeen fluïdisatieresultaat oplevert bij een 10 geschikte drukval, een en ander afhankelijk van de diameter van de gaatjes. Niettemin is met de gekozen werkwijze om de gaatjes te maken de reinigbaarheid nog steeds goed.

Het is ook mogelijk om het gas een gewenste richting te geven, en aldus ook een transportfunctie voor de productdeeltjes. Daartoe 15 kan de gaatjes een bepaalde oriëntatie gegeven worden, b.v. een hoek tussen 15 en 50 graden met een oppervlak van de plaat. Een hoek tussen 30 en 45 graden met het plaatoppervlak blijkt een goed optimum te verschaffen tussen oriëntatie, doorval van productdeeltjes en doorstroming van gas.

20 Uiteraard is het ook mogelijk om de gaatjes in de fluïdisatiebodem, of in een aaneengesloten deel daarvan, verschillende oriëntaties te geven. Dit kan de volgende voordelen in bv. een zogenaamd well-mixed bed bieden.

Meer droogvermogen op de fluïdisatiebodem ten gevolge van hoge 25 luchtbelasting en hoge temperatuur. Daardoor tot 15 % capaciteitsverhoging.

Compactere installatie.

Verbeterde poedereigenschappen.

Betere bediening door een buffer van al gedroogd poeder in een 30 dikke laag van het fluïdisatiebed.

Stabielere en storingsongevoeligere procesvoering.

Met de gekozen techniek om de gaatjes te maken is het mogelijk om een fluïdisatiebodem eenvoudig van een gewenst multidirectioneel patroon van gaatjes te voorzien, en daardoor ook van een gewenste 35 multidirectionele gas- en productstroom over de fluïdisatiebodem.

Door programmeren van de laserbundelbron is het in beginsel mogelijk om gaatje voor gaatje een gewenste richting te geven. Bij de bekende mechanische gaatjesvormingswerkwijzen kan slechts een soort wals worden gebruikt die maar in één richting gaatjes in de plaat kan 40 kerven of drukken. Om in één fluïdisatiebodem meerdere richtingen te 1028999 5 krijgen moeten verschillend georiënteerde delen aaneengelast worden, hetgeen omslachtig is en ervoor kan zorgen dat gaatjes dichtgelast worden. In het algemeen is het zeer nadelig om te lassen in gebieden met gaatjes. Vooral half of eenzijdig dichtgelaste gaatjes vormen een 5 sanitair probleem doordat er product kan achterblijven.

Een ander voordeel van de werkwijze om met een laserbundel, of eventueel een elektronenbundel, te "schieten" is dat gedeelten van de plaat ook een andere gaatjesdichtheid kan worden gegeven of zelfs vrij van gaatjes kunnen worden gehouden. Dit biedt verdere voordelen 10 voor het sturen van de gas- en productstroom, maar is ook voordelig bij het ondersteunen van de plaat in een fluïdisatie-inrichting. Vaak worden dergelijke platen over hun lengte en/of breedte ondersteund door dragers, strips of dergelijke, aan welke de fluïdisatiebodem vaak wordt vastgelast. Indien de fluïdisatiebodem ter plekke van de 15 dwarsbalk of dergelijke geen gaatjes heeft, kunnen er ook geen gaatjes worden dichtgelast of dergelijke. Een fluïdisatiebodem uit één stuk kan volgens de werkwijze volgens de uitvinding eenvoudig van een dergelijk patroon worden voorzien.

De hoek van de gaatjes wordt met voordeel tenminste zo groot 20 als de storthoek van het te behandelen product gekozen. De storthoek van het te behandelen product heeft te maken met de stromingseigen-schappen van het product, met name de doorval door de gaatjes. Een onder standaardomstandigheden uitgestroomde hoeveelheid product vormt een kegel met een bepaalde tophoek, die storthoek wordt genoemd. Als 25 dat product op een plaat ligt met een gaatje, dat groter is dan de deeltjesgrootte van het product, maar dat een hoek met die plaat maakt die gelijk is aan of groter is dan de storthoek, zal het product niet vrij door het gaatje stromen, maar door brugvorming slechts minimaal door het gaatje vallen. Daarom kan ook in een vlakke 30 plaat met gaatjes die groter zijn dan de productdeeltjes met een zeer minimale doorval worden gewerkt. Een goede praktijkwaarde voor de hoek van de as van de gaatjes met de plaat ligt tussen 20 en 45 graden, bij gaatjes tussen 0,2 en 0,9 mm en productdeeltjesgrootte tussen 0,05 en 0,5 mm.

35 Bij voorkeur is de plaat zo dik dat het niet mogelijk is om loodrecht op de plaat kijkend door de gaatjes heen te kijken. Dit waarborgt dat er een betrouwbare oriëntatie aan het gas kan worden gegeven. De dikte van de plaat is aldus afhankelijk van de gaatjesdiameter en van de hoek die de gaatjes maken met de plaat.

