NO831254L - Fremgangsmaate og apparat for behandling av partikkelformig materiale. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører forarbeidelse av partikkelformige

materialer, samt apparat for dette formål.

Oppfinnelsen har spesiell anvendelse på tørking, oppvarmning og avkjøling av partikkelformig materiale, og den følgende beskrivelse er rettet mot denne anvendelse.

Tørking såvel som oppvarmning og avkjøling av faste stoffer er viktige og meget essensielle trekk ved mange kommersielle prosesser.Tørking av faste stoffer kan defineres som en prosess med samtidig varme- og masseoverføring, hvor den varme som er essensiell for fordampning av væsken i den faste fase enten oppnås ved konveksjon eller ledning fra tørkemediet. Avkjøling og oppvarmning er i alt vesentlig varme-overf øringsprosesser , selv om en masseoverføring også kunne inntreffe på samme tid. Konveksjon og ledning er ofte de dominerende måter for varmeoverføring i industriell tørke-, oppvarmnings- og avkjølingsprosesser ved hvilke partikkelformige faststoffer behandles ved hjelp av en varm eller kold

gass-strøm, etter behov. Dette betyr derfor at jo bedre partikkel/gass-kontakten er, desto bedre er varmeoverføringen mellom gassen og det faste stoff og desto større er masse-og/eller varmeoverføringen mellom det faste stoff og gassen. Det er derfor ikke overraskende at fluidiserte systemer, hvor de faste stoffer er suspendert i gassen, gir bedre varme- og masseoverføring enn enhver annen for tiden kjent tørke- eller avkjølingsmåte.

Avhengig av oppvarmnings- eller avkjølingsmåten kan det trekkes et skille mellom direkte og indirekte ^pjDaxatAii?' og det er normalt, avhengig av gass/faststoff-strømmen, å diffe-rensiere mellom samtidig løpende og motsatt løpende apparatur og prosesser.

Roterende tørker^<7>, varmeinnretninger og kjølere, som består av et roterende sylindrisk skall som skråner lett fra horisontalplanet, anvendes ofte kommersielt for tørking, oppvarmning eller avkjøling i stor skala av slike materialer som malmer, gjødningsstoffer og kjemikalier. For å gi større gass/faststoff-kontakt i én type roterende apparat kan skallet være utstyrt med vinger, som lufter faststoffpartiklene og tillater dem å falle gjennom en strøm av gassen. Et slikt

apparat, som normalt betegnes som en kaskade-roterende type,

er ideelt egnet for tørking av relativt grovt partikkelformig materiale som ikke egner seg til fluidisering.

Fra et rent teoretisk synspunkt bør et kontinuerlig roterende apparat av kaskade-typen ha en utmerket varme- og masseoverføring, siden partiklene faller gjennom gassen som passerer langs skallet. Imidlertid er den praktiske erfaring

at varmeoverføringen er dårlig; varmeeffektiviteten til et slikt apparat er normalt i størrelsesorden 40 til 55%. Denne dårlige ytelse skyldes helt ut den dårlige kontakt mellom de faste partikler og gassen. I denne type apparat danner de faste partikler i skallet gardiner av fallende f-aststoffer som gir større resistens for gass-strømmen enn det åpne rom mellom de falne gardiner. Partiklene kommer således i kontakt.med bare en svært liten del av den totale gass som strømmer gjennom skallet. Videre når den lille gassmengde som kommer i kontakt med faststoffene i gardinene meget hurtig likevektsbetingelser med hensyn til varme- såvel som masseoverføring, hvilket betyr at takten for tørking, oppvarmning eller avkjøling i gardinet vil avta ganske hurtig.

I en annen type av slik roterende apparatur føres oppvarmnings- eller avkjølingsgassen langs kanaler som skapes ved over-lapping av sjalusi-plater og kommer inn i sjiktet av partikkelformig faststoff gjennom sjalusiene. Denne type apparat gir god varme- og masseoverføring. Imidlertid kan det ikke anvendes for klebrige produkter, siden slike produkter tilstopper sjalusiene.

I motsetning til disse kontinuerlige roterende'tørkere eller kjølere gir fluidet sjikt med sin høye grad av vekselvirkning mellom gassen og det partikkelformige faststoff normalt en varmeeffektivitet på ca. 90 til 95%. Det er derfor ikke overraskende at fluidsjiktsystemer anvendes i prosess-industriene for tørking, oppvarmning og avkjøling av partikkelformige faststoffer. Dessverre b3ror praktiserbarheten av tørking, oppvarmning eller avkjøling av partikkelformig materiale i et fluidsjikt i meget stor grad på størrelsesspektret til det partikkelformige materiale. Mono-disperse systemer, dvs. slike hvor alle partikler har samme størrelse, fluidiseres meget lett. Imidlertid er det mer vanlig med poly-disperse systemer, hvor partiklene ikke er av samme størrelse, og disse vil bare fluidisere hvis størrelsesspektret er relativt tett; dvs. at størrelsen på partiklene ikke varierer i særlig stor grad.

