WO1994027103A1 - Verfahren zum entfeuchten von feststoffen - Google Patents

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WO1994027103A1
WO1994027103A1 PCT/EP1993/001108 EP9301108W WO9427103A1 WO 1994027103 A1 WO1994027103 A1 WO 1994027103A1 EP 9301108 W EP9301108 W EP 9301108W WO 9427103 A1 WO9427103 A1 WO 9427103A1
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pressure
drying
dehumidifying
solid
wood
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PCT/EP1993/001108
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French (fr)
Inventor
Werner Stahl
Mario R. Stahl
Original Assignee
Werner Stahl
Stahl Mario R
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B7/00—Drying solid materials or objects by processes using a combination of processes not covered by a single one of groups F26B3/00 and F26B5/00

Definitions

  • the invention relates to a method for dehumidifying solids according to the preamble of claim 1.
  • porous or capillary-provided solids such as e.g. Dehumidify wood or ceramics and also bulk goods by applying pressure to the dehumidifying medium on one side of the solid.
  • compressed air is suitable as the dehumidifying medium.
  • the liquid difference in the solid is then pushed out of the solid in the direction of the lower pressure by the pressure difference.
  • the drying speed progressively decreases and goes to zero before the solid has dried.
  • REPLACEMENT LEAF The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the outset which enables efficient drying of solids with little expenditure of energy.
  • a solid is subjected to a periodic or periodically changing pressurization, while thermal drying is carried out at the same time.
  • the thermal drying can be carried out by heating the solid body in direct contact with a heat transfer surface or by heating the dehumidifying medium.
  • the periodically changing pressurization causes the dehumidifying medium to penetrate into the capillaries and pores of the solid or into spaces between different solid parts, e.g. for bulk goods.
  • the dehumidification medium is constantly moved by the constant pressure changes in the pores and capillaries, which means that the moisture-enriched dehumidification medium is transported away from the solid.
  • This phenomenon can be explained, for example, by the fact that the simultaneous mobilization of the dehumidifying fluid by the pressure changes and by the heating an extraordinarily effective moisture transport from the solid material is achieved.
  • the periodically changing or pulsating thermal dehumidification is used after pure dehumidification by means of incubation and decompression.
  • the dehumidifying medium is applied to one side of the solid with an overpressure (incubation) and then a rapid pressure drop (decompression) is carried out, as a result of which the moisture is pushed out of the solid towards the opposite end.
  • This method can be used very well with wood and ceramics, but also with bulk goods. Bulk material can still be mixed during dehumidification in order to enable the most homogeneous drying in the entire bulk material.
  • the dehumidification of wood it is advantageous to dehumidify it by decompression to about 30% and then to apply the pulsating thermal drying according to the invention in order to accelerate the drying process.
  • the temperatures should not be higher than 60 ° C so that the wood does not warp or discolour, which affects the quality of the wood for the use of high-quality articles such as Musical instruments deteriorated significantly.
  • the periodically changing pressurization can be carried out in such a way that the pressure changes between two positive values, for example between +8 and +10 atmospheres. However, it can also be selected so that it changes between a positive value, for example between 1 or 2 bar and an overpressure of zero.
  • the two limit values can be determined for the respective solid in a few tests. It is important for the pressure changes that they are not carried out too abruptly so as not to destroy the porous or capillary-containing solid. This is particularly important in the drying of ceramics, which cannot reduce mechanical stresses through plastic flow. Too abrupt pressure changes can lead to the formation of cracks in a ceramic body and thus to the destruction of the solid. The change in pressure over time during the pressure change should therefore not exceed a certain amount.
  • the time course of the pressure applied to one side of the solid body can be essentially rectangular, triangular or sinusoidal.
  • the flanks are not exactly aligned vertically when the pressure changes, but are inclined because the pressure change itself takes a certain amount of time.
  • the method according to the invention has proven to be particularly advantageous, particularly for drying wood, since wood, because of its capillary structure, generally only dries over the cut surface by convection.
  • the moisture inside the trunk is moved by capillary transport to the end face, where the liquid evaporates.
  • the process of drying out therefore has two resistors connected in series.