40 B.v. bij een hoek van 30 graden en een gaatjesdiameter van ongeveer 1028999 6 0,8 mm is een plaatdikte van 2 mm bruikbaar, hoewel plaatdiktes tussen circa 0,5 mm en 3 mm eveneens nog bruikbaar kunnen zijn. Overigens wordt de plaatdikte in de praktijk vaak gekozen aan de hand van aanvullende criteria. Zo is een beloopbare plaat gunstig voor 5 onderhoud, en zal een dikte rond 2 mm in aanmerking komen.

De fluïdisatielucht stroomt met en zekere drukval door de zeefplaat, zodanig dat er een goede verdeling over de poederlaag ontstaat. Een bekende niet-limitatieve regel stelt dat dP(plaat) : dP(poederlaag) =1:3 tot 1:4, met een voorbeeldwaarde van ca. 10 500 Pa voor de plaat.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin: - Figuur 1 een doorsnede door een fluïdisatiebodem volgens de 15 uitvinding is.

- Figuur 2a, b zijn een boven- resp. doorsneeaanzicht door een andere uitvoeringsvorm van een fluïdisatiebodem volgens de uitvinding.

- Figuur 3 is een voorbeeldoriëntatiepatroon van gaatjes en dus gasstroom in een fluïdisatiebodem volgens de uitvinding.

20 In figuur 1 is weergegeven een plaat 1 met een gaatje 2.

Het gaatje heeft een as die een hoek van ongeveer 30 graden maakt met de plaat. De plaat heeft een dikte van ongeveer 1 mm, en het gaatje heeft een doorsnede van ongeveer 0,45 mm. De plaat is recht van boven niet doorzichtig via dit gaatje. De helling van de gaatjesas 3 geeft 25 een doorstromende gasstroom een gewenste oriëntatie. Uiteraard zijn de aangegeven maten voor dikte, hoek en doorsnede van het gaatje slechts een voorbeeld.

De richting van de gaatjesas 3 komt overeen met die van de elektronenstraal of laserbundel. De hoek kan vrijwel volledig naar 30 wens worden gekozen, maar bij voorkeur niet te klein om onnodig lange kanalen, met de bijbehorende nadelen, te voorkomen. Ook de doorsnede van het gaatje kan binnen betrekkelijk brede marges worden gekozen, en kan bijvoorbeeld variëren van enkele tienden van een millimeter tot 1 millimeter.

35 Nadat met een elektronenbundel of laserbundel 3 een of meer gaatjes 2 in de plaat 1 zijn vervaardigd, kan de plaat 1 ten minste gedeeltelijk en in het bijzonder geheel worden nabewerkt. Deze nabewerking kan b.v. tot doel hebben de inwendige kwaliteit van de gaatjes 2 te verbeteren. De nabewerking kan dan bijvoorbeeld omvatten 40 elektropolijsten of chemisch polijsten van de gaatjes 2. Ook is het 1028999 7 mogelijk om de plaat 1 te walsen of dergelijke, bijvoorbeeld om daaraan een bepaalde vorm te verschaffen. Opgemerkt wordt dat walsen niet (of nauwelijks) nodig is om kromtrekken van de plaat 1 onder invloed van het maken van de gaatjes 2 te herstellen, aangezien dit, 5 in tegenstelling tot de stand van de techniek, niet of nauwelijks optreedt. Met name geldt dit voor laserboren. In gevallen waarin bv. met een elektronenstraal in een vacuümkamer wordt geboord kan dit plaatsvinden door de plaat tot een cilinder te vormen, en daarna terug te walsen, waarbij enig kromtrekken zou kunnen plaatsvinden.

10 In figuur 2a resp. 2b is een gedeeltelijk opengewerkt boven- resp. doorsneeaanzicht van een andere fluïdisatieplaat volgens de uitvinding getoond met een patroon van gaatjes 12 in een plaat 11. De gaatjes zijn aan één zijde van de plaat dl mm in doorsnee en aan de tegenoverliggende zijde d2 mm. Door de toenemende diameter, b.v. als 15 gevolg van de laserbundel, kunnen bepaalde stromingseigenschappen aan het gas worden verschaft. De hoek van de gaatjesas met de plaat 11 is ongeveer 45 graden. De gaatjesdichtheid is omgekeerd evenredig met de afstanden a en b, en kan b.v. circa 100.000 per vierkante meter bedragen. Lagere aantallen van 10.000 tot 40.000 per vierkante meter 20 voldoen echter ook prima. De afstanden a en b hebben elk vaak een waarde tussen 1 en 10 mm, hoewel zij niet hiertoe beperkt zijn. De plaatdikte is hier 2 mm, en nog steeds is de plaat loodrecht van boven "ondoorzichtig".