Når man har med store forskjeller i partikkelstørrelsen

å gjøre, dvs. i poly-disperse systemer som har et åpent størrelsesspektrum, vil de fine partikler bli innfanget i gassen og således fjernet fra sjiktet. De grove partikler vil imidlertid ikke fluidisere, men avsette seg og føre til kanaldannelse i fluidsjiktet; dette vil si at gassen vil danne vertikale kanaler gjennom sjiktet, hvilket fører til meget dårlig faststoff /gass-kontakt . Mens kanaldannelsen ér en irregularitet som helt ut skyldes det vide eller åpne størrelsesspektrum for det partikkelformige faststoff, skyldes en annen irregularitet hos fluidsjikt hovedsakelig overflate-karakteristikaene til det partikkelformige faststoff og konstruksjonen av det fluidiserende kar. Denne irregularitet i fluidiserings-karakteristikaene er generelt kjent som "slugging" og kan beskrives som en tilstand hvor den fluidiserende gass danner bobler, i de dispergerte faststoffer. Disse bobler koalescerer til store bobler og kan ha en diameter som er i alt vesentlig lik det fluidiserende kars horisontale dimensjon. Gass/faststoff-kontakten i et "slugging"-sjikt er uvanlig dårlig og fører til lave effektiviteter med hensyn til varme- og masseoverføring.

Selv om korrekt opererende fluidsjikt gir utmerkede varme-og masseoverføringer, er trykkfallet gjennom sjiktet svært høyt og krever høytrykksblåsere, noe som er kostbart ut fra et kraftforbruks-synspunkt. På bakgrunn av disse begrensninger har fluidsjikt bare funnet begrenset anvendelse i prosess-industrien for tørking, oppvarmning og avkjøling av partikkelformig materiale, til tross for deres høye varemeeffektivitet. Mens derfor fluidisering av faststoffer gir utmerket varme- og masseoverføring, lider konvensjonell fluidsjikt-teknologi av følgende mangler: (a) Bare partikkelformig materiale med jevn størrelse fluidiseres lett, mens faststoffer som har et åpent '•. størrelsesspektrum ikke er lett fluidiserbart og svært ofte ikke kan fluidiseres i det hele tatt. (b) Små partikler eller støv i ikke-ensartede eller polydisperse faste stoffer elutrieres lett fra fluidsjiktet og må oppsamles i kostbart gass-renseutstyr.

(c) Grove partikler er vanskelige å fluidisere.

(d) Fluidsjiktsystemer har høy hydrodynamisk resistens og krever store gassvolumer for å oppnå tilstanden av fluidisering og er derfor storforbrukere med hensyn til energi.

Som et resultat av intense undersøkelser for å utvikle et fluidsjiktsystem som ikke lider av de ovennevnte mangler,

er det nå funnet å være mulig å utvikle et fluidiseringssystem ved mekanisk å dispergere faststoffene i en lavtrykksgass.

Videre er det funnet at en roterende sylinder kan anvendes i et arrangement som tilveiebringer mekanisk dispergering av de faste partikler over et gassfordelingssystem og at denne roterende fluidisator kan anvendes for tørking, oppvarmning eller avkjøling med øket effektivitet.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes apparatur for forarbeidelse av partikkelformig materiale inklusive et roterende sylindrisk kar som har sin akse skrånende mot horisontalen slik at én ende av det er hevet i forhold til den annen ende, en respektiv ringformig dekkplate ved hver ende av karet og som definerer en sentral åpning ved sin ende, og hjelpemidler for satsing av forarbeidelsesgass i karet gjennom én av de nevnte åpninger; hvor arrangementet er slik at under rotering av karet satses partikkelformig materiale inn i karet gjennom åpningen ved éh ende derav, fortsetter langs karet for uttømming gjennom åpningen ved den annen ende; hvor hjelpemidlene for satsing av gass inkluderer en forrådsrørledning som passerer inn i karet gjennom den ene åpning, og minst én uttømmingsledning i kommunikasjon med forrådsrørledningen og som strekker seg longitudinalt i karet; hvor minst den ene ledning er fiksert mot rotering sammen med karet i en posisjon for uttømming av gass, gjennom utløpshjelpemidler langs lengden av ledningen eller ledningene,

i et område i karet som er okkupert av materiale som går frem-over langs karet.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for forarbeidelse av partikkelformig materiale i en slik apparatur hvor materialet satses i karet gjennom åpningen ved den ene ende av dette og forårsakes å skride frem langs karet og bli uttømt fra dette gjennom åpningen ved den annen ende ved rotering av karet; gass for forarbeidelse av materialet passeres inn i karet under rotering av sistnevnte, idet gassen tilføres fra en kilde for denne, via forrådsrørledningen, og uttømmes i materialet i karet gjennom utløpshjelpemidlet for den ene ledning, eventuelt ledningene; idet mengden av materiale som skrider frem langs karet er tilstrekkelig til å dekke ledningen eller ledningene.