  • the rate of evaporation is limited by the relatively small end face per volume of wood.
  • the dehumidification rate is greatly reduced by the slow capillary transport through the longitudinal fiber cavities of the wood. Even if the moisture transfer on the end face is improved by applying a pressure gradient to both end faces of the wood or by applying higher temperatures, the capillary transport still remains as a speed-determining step.
  • the dry dehumidifying medium for example air
  • the pore system which is only partially saturated with liquid, and can change there in a short time with a mass exchange area that is ten times larger Time fully loaded with moisture, whereupon this moist air emerges completely (when using vacuum as the lower limit pressure) or at least partially during the pressure changes from the end face of the wood and thus releases the moisture from the interior of the wood.
  • the ratio of the wall area of the capillaries per gas volume (of the dehumidifying fluid) is very large, which contributes to very effective dehumidification.
  • a felled tree could be dried in two weeks by the method according to the invention to such an extent that high-quality recorders could be produced from the wood.
  • a pre-dehumidification by incubation or decompression at pressures between 10 and 40 bar means that 30 to 40% of the total moisture is mechanically emptied. In this way, the capillaries are cleared for the use of the pulsating thermal dehumidification process. This procedure can then be used more efficiently.
  • Another advantage of a previously applied decompression is that this method, as a mechanically acting method, is cheaper to carry out than a thermal method.
  • the process can run fully automatically and program-controlled. All vapors, gases and essential oils that emerge from the wood can be collected and condensed in a pressure vessel or boiler and can thus be recovered for economical use. The odor nuisance during dehumidification can be reduced in this way.
  • Drying systems that operate according to the method according to the invention can be kept comparatively smaller than today because of the short batch time associated with the rapid dehumidification. Due to the short batch time, the effort for stockpiling and warehousing can be significantly reduced.
  • the method according to the invention can be used not only for wood, but also advantageously for the dehumidification of bulk material or piles.
  • piles or bulk goods have been dehumidified by convection drying, through-flow drying or contact drying.
  • the bulk material is heated beyond the evaporation point of the moisture.
  • the bulk material is frequently shoveled in order to accelerate the degressive process of heat input into the bulk material.
  • the process according to the invention allows the bulk material to be dried in a contact manner at lower temperatures. This will not damage the product.
  • the two limit pressures between the pressure changes should be as low as possible in order to reduce the absolute temperature for the heat input.
  • the pressure vessel i.e. the heat transfer surfaces coming into contact with the bulk material, but also the dehumidifying medium, whereby the moisture transport from the bulk material is significantly improved.
  • the heat input into the bulk material is thus more uniform and the risk of recondensation of the moisture in the still cold interior of the bulk material is reduced.
  • the process for dehumidifying bulk material can preferably run in two drying sections:
  • a first drying section which still contains free water between the bulk material particles, the temperature of the heat transfer surface of a pressure vessel is raised above the evaporation temperature of the moisture in the bulk material. There is no risk of the product overheating in this area.
  • the wall temperature can be reduced to the evaporation temperature. This residual moisture is mainly dried by being removed by the heated air.
  • the gas inlet and outlet openings in the pressure vessel are preferably not arranged at the same location, which means that a flushing effect is forced through the bulk material or the bulk material, which brings about an improvement in the moisture transfer from the bulk material into the dehumidifying medium.
  • gases can preferably be used as the dehumidifying medium.
  • ambient air gases with a high moisture absorption capacity can also be used.
  • the gas enriched with moisture can either be released into the environment or be conducted in a closed circuit. This is especially important if the goods are to be dried free of oxygen.
  • the closed circuit naturally requires a condenser for removing the moisture absorbed by the gas.
  • pulsating thermal drying is suitable for cone dryers, disc dryers and drum dryers, since these dryers are already well suited for the use of pressure drying processes due to their container shape. Larger volumes of dryers are particularly favorable for operation under pulsating pressure.
  • the method according to the invention can also be used for ceramics, in particular high-tech ceramics.
  • the method can also be used after the ceramic drainage.
  • Fig. 2 shows an arrangement for dehumidifying bulk material with a cone dryer.
