WO1999021632A1 - Verfahren zur gewinnung und trocknung eines in einer pumpbaren flüssigkeit enthaltenen feststoffes - Google Patents

Verfahren zur gewinnung und trocknung eines in einer pumpbaren flüssigkeit enthaltenen feststoffes Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for obtaining and drying a solid contained in a pumpable liquid. For example, it is known to recover solids from solutions by evaporating and drying the solutions.
  • Drying is understood to mean the removal of moisture from the solution (liquid) containing the solid by evaporation or evaporation.
  • heat is usually applied to the liquid and / or the solid.
  • the liquid is pumped into a suitable device to evaporate liquid with a low solids content and to reduce the moisture content in the solid enriched after evaporation.
  • This can be, for example, a machine suitable for drying solids in order to dry the solid to a low moisture content (earth-moist to dry to dust).
  • the present invention is therefore based on the technical problem of developing a method by means of whose simple, time-saving and energy-saving use solids can be recovered from pumpable liquids which, in this method step, undergo product behavior which, using known method steps, is inadequate or uncontrollable is.
  • This technical problem is solved according to the invention by a method which processes the pumpable liquid in a batch-operated device intended for evaporation and drying, which has mixing tools in the device on a rotatably mounted shaft, which has a first treatment section, in which the liquid is Device for evaporation is supplied continuously or in batches at an addition rate such that only as much new liquid is added as liquid escapes from the device by evaporation and an intermediate product is formed in the device which has a predetermined moisture content, and that the addition of Liquid in the device is terminated when the intermediate product in the device has reached a filling level of 35% to 80% and with a second treatment section in which the intermediate product is dried to a desired final moisture content.
  • the method according to the invention can be carried out in a single device in which liquids containing solids are evaporated and the remaining solid is dried to any residual moisture.
  • the treatment of the pumpable liquid in the device is carried out under vacuum.
  • Temperature-sensitive goods can be dried more gently under vacuum, because the solids contained in the liquid are exposed to a lower temperature load. Drying under vacuum can also accelerate the drying process.
  • mixing tools are attached to a rotatably mounted shaft.
  • Ploughshare blades or similar elements can preferably be used as mixing tools in order to mix the material to be dried. This further improves the drying or evaporation process.
  • the process steps according to the invention are carried out within contact drying.
  • the energy input required for evaporation and drying takes place via the wall areas of the device used for this.
  • the thermal energy of the vapors generated by the evaporation of the liquid is recovered and used to heat the liquid to be supplied to the device.
  • the vapors escaping from the device can be fed to a heat exchanger in order to be able to use the thermal energy again (for example in the heating circuit system of the device and / or in the system with the device connected aggregates).
  • the vapors formed during the evaporation are drawn off and brought to a higher temperature and a higher pressure by means of a compressor.
  • thermal energy is released, which can be used for heating the device for evaporation and drying.
  • the thermal energy can be supplied to components of the heat cycle of the device (pressurized water, thermal oil, saturated steam, etc.). For this reason, the heat balance can be improved considerably when carrying out the method according to the invention.
  • a further optimization of the heat balance can be achieved if the thermal energy of the condensate is recovered and also integrated into the heat cycle of the process.
  • the still hot condensate can be used in a further heat exchanger to heat the liquid, which is fed to a device for evaporation and drying.
  • a treatment room of the device for evaporation and drying is heated to the operating temperature before the first treatment step and / or the treatment pressure is preferably set at 20 to 100 mbar. Starting up the system is improved and accelerated by this presetting. Depending on Preheating the device and / or the system pressure in the device overheats the pumpable liquid into the evacuated and / or preheated vacuum dryer, whereby a part of the liquid can evaporate while being adiabatically cooled. When starting the process, the device is brought to operating temperature by an additional heater.
  • the recovered thermal energy of the vapors discharged from the device can be used in particular to heat the liquid to be treated before the first treatment section before it enters the device for evaporation and drying (e.g. by heating the liquid storage container).
  • the method according to the invention is preferably suitable for the treatment of cobalt suspensions.
  • the material cobalt known as an additive to many alloys can be recovered from wastewater solutions in the metalworking industry by the process according to the invention.
  • the method according to the invention can be carried out in a closed system, so that the method can also be used in connection with flammable, toxic and / or easily flammable liquids with a solid content.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und Trocknung eines in einer pumpbaren Flüssigkeit enthaltenen Feststoffs. In einem ersten Behandlungsabschnitt wird die Flüssigkeit einer Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen mit einer Zugaberate kontinuierlich oder chargenweise zugeführt, die derart auf die Verdampfungsrate abgestimmt ist, daß der Feuchtigkeitsanteil eines sich ergebenden Zwischenprodukts einen vorgegebenen Wert einnimmt. In einem zweiten Behandlungsabschnitt wird das Zwischenprodukt nach Beendigung der Zugabe der Flüssigkeit in die Vorrichtung auf eine ebenfalls vorgegebene Endfeuchte getrocknet. Es wurde ein Verfahren entwickelt, durch dessen einfache, zeit- und energiesparende Anwendung Feststoffe aus pumpbaren Flüssigkeiten zurückgewonnen werden können, die während einer Eindampfphase oder eines Trocknungsprozesses eine Produktzähphase durchlaufen und/oder während der Eindampfphase zum Aufschäumen neigen.