Ledningen(e) kan være slik at gassen uttømmes langs i alt vesentlig hele den longitudinale utstrekning av karet. For dette formål kan utløpshjelpemidlene omfatte et flertall av utløp som er anbragt med avstand longitudinalt i karet, eller minst ett utløp av spalteform strekker seg longitudinalt i karet. Utløps-hjelpemidlene er mest bekvemt anbragt på ledningen(e) for å dirigere gassen nedad i materialet som skrider' frem langs karet.

Det er mest bekvemt å anvende to eller flere ledninger.

I et slikt tilfelle kan disse være anbragt med avstand fra hverandre lateralt, omkretsmessig i karet.

Ledningen (e) er helst anbragt med avstand fra den indre overflate av karet i en avstand som er en relativt liten del av karets innvendige radius. Således er, for et kar med 375-500 mm i diameter, den avstand som ledningen(e) er anbragt fra den innvendige overflate i karet, varierende fra 50 til 125 mm.

Der hvor utløpshjelpemidlene omfatter et flertall av utløp, kan sistnevnte være anbragt med avstand i en longitudinal rekke, eller de kan være i to eller flere slike rekker. Sistnevnte tilfelle er mer egnet, og utløpene kan også være satt longitudinalt i tilstøtende rekker. I ett passende arrangement for et kar med radius 400 mm som har tre ledninger med innvendig diameter 20 mm anbragt lateralt i en avstand av 100 mm, er det funnet at tre rekker med utløp ved 10 mm sentre, i en slik plassering, og 2-4 mm i diameter, er'spesielt egnet.

Apparatet i henhold,( til oppfinnelsen har en viss total likhet med det som er åpenbart i US-patent 3262218,Cymbalisty for behandling av materialer med fluider for en rekke anvendelser. Imidlertid tjener en sammenligning av apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse med de arrangementer som er foreslått av Cymbalisty til å fremheve de viktige forskjeller.

Det skal'først bemerkes at de arrangementer som er foreslått av Cymbalisty er for slike formål som tumling, miksing og filtrering, mens foreliggende oppfinnelse prinsipalt er rettet mot tørking, oppvarmning eller avkjøling. Arrangementene til Cymbalisty krever et sylindrisk kar som er lukket i hver ende, og de er derfor ikke egnet for en kontinuerlig tørke-operasjon. Videre, mens arrangementene til Cymbalisty har et flertall av rørledninger som strekker seg longitudinalt i karet og er anbragt omkretsmessig med avstand i dette, kan rør-ledningene rotere sammen med karet i motsetning til de fikserte rørledninger som kreves av foreliggende oppfinnelse. Sistnevnte ^^sti^nksjon er av overmåte stor viktighet, siden arrangementet i henhold til foreliggende -oppfinnelse ikke bare er^betydelig mindre komplisert og rimelig, men også gir sij^rifi^kj^fordeler ved behandling av det partikkelformige materiale.

De mer k ompl is er t^^ar^a^.ejm3nt er^h os_Cymbal i s t y f r emg å r lett fra behovet for et^komplekst ventilarrangement mellom de roterende rørledninger og rør som tilfører f luid_ til rør-ledningene. Spesielt der hvor det partikkelformige materiale som skal behandles er av slipende natur, vil det være sannsynlig at det vil forårsake slitasje på ventilkomp.o,ne-n.tene, og hvis det fluid som anvendes er en gass, kan denne strømme ut over det partikkelformige materiale med redusert effektivitet ved behandlingen av sistnevnte.

Imidlertid er det, mer av betydning, funnet at hvis rør-ledningene roterer med karet slik som i arrangementene til Cymbalisty, er gass/f aststof f -kontakten ^igjvifJJcant_ mindre enn med fikserte rørledninger. Derfor kan kanaldanne^lse inntreffe, slik som hos konvensjonelle fluidiserte sjiktsystemer; dette er spesielt tilfelle ved behandling av et vått, partikkelformig materiale med en tørregass. Med roterbare rørledninger kan kjjualdannelser resultere_ f^a_J^ædjTLej]^den_.av partikkelf ormig materiale som roterer med karet og rørledninger under en del av hver omdreining; hvor systemet totalt., sett er-noe lik et statisk sjikt hvor hverken karet,eller rørledningene roteres. En viss relativ bevegelse mellom det partikkelformige materiale og rørledningene inntreffer ved det nivå av karet hvor det partikkelformige materiale faller bort fra siden av og tilbake til bunnen av karet, men dette er ikke tilstrekkelig til å unngå kanaldannelse. Hvor rørledningene imidlertid, som i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, er^_fiksert, tvinges det partikkelformige materiale forbi rørledningene ved rotasjon av karet, og en resulterende uttalt tumjj-ngsvirkning i hovedmengden av materialet hindrer kanaldannelse.