  • the pressure is changed between a maximum value of 10 atm and a minimum value of 8 atm.
  • the pressure change takes place periodically with a period that can extend from a second over a minute to an hour.
  • Curve b) shows a pulsating drying process, e.g. is used in the dehumidification of bulk material if the absolute temperature is to be kept as low as possible.
  • the pressurization fluctuates here between vacuum and 2 atm. Due to the low absolute pressures, the vapor pressure of the moisture in the bulk material is correspondingly high.
  • the high pressures used in the case of curve a) are advantageous if this pressure is applied to an end face of a piece of wood and the moisture present in the capillaries is thus pressed out towards the opposite end by the high overpressure .
  • FIG. 2 shows a drying device 10 with a cone dryer 12.
  • dryer 12 dry heated air with a pulsating pressure. This air rises through the bulk material and there leads to heating of the entire bulk material and dehumidification by the pulsating air flowing past.
  • the walls of the cone dryer 12 can be heated in order to support the thermal drying effect by the heated air.
  • the exhaust air laden with moisture is discharged via the gas discharge 18 at the top of the cone dryer 12 and fed to a condenser 20.
  • a coil 22, through which cooling liquid flows, is arranged in the condenser 20 and leads to condensation of the liquid taken up by the air.
  • the condensed liquid is removed via the condensate drain 24.
  • the cooling liquid for the cooling coil 22 is fed to a heat pump 26, heated there and supplied to an air heater 28 as the heating medium.
  • the air dried in the condenser 20 is conducted via a line 30 in a heating coil 32 through the air heater 28, from where it is fed back to the air supply 16 of the cone dryer 12.
  • a circuit (not shown) for generating a pulsating pressure is also arranged in the circuit. This system is located in front of the air supply 16 of the cone dryer 12.
  • the dried solid of the bed 14 is removed from the cone dryer 12 via the solid discharge 34.
  • the cone dryer could also be charged and emptied quasi-continuously by adding a small amount of bulk material to the top of the storage volume in the cone dryer tank 12 when pressure equalization with atmosphere. - left

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfeuchten von Feststoffen in denen ein Druckgradient eingestellt wird. Feststoffe wie z.B. Holz, Schüttgut oder Keramik können sehr effizient getrocknet werden, wenn der Feststoff mit einem pulsierenden Druck beaufschlagt wird und gleichzeitig eine thermische Trocknung durchgeführt wird.

Description

VERFAHREN ZUM ENTFEUCHTEN VON FESTSTOFFEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfeuchten von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist bekannt, poröse oder mit Kapillaren versehene Fest¬ stoffe wie z.B. Holz oder Keramik und auch Schüttgut dadurch zu entfeuchten, daß man den Festkörper auf einer Seite mit einem Entfeuchtungsmedium unter Druck beaufschlagt. Als Entfeuchtungsmedium eignet sich aus Kostengründen Druck¬ luft. Durch die Druckdifferenz wird dann die im Feststoff befindliche Flüssigkeit in Richtung des geringeren Drucks aus dem Feststoff herausgedrückt. Beispielsweise bei der Entfeuchtung von Holz läßt sich die im Holz befindliche frei verschiebliche Flüssigkeit zu etwa 30 % entfeuchten. Mit abnehmender Feuchte verringert sich jedoch die Trock¬ nungsgeschwindigkeit progressiv und geht gegen Null, bevor der Festkörper getrocknet ist.
Eine weitergehende Entfeuchtung ist dann nur mit Anlegen sehr hoher Drücke möglich, was jedoch mit einem entspre¬ chend großen Aufwand verbunden ist. Weiterhin kann das An¬ legen hoher Drücke zu einer Zerstörung oder einer Be- einträchtung der Qualität des Festkörpers führen. Dies trifft vor allem für Holz zu, das für die Verwendung in Mu¬ sikinstrumenten getrocknet wird. Das Anlegen zu hoher Drücke an einer Stirnseite eines abgesägten Holzes führt zu mechanischen Spannungen, die sich im Extremfall in einer Zerstörung des Holzstückes äußern können.