Description

Verfahren zur Gewinnung und Trocknung eines in einer pumpbaren Flüssigkeit enthaltenen Feststoffes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung und Trocknung eines in einer pumpbaren Flüssigkeit enthaltenen Feststoffs. Es ist beispielsweise bekannt, Feststoffe aus Lösungen zurückzugewinnen, indem die Lösungen eingedampft und getrocknet werden.
Unter Trocknung wird das Entfernen von Feuchtigkeit aus der den Feststoff enthaltenden Lösung (Flüssigkeit) durch Verdunsten oder Verdampfen verstanden. Zur Durchführung dieses Verfahrens wird in der Regel Wärme an die Flüssigkeit und/ oder den Feststoff herangeführt. Zum Eindampfen von Flüssigkeit mit einem geringen Feststoffgehalt und zur Reduzierung des Feuchtigkeitsanteils im nach der Verdampfung angereicherten Feststoff wird die Flüssigkeit in eine geeignete Vorrichtung gepumpt. Dies kann beispielsweise eine zur Feststofftrocknung geeignete Maschine sein, um den Feststoff auf einen geringen Feuchtigkeitsanteil (erdfeucht bis staubtrok- ken) zu trocknen.
Wenn das Verdampfen von Flüssigkeit und das Trocknen des Feststoffs durchgeführt werden, können beim Verfahrensablauf Schwierigkeiten auftreten. Wenn die einen Feststoff enthaltende Flüssigkeit innerhalb einer Vorrichtung erwärmt wird, so kommt es bei Erreichen der Siedetemperatur oft zum Aufschäumen der Flüssigkeit. Ein Überkochen der Flüssigkeit kann nur dadurch verhindert werden, daß die WärmeZuführung reduziert wird. Aus diesem Grund kommt es zu einer Verlängerung der Prozeßdauer. Beim Trocknen des Feststoffs kann eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Umbruchphase (Zähphase) auftreten. Beim Trocknungsvorgang wird der Feststoff durch Mischwerkzeuge bearbeitet. Durch die Ausbildung der Zähphase werden hohe Antriebsleistungen für die Mischwerkzeuge benötigt . Der gesamte Trocknungsvorgang gestaltet sich daher energieaufwendig oder kann in bekannten Schüttguttrocknern deshalb nicht durchgeführt werden, weil der Feststoff oder das Schüttgut in der Umbruchphase von diesen Trocknern nicht bearbeitet werden kann (z.B. zu starke Verklumpungen oder zu große Haftungseigenschaften des zu bearbeitenden Produkts) .
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, durch dessen einfache, zeit- und energiesparende Anwendung Feststoffe aus pumpbaren Flüssigkeiten zurückgewonnen werden können, die bei diesem Verfahrensschritt ein Produktverhalten durchlaufen, das unter Anwendung bekannter Verfahrensschritte nur unzureichend oder nicht beherrschbar ist.
Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die pumpbare Flüssigkeit in einer zum Verdampfen und Trocknen bestimmten chargenweise betriebenen Vorrichtung, die in der Vorrichtung an einer drehbar gelagerten Welle Mischwerkzeuge aufweist, bearbeitet, das einen ersten Behandlungsabschnitt aufweist, bei dem die Flüssigkeit der Vorrichtung zum Verdampfen mit einer Zugaberate kontinuierlich oder chargenweise zugeführt wird, derart, daß nur jeweils soviel neue Flüssigkeit zugegeben wird, wie Flüssigkeit aus der Vorrichtung durch Verdampfung entweicht und ein Zwischenprodukt in der Vorrichtung entsteht, das einen vorgegebenen Feuchtigkeitsanteil aufweist, und daß die Zugabe der Flüssigkeit in die Vorrichtung beendet wird, wenn das Zwischenprodukt in der Vorrichtung einen Füllungsgrad von 35% bis 80% erreicht hat und mit einem zweiten Behandlungsabschnitt, bei dem das Zwischenprodukt auf eine gewünschte Endfeuchte getrocknet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer einzigen Vorrichtung durchführbar, in der feststoffhaltige Flüssigkeiten eingedampft und der zurückbleibende Feststoff auf eine beliebige Restfeuchte getrocknet werden. 1 QJ r-\ 0
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zum Verdampfen und Trocknen erreicht ist. Ist ein Behandlungsraum der Vorrichtung in diesem Ausmaß befüllt, so läßt sich das darin befindliche Produkt auf die gewünschte Endfeuchte effektiv trocknen.