Det er videre fordeler som stammer fra arrangementet i henhold til foreliggende oppfinnelse som ikke oppnås med arrangementet til Cymbalisty. For det første er det, på grunn av t umling i hovedmengden av partikkelformig materiale, funnet at gasstrykkfallet gjennom det nevnte materiale er vesentlig mindre enn hva som oppnås med roterende rørledninger, med en faktor på 10 eller mer. I tillegg til reduserende kraftkrav for tilførsel av gassen forsterker dette gass/faststoff-kontakten, og derved øker effektiviteten ved behandlingen og reduserer den nødvendige oppholdstid for materialet i karet. På grunn av denne tumlevirkning og også det lave gasstrykk øker også mulig ensartethet av behandlingen signifikant. I tillegg, og til tross for kravet om et kar som er åpent i endene, reduserer tumlevirkningen og redusert trykk segregering av partikler av forskjellige størrelser til et minimum, og, prinsipalt som et resultat av det lave gasstrykk, blir nivået av finstoff som elutrieres, ekstremt lavt. I sistnevnte hen-seende er arrangementet i henhold til foreliggende oppfinnelse også i markert kontrast til drift av konvensjonelle fluidiserte . sjikt. Dessuten er det, ved tørking av vått, partikkelformig materiale som er tilbøyelig til fragmentering ved oppvarmning på grunn av innfanget væske, funnet at fragmentering kan vesentlig reduseres ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse, til tross for anvendelse av relativt varme tørregasser. Denne . sistnevnte fordel tilskrives ensartetheten ved oppvarmning som muliggjør unngåelse av lokale varme flekker i hovedmengden av partikkelformig materiale, noe som ellers kan inntreffe i lommer av fullstendig tørket materiale.

Gassen kan passere til rørledningene på en. rekke forskjellige måter. Således kan tilførselsrøret strekke seg aksialt inn i karet hvor det kan være et grenrør fra dette for uttømmings-rørledningen(e), f.eks. ved én ende av eller mellom endene til karet. Hvis det er to eller flere ledninger, kan. bare én slik grenledning være forsynt med denne forlengelse på

en av rørledningene og gass som passerer fra den ene ledning til de andre ad minst én forbindelseslinje eller rør mellom suksessive uttømmingsledninger.

Alternativt kan ledningen(e) være av veiv-form med ende-deler derav på eller nærstående aksen ti'iS<aret^ og en sentral del, sammen med hvilken utløpene er anbragt i avstand, som er anbragt radialt slik at de er tilstøtende den innvendige overflate av karet. I et egnet arrangement som har to eller flere rørledninger, kan én være av en slik veiv-form og i stand til

å motta gassen fra forrådsrøret, med den eller hver annen rør-ledning ganske enkelt strekkende longitudinalt i karet og som tar imot gass fra den ene rørledning via en forbindelseslinje.

Rørledningen(e) kan være i stand til å bli justert i

karet, selv om de bevares mot rotasjon i bruk av apparatet. Derfor, hvis en enkelt rørledning anvendes, kan den være

lateralt bevegelig for å sikre dens posisjon inne i det partikkelformige materiale for optimal faststoff/gass-kontakt. Hvis det er to eller flere rørledninger, kan disse likeledes være bevegelige som et hele eller for å øke eller nedsette den laterale avstand mellom påfølgende rørledninger.

Rørledningene er helst anbragt og fiksert slik at de,

minst delvis, strekker seg i den nedre kvadrant av karet som det partikkelformige materiale løftes fra, under rotering av karet, før materialet tumles ned gjennom et sentralt område i karet. Dette vil si at rørledningene i det minste delvis, helst i det vesentlige, er innen den nedre kvadrant bortenfor det vertikale sentralplan i karet i rotasjonsretningen. Rørledningene er således anbragt i hovedmengden av partikkelformig materiale som skal forarbeides og er således i stand til å frigi gassen direkte inn i hovedmengden av dispergerte faste partikler.

På grunn av denne lokalisering utøver rørledningene også mekanisk vekselvirkning med, og tilveiebringer en tumlevirkning i, det partikkelformige materiale mens det trekkes forbi rørledningene med rotering av karet.

En kort betraktning av oppfinnelsen vil gjøre det klart at de faste partikler, i den roterende apparatur, dispergeres ved mekanisk aksjon av rørledningene og at dette forsterker den frie gass-strøm mellom disse dispergerte partikler. Som resultat oppnås maksimal intim kontakt mellom gass og faststoffer ved minimal hydrodynamisk resistens fra sjiktet, hvilket tilveiebringer et ekstremt enkelt arrangement for tørking, oppvarmning eller avkjøling av polydisperst partikkelformig materiale.

Apparatet i henhold til oppfinnelsen er spesielt godt egnet for tørking av et stort utvalg av våte, partikkelformige materialer. Illustrerende for slike materialer er kaliumklorid, kalium- og ammoniumsulfater, langbeinitt, superfosfat og N-P- og N-P-K-kunstgjødningblandinger, inklusive slike blandinger som har spor eller mindre tilsetninger av elementer. Hos noen slike materialer kreves tørking etter et granuleringstrinn, og man har funnet at på grunn av den tumlevirkning som produseres av rørledningene er apparatet i henhold til oppfinnelsen godt egnet for tørking av friskt' agglomererte granuler i en granu-leringskrets. Dette er en sak av betydning, da våte, friskt agglomererte granuler fremdeles er i besittelse av en viss grad av plastisitet og, på grunn av tumlevirkningen i hovedmengden av materiale som oppnås med foreliggende oppfinnelse, oppnås kompaktering mens vann drives vekk fra tomrom i granulene. Som følge derav har granulene mindre luft innfanget i tomrom og er betydelig tettere enn dem som tørkes på konvensjonell måte, f.eks. i en roterende tørker. Mekanisk styrke påvirkes i høy grad ved porøsitet, og granuler som er tørket med apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse har betydelig større styrke.