ERSATZBLATT Der Erfindung liegt die A u f g a b e zu Grunde, ein Verfahren der eingangs geannten Art zu schaffen, das eine effiziente Trocknung von Festkörpern mit geringem Energie¬ aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann¬ ten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird ein Festkörper einer periodischen oder periodisch wechselnden Druckbeaufschlagung unterzogen, während gleichzeitig eine thermische Trocknung durchgeführt wird. Die thermische Trocknung kann durch Erwärmung des Festkörpers in direktem Kontakt mit einer Wärmeübertra¬ gungsfläche erfolgen oder durch Aufheizung des Entfeuch¬ tungsmediums.
Während durch die Anwendung von Wärme eine Erhöhung des Dampfdrucks der Feuchtigkeit über den Festkörperpartikeln erreicht wird, bewirkt die periodisch wechselnde Druckbe¬ aufschlagung ein Eindringen des Entfeuchtungsmediums in die Kapillaren und Poren des Festkörpers bzw. in Zwischenräume zwischen verschiedenen Festkörperteilen z.B. bei Schüttgut. Das Entfeuchtungsmedium wird durch die ständigen Druckwech¬ sel in den Poren und Kapillaren ständig bewegt, wodurch ein sehr guter Abtransport des mit Feuchte angereicherten Ent¬ feuchtungsmediums aus dem Festkörper realisiert wird.
Es hat sich gezeigt, daß in überraschender Weise durch eine Kombination der thermischen Trocknung zusammen mit der pe¬ riodisch wechselnden Druckbeaufschlagung eine exorbitante Entfeuchtung des Feststoffes erreicht wird.
Dieses Phänomen kann z.B. damit erklärt werden, daß durch die gleichzeitige Mobilisierung des Entfeuchtungsfluids durch die Druckwechsel und durch die Aufheizung ein außer¬ ordentlich wirkungsvoller Feuchtetransport aus dem Fest¬ stoff erreicht wird.
Vorzugsweise wird die periodisch wechselnde oder pulsieren¬ de thermische Entfeuchtung nach einer reinen Entfeuchtung mittels Inkubation und Dekompression angewandt. Hierbei wird an einer Seite des Feststoffes das Entfeuchtungsmedium mit einem Überdruck (Inkubation) angelegt und anschließend ein schneller Druckabfall (Dekompression) durchgeführt, wodurch die Feuchtigkeit in Richtung auf das entgegenge¬ setzte Ende aus dem Feststoff herausgeschoben wird. Dieses Verfahren ist sehr gut bei Holz und bei Keramik, je¬ doch auch bei Schüttgut anwendbar. Schüttgut kann während der Entfeuchtung noch gemischt werden, um eine möglichst homogene Trocknung im gesamten Schüttgut zu ermöglichen.
Für die Entfeuchtung von Holz ist es vorteilhaft, dieses durch Dekompression zu etwa 30 % zu entfeuchten und an¬ schließend die pulsierende thermische Trocknung gemäß der Erfindung anzuwenden, um den Trocknungsvorgang zu beschleu¬ nigen. Die Temperaturen sollten hierbei nicht höher als 60° C liegen, damit sich das Holz weder verzieht noch verfärbt, was die Qualität des Holzes für die Verwendung hochwertiger Artikel, wie z.B. Musikinstrumente deutlich verschlechtert.
Die periodisch wechselnde Druckbeaufschlagung kann derart durchgeführt werden, daß der Druck zwischen zwei positiven Werten, z.B. zwischen +8 und +10 Atmosphären wechselt. Er kann jedoch auch so gewählt werden, daß er zwischen einem positiven Wert, z.B. zwischen 1 oder 2 bar und einem Über¬ druck von Null wechselt. Die beiden Grenzwerte können für den jeweiligen Feststoff in wenigen Versuchen ermittelt werden. Für die Druckwechsel ist es wichtig, daß diese nicht zu ab¬ rupt durchgeführt werden, um den porösen oder mit Kapilla¬ ren versehen Feststoff nicht zu zerstören. Dies ist insbe¬ sondere bei der Trocknung von Keramik wichtig, die mecha¬ nische Spannungen nicht durch plastisches Fließen abbauen kann. Zu abrupte Druckwechsel können bei einem keramischen Scherben zur Rißbildung und damit zur Zerstörung des Festkörpers führen. Die zeitliche Änderung des Drucks beim Druckwechsel sollte daher einen gewissen Betrag nicht über¬ schreiten.