Figuur 3 toont een voorbeeldpatroon van gemiddelde 25 oriëntaties van de gaatjes in een fluïdisatiebodem volgens de uitvinding. Door de gaatjes in diverse gebieden van de bodem een andere oriëntatie te geven kunnen de productdeeltjes ook verschillende stromingsrichtingen meegegeven worden, zodat de behandelende gasstroom optimaal zijn behandeling kan uitvoeren. De 30 ene gewenste oriëntatie kan tegengesteld zijn aan die van een ernaastgelegen gedeelte van de bodem, of b.v. onder een andere hoek daarmee. Ook kan de hoek van een eerste groep gaatjes anders, b.v. kleiner of groter, of even groot maar in een andere richting, zijn dan die van een tweede groep gaatjes, zodat de gasuitstroomsnelheid 35 ten opzichte van de fluïdisatiebodem anders is, enz. Ook kunnen binnen één gebied de gaatjes verschillende oriëntaties hebben, b.v. 2/3 naar links, 1/3 naar rechts, enzovoort. Hierdoor kan bijvoorbeeld een verbeterde fluïdisatie worden bereikt. Met voordeel zijn in hoofdzaak alle gaatjes verschaft in één monolithische plaat. Hiermee 40 wordt bedoeld dat de fluïdisatiebodem met de gaatjes niet is ^028999 8 samengesteld uit een aantal onderling verbonden plaatdelen, maar dat de plaat een geheel vormt, zonder lasnaden en dergelijke. Uiteraard kan de plaat wel onderdelen zonder gaatjes omvatten, die dan wél aan de plaat mogen zijn gelast en dergelijke.

5 Een (niet-weergegeven) praktijkvoorbeeld van een fluïdisatie- inrichting volgens de uitvinding omvat b.v. een fluïdisatiebodem volgens de uitvinding van ongeveer 0,3 a 2,5 meter breed en b.v. tussen 4 en 16 meter lang, hoewel in beginsel uiteraard elke andere afmetingen gekozen kunnen worden. Voorts kan de inrichting een of 10 meer van de volgende onderdelen bevatten: producttoevoerflens, productaftap, gastoevoerplenum(s), gastoevoerleidingen, gasafvoerleidingen, draaibare drempels, fines retouraansluitingen, luiken, kijkglazen, trilmechanisme voor de bodem, monsternameluikjes, inspectiedeksels, aandrijving voor b.v.

15 het trilmechanisme, gastoe- en afvoerventilatoren, cycloon, gasbehandelingsunit voor koelen, conditioneren of verhitten van gas. De fluïdisatie-inrichting kan bijvoorbeeld worden gebruikt als poederafvoer in een doekfilterinstallatie, als transportinrichting in poedersilo's, of meer in het algemeen bij poederbehandeling.

20 ! 1028999

Claims (16)

1. Fluïdisatiebodem, omvattende een vlakke plaat (1; 11) met een groot aantal door een laser- of elektronenbundel vervaardigde 5 doorgaande gaatjes (2; 12) .

2. Fluïdisatiebodem volgens conclusie 1, waarbij tenminste een deel van de gaatjes (2; 12) onder een scherpe hoek met het plaatoppervlak staat. 10

3. Fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de scherpe hoek tussen 20 en 50 graden, bij voorkeur tussen 30 en 45 graden bedraagt.

4. Fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij meerdere eerste gaatjes een eerste hoek met het plaatoppervlak maken, meerdere tweede gaatjes een tweede hoek met het plaatoppervlak vormen, en waarbij de eerste en tweede gaatjes onderling een hoek groter dan 0° insluiten. 20

5. Fluïdisatiebodem volgens conclusie 4, waarbij in hoofdzaak alle gaatjes zijn verschaft in één monolitische plaat (1; 11).

6. Fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, 25 waarbij het aantal gaatjes (2; 12) tussen de 10.000 en 40.000 per vierkante meter bedraagt.

7. Fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een gedeelte van de plaat (1; 11) in hoofdzaak vrij is van 30 gaatjes over een breedte van tenminste 1,5 cm, waarbij aan tenminste twee tegenoverliggende zijden van dat gedeelte wel gaatjes in de plaat zijn aangebracht.

8. Fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, 35 waarbij de diameter van de gaatjes (2; 12) in hoofdzaak ligt tussen de 0,2 en 1,0 mm, waarbij de plaatdikte tussen 0,5 en 3 mm bedraagt.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een fluïdisatiebodem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende de stappen van 1028999 - verschaffen van een vlakke plaat (1; 11) van een metaallegering - aanbrengen in de plaat van meerdere doorgaande gaatjes (2; 12. met behulp van een laser- of elektronenbundel. 5

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de plaat (1; 11) tijdens het aanbrengen van een gaatje (2; 12) in hoofdzaak niet beweegt ten opzichte van de laser- of elektronenbundel.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, waarbij de laser- of elektronenbundel voor verschillende gaatjes (2; 12) in de plaat onder verschillende hoeken op de plaat (1; 11) wordt gericht.

12. Werkwijze volgens een der conclusies 9-11, waarbij ten 15 minste een deel van de plaat (1; 11) wordt nabewerkt.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij het nabewerken elektropolijsten, chemisch polijsten of walsen omvat.

14. Fluïdisatiebodem vervaardigbaar volgens een der conclusies 9-13.

15. Fluidisatie-inrichting omvattende tenminste een fluïdisatiebodem volgens een der conclusies 1-8 en een gastoevoer die 25 is aangesloten op de fluïdisatiebodem.

16. Fluidisatie-inrichting volgens conclusie 15, voorts omvattende een trillingsmechanisme voor in trilling brengen van tenminste een deel van de fluïdisatieinrichting. 1028999