Ved tørking av mange våte partikkelformige materialer er det ofte funnet at hovedmengden av materialet vil feste til karveggen og bli sittende der under en hel omdreining. I én, sterkt ønskelig utførelsesform av oppfinnelsen kan dette problem unngås ved foring av hele den indre omkrets av karet med en fleksibel strømpe som sikres til karet i intervaller rundt omkretsen. Strømpen sikres slik at når karet roterer, kan deler av strømpen i den øvre halvdel av karet gi etter under tyngde-kraften bort fra karet slik at eventuelt vedhengende partikkel formig materiale rives løs; og strømpedelene har evne til igjen å forme seg etter karet mens de roterer ned under karets akse. For at en slik ettergivning og returnering av strømpedelene ikke forhindres ved nedsatt trykk mellom strømpen og karet, kan sistnevnte rundt sin omkrets være forsynt med åpninger som tillater luft å strømme inn og ut.

Et utvalg av materialer kan anvendes for den fleksible strømpe. Egnede materialer er naturlig og syntetisk gummi, blandinger av slike gummier, samt fleksible plastmaterialer.

Et valg mellom slike materialer bør baseres på betraktning av

de partikkelformige materialer som skal tørkes og de temperaturer som strømpen skal anvendes ved. På grunn av den gass/faststoff-kontakt som er mulig i henhold til oppfinnelsen, trenger den temperatur som strømpen eksponeres for normalt ikke i særlig grad å overstige kokepunktet for væsken som skal avdrives fra det partikkelformige materiale.

For mer fullstendig forståelse av oppfinnelsen skal det

nå bringes beskrivelse av de ledsagende tegninger hvor:

Figurene 1 og 2 viser én form av apparat i henholdsvis side- og partielt ende-oppriss; og

figurene 3 og 4 viser, i forstørret målestokk, en del av respektive rørledninger egnet for anvendelse i arrangementet i henhold til figurene 1 og 2; og

figur 5 viser, i skjematisk gjennomskåret tverrsnitt, en annen form av apparatet.

I figurene 1 og 2 består det roterende fluidisator-apparat 10 av en horisontal trommel 12 slik som i en kaskade-rotasjonstørker, som har et sylindrisk skall 14 og ringformige ende-dekkplater 16, 18. Trommelen 12 er understøttet på konvensjonell måte, av to løstliggende ringer 20 som hver løper på

et par av huj:^pp£^julsaiimensetninger 22, slik at det blir en lett skråning nedad fra dens innløp 17 gjennom endestykket 16

til dens utløp 19 gjennon endestykket 18. Trommelen roteres ved hjelp av et konvensjonelt drivsystem som omfatter en omkretsmessig kjede 24 og drivmotor 26. Trommelen, vuggetapp-sammensetningene, drivmotoren og understøttelses-braketten 28 for motoren 26 er alle montert på en felles basis 30. Trykkvalse-sammensetninger 32 er benyttet for å forhindre lateral bevegelse.

av trommelen langs rotasjonsaksen.

Apparatet 10 inkluderer et tilførselsrør 34, understøttet i begge ender av trommelen 12 ved hjelp av understøttelses-braketten 36 festet til basisen 30. Røret 34 passerer aksialt gjennom de ringformige plater 16, 18 som anvendes for å holde på tumlesjiktet 38 med faste partikler som tørkes, oppvarmes eller avkjøles i apparatet. Et antall radialt løpende rør 40 passerer fra forrådsrøret 34 og tilfører forarbeidelsesgass til rør-ledningene 42 for fordeling i tumlesjiktet 38 iv faste partikler.

Delen av en rørledning 42 som vist i fig. 3, har langs sin lengde to rekker med utløp eller åpninger 44. Åpningene i suksessive rekker er avsatt, og for å øke■spredningen av fluid som passerer gjennom dem, har hvert utløp en konisk utvidet ytre ende 46.. Delen av rørledningen 42 som er vist i fig. 4 har to longitudinalt løpende utløpsspalter 48. Selv om spaltene 48 er vist med parallelle kanter og er kontinuerlige, kan kantene på dem divergere utad og/eller de kan være diskontinuerlige.