Der zeitliche Verlauf des an einer Seite des Festkörpers angelegten Druckes kann im wesentlichen rechteckförmig, dreieckförmig oder sinusförmig sein. Im Falle des recht- eckförmigen Verlaufs des Drucks sind die Flanken beim Druckwechsel jedoch nicht genau senkrecht ausgerichtet, sondern verlaufen geneigt, weil der Druckwechsel selbst eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt.
Gerade für die Trocknung von Holz hat sich das erfindungs- gemäße Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen, da Holz wegen dessen kapillarer Struktur in der Regel nur durch Konvektion über die Schnittfläche trocknet. Die Feuchtigkeit im Inneren des Stammes wird per Kapillartrans¬ port zur Stirnfläche hin bewegt, wo die Flüssigkeit verdun¬ stet. Der Vorgang des Austrocknens hat also zwei hinterein- andergeschaltete Widerstände. Zum einen ist die Verdun¬ stungsgeschwindigkeit durch die relativ kleine Stirnfläche pro Holzvolumen begrenzt. Zum anderen wird die Entfeuch¬ tungsgeschwindigkeit durch den langsamen Kapillartransport durch die längsgerichteten Faserhohlräume des Holzes stark verringert. Selbst wenn man durch Anlegen eines Druckgra¬ dienten an beiden Stirnflächen des Holzes oder durch Anwen¬ dung höherer Temperaturen den Feuchteübergang an der Stirn¬ fläche verbessert, dann verbleibt doch der Kapillartransport als geschwindigkeitsbestimmender Schritt. Ändert man nun den Druck des Entfeuchtungsmediums bei gleichzeitiger Anwendung thermischer Energie, so dringt das trockene Entfeuchtungsmedium, z.B. Luft von außen über das nur noch teilweise mit Flüssigkeit gesättigte Porensystem in das Holz ein und kann sich dort bei einer um Zehnerpo¬ tenzen größeren Stoffaustauschfläche in kurzer Zeit völlig mit Feuchte beladen, worauf diese feuchte Luft ganz (bei der Verwendung von Vakuum als unterem Grenzdruck) oder doch zumindest teilweise bei den Druckwechseln aus der Stirn¬ fläche des Holzes heraustritt und damit die Feuchte aus dem Innenraum des Holzes freisetzt.
Durch dieses Verfahren wird die Stoffaustauschfläche we¬ sentlich vergrößert, weil nun der Feuchteaustausch auch im Inneren des Holzes und nicht nur in der Stirnfläche vollzo¬ gen wird. Der Kapillartransport ist nicht mehr so relevant, da das Entfeuchtungsmedium bei der Druckbeaufschlagung in die Kapillaren hineintritt. Dieser Kapillartransport, der bei abnehmender Feuchte und damit einhergehenden dünner werdenden Flüssigkeitsfilmen gegen Null geht, hatte bisher bewirkt, daß die Restfeuchte von Null nie erreicht werden konnte. Dieser Effekt wird durch das erfindungsgemäße Ver¬ fahren umgangen, so daß das Holz nicht nur schneller, son¬ dern auch bis zu einer geringeren Restfeuchte entfeuchtet werden kann.
Des weiteren ist das Verhältnis der Wandfläche der Kapilla¬ ren pro Gasvolumen (des Entfeuchtungsfluids) sehr groß, was zu einer sehr wirkungsvollen Entfeuchtung beiträgt.
Ein gefällter Baum konnte durch das erfindungsgemäße Ver¬ fahren in zwei Wochen so weit getrocknet werden, daß aus dem Holz qualitativ hochwertige Blockflöten hergestellt werden konnten. Durch eine Vorentfeuchtung durch Inkubation oder Dekompres¬ sion bei Drücken zwischen 10 und 40 bar wird erreicht, daß 30 bis 40 % der Gesamtfeuchte mechanisch entleert werden. Auf diese Weise werden die Kapillaren für die Anwendung des pulsierenden thermischen Entfeuchtungsverfahrens freige¬ macht. Dieses Verfahren kann dann effizienter angewendet werden.
Ein weiterer Vorteil einer vorher angewandten Dekompression liegt darin, daß dieses Verfahren als mechanisch wirkendes Verfahren billiger als ein thermisches Verfahren durch¬ zuführen ist.
Das Verfahren kann vollautomatisch und programmgesteuert ablaufen. Alle Dämpfe, Gase und ätherischen Öle die aus dem Holz austreten, können in einem Druckbehälter oder Kessel aufgefangen und kondensiert werden und somit für eine wirt¬ schaftliche Verwendung rückgewonnen werden. Die Geruchs¬ belästigung beim Entfeuchten kann auf diese Weise vermin¬ dert werden.
Trocknungsanlagen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten, können wegen der mit der schnellen Entfeuchtung verbunden kurzen Chargenzeit vergleichsweise kleiner als heutzutage gehalten werden. Durch die kurze Chargenzeit kann auch der Aufwand für Vorrat und Lagerhaltung wesent¬ lich verringert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur bei Holz, sondern in vorteilhafter Weise auch für die Entfeuch¬ tung von Schüttgut oder Haufwerken einsetzen.
Bisher werden Haufwerke oder Schüttgut durch Konvektions- trocknen, Durchströmungstrocknung oder Kontakttrocknung entfeuchtet. Bei letzterer wird das Schüttgut über den Verdampfungspunkt der Feuchte hinaus erwärmt. In diesem Fall wird das Schütt¬ gut häufig umgeschaufelt, um den degressiven Vorgang des Wärmeeintrags in das Schüttgut zu beschleunigen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich eine Kon¬ takttrocknung des Schüttgutes bei niedrigeren Temperaturen durchführen. Hierdurch wird das Produkt nicht geschädigt. Die beiden Grenzdrücke zwischen den Druckwechseln sollten in diesem Fall möglichst niedrig liegen, um die absolute Temperatur für die Wärmeeinbringung zu verringern. Weiter¬ hin wird vorteilhafterweise nicht nur der Druckbehälter, d.h. die mit dem Schüttgut in Kontakt kommenden Wärmeüber¬ tragungsflächen, sondern auch das Entfeuchtungsmedium vorge¬ heizt, wodurch der Feuchtetransport aus dem Schüttgut we¬ sentlich verbessert wird. Der Wärmeeintrag in das Schüttgut wird damit gleichmäßiger und die Gefahr von Rekondensation der Feuchtigkeit im noch kalten Inneren des Schüttgutes wird verringert.
Das Verfahren zur Entfeuchtung von Schüttgut kann vorzugs¬ weise in zwei Trocknungsabschnitten verlaufen:
In einem ersten Trocknungsabschnitt, in dem noch freies Was¬ ser zwischen den Schüttgutpartikeln enthalten ist, wird die Temperatur der Wärmeübertragungsfläche eines Druckbehälters über die Verdampfungstemperatur der Feuchtigkeit in dem Schüttgut gefahren. In diesem Bereich besteht keine Über- hitzungsgefahr des Produktes. In einem daran anschließenden zweiten Trocknungsabschnitt, in dem die Diffusion der Feuchte aus dem Korninneren geschwindigkeitsbestimmend ist, kann die Wandtemperatur auf die Verdampfungstemperatur ab¬ gesenkt werden. Die Trocknung dieser Restfeuchte wird hauptsächlich durch den Abtransport durch die erhitzte Luft durchgeführt. Vorzugsweise sind die Gaseintritts- und Austrittsöffnungen in den Druckbehälter nicht an derselben Stelle angeordnet, worduch ein Durchspüleffekt durch das Haufwerk bzw. das Schüttgut erzwungen wird, der nochmals eine Verbesserung des Feuchteübergangs aus dem Schüttgut in das Entfeuch¬ tungsmedium mit sich bringt.