I arrangementet på figurene 1 og 2 er det fire rørled-ninger 42. Én av disse er plassért under aksen til trommelen 12, og de andre er anbragt lateralt med avstand fra senterlinjen i rotasjonsretningen. Rørledningene 42 er således i den nedre kvadrant av trommelen 12 hvor hovedmengden av materialet i sjiktet 38 er beliggende umiddelbart før det løftes for tumling ned i trommelen 12. På bakgrunn av denne plassering, og den relativt tette plassering av rørledningene i forhold til trommelens innvendige overflate, går rørledningene i sjiktet 38 av partikler før partiklene løftes for tumling ned i trommelen. Som en følge av dette tilveiebringer rørledningene 42 en tumle-eller mikse-virkning i sjiktet 38 og forsterker gass/faststoff-kontakten. Rørledningene 42 kan være lateralt bevegelige slik at de varierer sin posisjon i sjiktet 38, enten som et hele eller i forhold til hverandre, slik at en slik kontakt forsterkes.

Utløpsåpningene 44 eller spaltene 48 er mest bekvemt anordnet slik at gass, som frigis fra dem passerer nedad fra rørledningene 42, f.eks.' radialt eller i en retning som skråner mot radialen i rotasjonsretningen. Som følge av dette forblir fluidet i kontakt med materialet i sjiktet 38 lenger før det løftes forbi rørledningene 42, over horisontalen.

Fig. 5 viser skjematisk et transversalt snitt av en roterende fl^uidi^a^tor 110 som, i detalj, kan være lik apparatet i figurene 1 og 2; og tilsvarende deler har samme henvisnings-tall pluss 100. Sylinderen eller trommelen 112 i apparatet 110 har en foring 50 som er dannet av paneler 54 som strekker seg langs den fulle aksiale utstrekning i trommelen. Tilstøtende kanter av suksessive paneler 54 er fiksert longitudinalt i trommelen 112, som vist ved 56, og er dannet av fleksibelt ark. Således, når trommelen 112 roterer i retningen til pilen A,

er panelene 54 i stand til å klappe sammen nedad under tyngde-kraftens innflytelse, mellom sine kanter ved 56, etterhvert som de nærmer seg senit; derved utstøtes noe av det partikkelformige materiale fra sjiktet 138 som er vedhengende. Passende åpninger 58 i trommelen 112 muliggjør innløp av luft (piler B) mellom den innvendige overflate av trommelen 112 og panelene 54. slik at en slik sammenklapping forenkles, og utløp av luft (piler C) etterhvert som panelene 54 klapper sammen tilbake mot nevnte overflate ved rotering mot trommelens nadir.

Panelene 54 tillater behandling av klebrige materialer som ellers ville utgjøre et problem med hensyn til oppbygning på trommelen 112. De kan være av hvilket som helst egnet fleksibelt arkmateriale. Mest bekvemt er bredden til hvert ark litt større enn de omkretsmessige avstander mellom deres feste-punkter ved 56 slik at sammenklapping av dem bort fra trommelen 112 ikke forhindres av et nedsatt trykk mellom dem.

Snarere enn å være av separate paneler 54 kan foringen 50 være av en omkretsmessig kontinuerlig strømpe. I hvert tilfelle bør foringen være av et materiale med evne til å motstå drifts-temperaturen som vil være fremherskende i trommelen i nærheten av foringen. Imidlertid kan temperaturen nær foringen i en tørkeoperasjon være vesentlig mindre enn temperaturen til tørke-gass som tilføres apparatet. Således kan, ved tørking av partikkelformig materiale ved fordampning av vann, tørkegassen ha en temperatur som 'er så høy som 600-800°C, men på grunn av den gode gass/faststoff-kontakt som frembringes av uttappings-ledningene,' er det ikke sannsynlig at temperaturer nær foret vil overstige 100°C signifikant hvis tørkingen fortsetter ned til et . normalt akseptabelt nivå på ca. 0,5% vanninnhold for det partikkelformige materiale ved uttappingsenden til apparatet.

Best ytelse med hensyn til tumlevirkning av sjiktet oppnås med apparatet i henhold til oppfinnelsen når trommelen roterer ved en hastighet i området 20-80% av den kritiske hastighet. Den "kritiske hastighet" er definert som den hastighet ved hvilken sentrifugalkraften på en partikkel i kontakt med trommelen er lik, i senit for rotasjonen, gravita-sjonskreftene på nevnte partikkel; d.v.s. når g = r w<2>, idet g er akselerasjonen som skyldes gravitasjonen (9,81 m/sek/sek), hvor r er trommelens radius i meter og w er ringhastigheten i radianer pr. sekund.

Den kritiske hastighet Ncser da gitt ved:

Eksempler på drift med det apparat som er beskrevet, skal nå gis i detalj. I eksemplene er gjennomsnitts-overflatearealet for sjiktet definert som det areal i horisontalplanet i trommelen som kan legges på loddsnoren til senterlinjen og tangensielt til inrier-radien av endeplaten i utløpsenden, mens sjiktdybde er definert som differansen mellom indre og ytre radius for denne endeplate. I tillegg er den spesifikke vannfordampnings-hastighet definert som den vannmengde som fordampes fra fast-stoffet pr. volumenhet av trommelen pr. tidsenhet, og den gjennomsnittlige fluidiseringshastighet er den volumetriske strømningsrate for gass pr. tidsenhet dividert på det gjennomsnittlige overflateareal av sjiktet.