Als Entfeuchtungsmedium lassen sich vorzugsweise alle Arten von Gasen verwenden. Aus Kostengründen ist dabei die Ver¬ wendung von Umgebungsluft vorzuziehen. Es können auch Gase mit einem hohen Aufnahmevermögen für Feuchtigkeit verwendet werden. Das mit Feuchtigkeit angereicherte Gas kann entwe¬ der an die Umgebung abgegeben werden oder in einem ge¬ schlossenen Kreislauf geführt werden. Dies ist vor allem wichtig, wenn das Gut Sauerstofffrei getrocknet werden soll. Der geschlossene Kreislauf erfordert selbstver¬ ständlich einen Kondensator für die Abführung der vom Gas aufgenommenen Feuchtigkeit.
Die Anwendung des pulsierenden thermischen Trocknens gemäß der Erfindung eignet sich für Konustrockner, Scheibentrock¬ ner und Trommeltrockner, da diese Trockner bereits durch ihre Behälterform für eine Anwendung von Druck-Trocknungs- verfahren gut geeignet sind. Größere Volumina von Trocknern sind hierbei besonders günstig für den Betrieb unter pul¬ sierendem Druck.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch für Keramik, insbesondere Hoch-Technologie-Keramik anwenden. Das Verfah¬ ren kann ebenso im Anschluß an die Keramikentwässerung ein¬ gesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen: Fig. 1 zwei Druckverläufe einer pulsierenden thermi¬ schen Feststoffentfeuchtung und
Fig. 2 eine Anordnung zur Entfeuchtung von Schüttgut mit einem Konustrockner.
Fig. 1 zeigt zwei Kurven mit unterschiedlichen Druckver¬ läufen bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nach dem Verfahren gemäß der Kurve a), das vor allem bei der Holztrocknung angewandt wird, wird der Druck zwischen einem Maxiamalwert von 10 atm und einem Minimalwert von 8 atm gewechselt. Der Druckwechsel erfolgt periodisch mit ei¬ ner Periodendauer, die sich von einer Sekunde über eine Mi¬ nute bis zu einer Stunde erstrecken kann.
Die Kurve b) zeigt ein pulsierendes Trocknungsverfahren, wie es z.B. bei der Entfeuchtung von Schüttgut angewendet wird, wenn die absolute Temperatur möglichst niedrig ge¬ halten werden soll. Die Druckbeaufschlagung schwankt hier zwischen Vakuum und 2 atm. Durch die geringen Absolutdrücke ist der Dampfdruck der Feuchtigkeit im Schüttgut entspre¬ chend hoch.
Auf der anderen Seite sind die hohen angewandten Drücke im Fall der Kurve a) vorteilhaft, wenn dieser Druck an einer Stirnseite eines Holzstücks angelegt und somit die in den Kapillaren vorhandene Feuchtigkeit durch den hohen Über¬ druck in Richtung auf das entgegengesetzte Ende hinaus¬ gedrückt wird.
Fig. 2 zeigt eine Trocknungsvorrichtung 10 mit einem Konus¬ trockner 12. Im Konustrockner 12 befindet sich feuchtes Schüttgut 14. Über die Gaszuführung 16 wird dem Konus- trockner 12 trockene erwärmte Luft mit einem pulsierenden Druck aufgegeben. Diese Luft steigt durch das Schüttgut nach oben und führt dort zu einer Erwärmung des gesamten Schüttgutes und einer Entfeuchtung durch die pulsierend vorbeiströmende Luft. Gleichzeitig können die Wände des Ko¬ nustrockners 12 beheizt sein, um den thermischen Trocknungs- effekt durch die erwärmte Luft zu unterstützen. Die mit Feuchtigkeit beladene Abluft wird über die Gasabführung 18 an der Oberseite des Konustrockners 12 abgeführt und einem Kondensator 20 zugeführt. In dem Kondensator 20 ist eine mit Kühlflüssigkeit durchströmte Wendel 22 angeordnet, die zu einer Kondensation der von der Luft aufgenommenen Flüssigkeit führt. Die kondensierte Flüssigkeit wird über den Kondensatablauf 24 entnommen. Die Kühlflüssigkeit für die Kühlwendel 22 wird einer Wärmepumpe 26 zugeführt, dort erhitzt und als Heizmedium einem Lufterhitzer 28 zuführt. Die im Kondensator 20 getrocknete Luft wird über eine Lei¬ tung 30 in einer Heizwendel 32 durch den Lufterhitzer 28 geführt, von wo sie wieder der Luftzuführung 16 des Konus- trockners 12 zugeführt wird. In dem Kreislauf ist noch ei¬ ne nicht dargestellte Anlage zur Erzeugung eines pulsieren¬ den Druckes angeordnet. Diese Anlage befindet sich vor der Luftzuführung 16 des Konustrockners 12.