Eksemplene på ytelsen i henhold til oppfinnelsen ble basert på to pilot-anlegg-apparater som er beskrevet i tabell I.

Eksempel 1

Ytelsen til den roterende fluidiseringsenhet med diameter 0,568 m ble testet på tørking av fosfatsten fra

Florida som hadde den partikkelstørrelsefordeling som er gitt

• i tabell II.

Resultatene fra disse tester er oppsummert i tabell III.

Eksempel 2

Ytelsen til den roterende fluidisator med diameter 0,568 m ble testet på tørking såvel som avkjøling av friskt utgravet og granulert superfosfat som hadde den partikkel-størrelsefordeling som er vist i tabell II. Resultatene av disse tester er oppsummert i tabell IV.

I pilot-enhet nr. 2 ble det videre vist at apparatet i henhold til oppfinnelsen utgjør et overordentlig effektivt hjelpe-middel for tørking og avkjøling av gjødningsstoffer. Testene i det følgende eksempel er gitt som illustrasjon.

Eksempel 3

I disse tester ble to roterende fluidisatorenheter med diameter 1,8 m arrangert i serie. Den første enhet ble operert som en tørker for enkelt superfosfat, og den annen enhet ble operert som kjøler; idet det tørkede materiale som ble uttappet fra den første enhet ble satset til den annen enhet. Utstrakte tester ga de gjennomsnittlige.driftbetingelser og resultater som er gjengitt i tabell V.

Eksempel 4

Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 3 ble gjentatt med unntagelse av at det, istedenfor enkelt superfosfat, ble anvendt våte granuler av følgende materialer i suksessive tester som mating til enhetene: kaliumklorid, kaliumsulfat, ammonium-sulfat, langbeinitt (et kalium/magnesium-sulfat), N-P-gjødning-blandinger, N-P-K-gjødningblandinger så vel som gjødning-spor (små mengder) element-blandinger.

Den spesifikke vånnfordampningshastighet og alle andre parametre for ytelse var av samme størrelsesorden som dem som ble fastslått i de tidligere eksempler.

Arrangementet og fremgangsmåten som er tilveiebragt av oppfinnelsen er godt egnet for tørking, oppvarmning og avkjøling av partikkelformig materiale. Det er således funnet at ved tørking av gjødningmateriale ved tørkeluft tilført ved en gitt temperatur og takt til en gitt matetakt av gjødningen, kan tørking til krevet grad utføres i apparat i henhold til oppfinnelsen på tilnærmet halve tiden som kreves for konvensjonell bruk av en tørker med samme diameter, men tilnærmet tre ganger lengden. Det vil forstås at ikke bare er kravet om oppvarmet luft betydelig redusert, men også at oppholdstiden i trommelen likeledes er redusert. Også støvtapene fra sjiktet er neglisjer-bare i sammenligning med konvensjonelle roterende tørkere eller fluidsjikt-tørkere, og problemer med å separere og resirkulere finstoff unngås således vesentlig.

Det skal forstås at det kan gjøres forskjellige modifika-sjoner og/eller endringer uten at man går vekk fra hensikten med oppfinnelsen slik det er forklart ovenfor. Selv om rør-ledningene for uttapping av behandlingsgass inn i det partikkelformige materiale er vist å være med sirkelformig tverrsnitt,

er det således mulig med andre tverrsnitt. De kan således f.eks. være av lentikulært tverrsnitt slik at løfting og tumling av det partikkelformige materiale forbedres.

Claims (18)

1. Apparat for forarbeidelse av partikkelformig materiale inklusive et roterende sylindrisk kar som har sin akse skrånende mot horisontalen slik at én ende av det er hevet i forhold til den annen ende, en respektiv ringformig dekkplate ved hver ende av karet og som definerer en sentral åpning ved sin ende, og hjelpemidler for satsing av forarbeidelsesgass inn i karet gjennom én av de nevnte åpninger; idet arrangementet er slik at under rotering av karet fortsetter partikkelformig materiale som er satset inn i karet gjennom åpningen ved dets ene ende, langs karet for uttapping gjennom åpningen ved den andre ende derav; idet hjelpemidlet for satsing av gass inkluderer en tilførselsledning som passerer inn i karet gjennom den ene åpning, og minst én uttømmingsrørledning i kommunikasjon med. tilførselsrøret og som strekker seg longitudinalt i karet; hvor rørledningen eller rørledningene er fiksert mot rotasjon med karet i en posisjon for uttømming av gass, gjennom åpninger langs lengden av rørledningen eller rørledningene, i et område i karet som er opptatt av materiale som skrider frem langs karet.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørledningen eller rørledningene strekker seg langs i alt vesentlig den fulle lengde av karet og har et flertall av utløp anbragt med avstand langs sin lengde for uttømming av nevnte gass nedad i materiale som skrider frem langs karet.

3. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at.rørledningen eller rø rledningene strekker seg langs i alt vesentlig den fulle lengde av karet og har minst ett utløp av spalteform for uttapping av gass fra lengden av nevnte rørledning nedad i materiale som skrider frem langs karet.

4. Apparat som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det er et flertall av nevnte rørledninger, i lateral avstand mellom hverandre omkretsmessig i karet.

5. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at de laterale avstander mellom de nevnte rørledninger er justerbare.

6. Apparat som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ' v e d at tilførselsrøret strekker seg longitudinalt gjennom karet og at hver av nevnte rørledninger er i direkte kommunikasjon med tilførselsrøret ved hjelp av respektive et radialt gående rør eller en rørledning.

7. Apparat som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at rørledningene er i kommunikasjon ved hjelp av minst ett rør eller en rørledning som strekker seg omkretsmessig, hvor én av nevnte rørledninger er i direkte kommunikasjon med nevnte tilførselsrør ved hjelp av et rør eller en rørledning som strekker seg radialt, slik at gass som mottas av den ene rørledning er i stand til å passere til de andre rørledninger.

8. Apparat som angitt i hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at karet har en fleksibel foring som strekker seg omkretsmessig i det, idet foringen er sikret longitudinalt i karet ved punkter som er anbragt med avstand rundt omkretsen slik at seksjoner av foringen kan klappe sammen bort fra, og returnere til kontakt med, karet etterhvert som seksjonene nærmer seg henholdsvis senit og nadir når karet roterer.

9. Apparat som angitt i krav 8, karakterisert ved at foringen er i form av en strømpe og at karet har minst én åpning tilstø tende hver seksjon for å tillate henholdsvis innløp og utløp av atmosfærisk luft under nevnte sammenklapping fra og retur til kontakt med karet.

10. Apparat som angitt i krav 8, karakterisert ved at hver seksjon i foringen omfatter et respektivt panel og at karet har minst én åpning tilstøtende hver seksjon for å tillate henholdsvis innløp og utløp av atmosfærisk luft under nevnte sammenklapping, fra og retur til kontakt med karet.

11. Fremgangsmåte for forarbeidelse av partikkelformig materiale, karakterisert ved .at materialet satses i et roterende sylindrisk kar som har sin akse skrånende mot horisontalen slik at én ende derav er hevet i forhold til den den annen ende, og som har en respektiv ringformig dekkplate ved hver ende som definerer en sentral åpning ved dets ende, idet materialet satses gjennom åpningen ved den ene ende og bringes til å skride frem langs karet og uttømmes fra dette gjennom åpningen ved den andre ende ved rotering av karet; gass for forarbeidelse av materialet føres inn i karet under rotasjon av sistnevnte, idet gassen tilføres fra en kilde for denne, via et tilførselsrør, og slippes ut i materialet i karet gjennom åpninger i minst én uttappings-rørledning som er i kommunikasjon med tilførselsrø ret, strekker seg. longitudinalt i karet og er fiksert mot rotasjon med karet; idet mengden av materiale som skrider frem langs karet er tilstrekkelig til å dekke den minst ene rørledning.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav ll,karakteri sert ved at karet rot^ rermed 20-80% av sin kritiske hastighet.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11 eller 12, anvendt på tørking av vått, partikkelformig materiale, idet karet har en foring som er sikret longitudinalt i karet ved punkter som er anbragt med avstand mellom hverandre rundt omkretsen slik at seksjoner av foringen kan klappe sammen vekk fra, og returnere til kontakt med, karet etterhvert som seksjonene nærmer seg henholdsvis senit og nadir, ved rotering av karet hvor noe av nevnte materiale som eventuelt henger ved foringen forskyves fra dette og faller til basis av karet på grunn av den nevnte sammenklapping av suksessive seksjoner vekk fra karet.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13,karakteri-' sert ved at gassen føres inn i karet ved en høyere temperatur enn hva som kan motstås av materialet i foringen, idet materialet tørkes bare til en slik grad at foringen ikke eksponeres for en temperatur som er vesentlig over fordampningstemperaturen for væske som tø rkes fra det partikkelformige materiale.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 11 eller 12, anvendt på tørking av partikkelformig materiale, karakterisert ved at karet har en foring og at gassen føres inn i karet ved en temperatur som er høyere enn hva som kan motstås av materialet i foringen, idet materialet tørkes bare til en slik grad at foringen ikke eksponeres for en temperatur som er vesentlig i overkant av fordampningstemperaturen for væske som tørkes fra det partikkelformige materiale.

16. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 11 til 15, karakterisert ved at gassen bringes til uttømming i materialet, fra et flertall av utløp anbragt med avstand langs den minst ene rørledning, over i alt vesentlig den fulle longitudinale utstrekning av karet.

17. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 11 til 15, karakterisert ved at gassen bringes til uttømming i nevnte materiale, fra minst én utløpsspalte i den minst ene rørledning, over i alt vesentlig den fulle longitudinale utstrekning av karet.

18. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 11 til 17, karakterisert ved at det er et flertall av nevnte rørledninger, hvor gassen bringes til ut-tømming, i nevnte materiale, fra hver av nevnte rørledninger.