Es ist auch möglich, den Kondensator und den Lufterhitzer in einem Gerät zusammenzufassen, so daß unter Energieein¬ sparung ein Gegenstrom-Wärmetauscher gebildet wird.
Der getrocknete Feststoff der Schüttung 14 wird dem Konus¬ trockner 12 über die Feststoffabfuhr 34 entnommen. Die Be¬ schickung und Entleerung des Konustrockners könnte auch quasikontinuierlich erfolgen, indem beim Druckausgleich mit Atmosphäre eine gegenüber dem Speichervolumen im Kessel des Konustrockners 12 kleine Menge an Schüttgut oben zuge- - li ¬
geben und die selbe Menge unten an der Feststoffabfuhr ab¬ gezogen wird. Nach dem Wiederverschließen des Konustrock¬ ners 12 könnte eine nicht dargestellte Mischschnecke und die Drucklufterzeugung zur Erzeugung eines pulsierenden Druckes betätigt werden. In diesem Fall wird jedoch keine homogene Mischung hinsichtlich der Feuchtigkeit des Schüttgutes im Konus hergestellt, da das Produkt im unteren Teil des Konustrockners immer trockener ist als das weiter oben befindliche. Dies resultiert auch daher, daß das Ver¬ hältnis von Wandfläche zu dem entsprechenden Teilvolumen in der Höhe des Konustrockners sektionsweise von oben nach unten hin zunimmt. Die Wandfläche entspricht jedoch der Wärmeaustauschfläche und bestimmt so den Trocknungseffekt durch die Kontakttrocknung. Weiterhin wird die trockene pulsierende Druckluft an der Unterseite des Konustrockners zugeführt, wodurch der Feststoff dort trockener ist als weiter oben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Trocknen eines feuchten Feststoffes mit einem gasförmigen Entfeuchtungsmedium, bei dem im Feststoff zumindest zeitweilig ein Druckgradient des Entfeuchtungsmediums eingestellt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zunächst der Feststoff durch das Entfeuchtunσsme- dium mit einem hohen konstanten Druck beaufschlagt wird, daß der Druck nach einer vorgebbaren Zeit schnell abgebaut wird, daß der Druck anschließend wieder periodisch rasch wechselnd angelegt wird und daß dem Feststoff während der periodisch wechselnden Druckbeaufschlagung Wärme zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckbeaufschlagung pulsierend erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druck zwischen zwei Werten im Bereich von 4 bis 20 atm wechselt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druck zwischen 0 und 4 atm wechselt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t. daß der Druckwechsel so langsam durchgeführt wird, daß ein vorbestimmter Wert der Druckänderung nicht über¬ schritten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß vor den in den vorstehend genannten Ansprüchen aufgeführten Verfahrensschritten eine konstante Druck¬ beaufschlagung (Inkubation z.B. mit Luft) mit einem hohen konstanten Druck und anschließendem schnellem Druckabfall (Dekompression) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Inkubation bei einem Druck von 10 bis 50 atm erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren zum Trocknen von Holz verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Druck an einer Stirnseite eines HolzStücks oder Holzstamms angelegt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren zum Trocknen von Schüttgut verwen¬ det wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zufuhr des Entfeuchtungsmediums an anderer Stelle als die Abfuhr erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sowohl das Entfeuchtungsmedium als auch ein Behäl¬ ter 12 für das Schüttgut beheizt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren zum Trocknen von Keramik verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Entfeuchtungsfluid ein über die Trocknungs- zeit vorgegebener abnehmender Feuchtegehalt einge¬ stellt wird.
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