Bevorzugt ist es, daß die Behandlung der pumpbaren Flüssigkeit in der Vorrichtung unter Vakuum durchgeführt wird. Temperaturempfindliche Güter lassen sich unter Vakuum schonender trocknen, weil die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt werden. Es läßt sich durch die Trocknung unter Vakuum auch eine Beschleunigung des Trocknungsverfahrens erreichen.
In der Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen sind Mischwerkzeuge an einer drehbar gelagerten Welle angebracht. Als Mischwerkzeuge lassen sich vorzugsweise Pflugscharschaufeln oder ähnliche Elemente einsetzen, um das zu trocknende Gut zu durchmischen. Der Trocknungs- bzw. Verdampfungsvorgang wird dadurch noch weiter verbessert. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte werden innerhalb einer Kontakttrocknung ausgeführt .
Der für die Verdampfung und Trocknung benötigte Energieeintrag erfolgt über die Wandbereiche der dafür eingesetzten Vorrichtung.
Bei einer anderen Variante wird die Wärmeenergie der durch Verdampfen der Flüssigkeit erzeugten Brüden zurückgewonnen und zur Erwärmung der der Vorrichtung zuzuführenden Flüssigkeit eingesetzt. Die aus der Vorrichtung entweichenden Brüden können einem Wärmetauscher zugeführt werden, um die Wärmeenergie wieder nutzen zu können (z.B. im HeizkreislaufSystem der Vorrichtung und/oder in den mit der Vorrichtung verbundenen Aggregaten) . Die bei der Eindampfung entstehenden Brüden werden abgezogen und mittels eines Verdichters auf eine höhere Temperatur und einen höheren Druck gebracht. Mit Hilfe einer nachgeschalteten Kondensation wird Wärmeenergie frei, die für die Beheizung der Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen eingesetzt werden kann. Die Wärmeenergie kann Bestandteilen des Wärmekreislaufs der Vorrichtung (Druckwasser, Thermo-Öl, Sattdampf, usw.) zugeführt werden. Aus diesem Grund läßt sich die Wärmebilanz bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erheblich verbessern.
Eine weitere Optimierung der Wärmebilanz kann erreicht werden, wenn die Wärmeenergie des Kondensats zurückgewonnen und ebenfalls in den Wärmekreislauf des Verfahrens integriert wird. Das noch heiße Kondensat kann in einem weiteren Wärmetauscher zur Aufheizung der Flüssigkeit verwendet werden, die einer Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen zugeführt wird.
Bei dem zuletzt vorgestellten Verfahrensablauf ist in der Regel keine Zusatzheizung erforderlich, da die zur Verdampfung notwendige Energie zurückgewonnen und für die Beheizung des Wärmekreislaufs eingesetzt wird. Wärmeverluste werden durch die zusätzlich in den Verfahrenskreislauf eingebrachte Verdichterarbeit ausgeglichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Behandlungsraum der Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen vor dem ersten Behandlungsschritt auf die Betriebstemperatur erwärmt und/oder der Behandlungsdruck von vorzugsweise 20 bis 100 mbar eingestellt. Durch diese Voreinstellung wird das Anfahren der Anlage verbessert und beschleunigt . Je nach Vorerwärmung der Vorrichtung und/oder des Systemdrucks in der Vorrichtung tritt die pumpbare Flüssigkeit überhitzt in den evakuierten und/oder vorgeheizten Vakuum-Trockner ein, wodurch ein Teil der Flüssigkeit bei gleichzeitiger adiabatischer Abkühlung verdampfen kann. Beim Anfahren des Prozesses wird die Vorrichtung durch eine Zusatzheizung auf Betriebstemperatur gebracht.
Die zurückgewonnene Wärmeenergie der aus der Vorrichtung abgeführten Brüden kann insbesondere dazu genutzt werden, daß die zu behandelnde Flüssigkeit vor dem ersten Behandlungsab- schnitt vor Eintritt in die Vorrichtung zum Verdampfen und Trocknen erwärmt wird (z.B. durch die Erwärmung des Flüssigkeitsvorratsbehälters) .
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich bevorzugt für die Behandlung von Kobalt -Suspensionen. Der als Zusatz zu vielen Legierungen bekannte Werkstoff Kobalt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren aus Abwasserlösungen der metallverarbeitenden Industrie zurückgewonnen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einem geschlossenen System durchführbar, so daß das Verfahren auch in Verbindung mit brennbaren, toxischen und/oder leicht entflammbaren Flüssigkeiten mit einem Feststoffanteil genutzt werden kann.
Das Verfahren eignet sich zur Eindampfung aller pumpbaren Flüssigkeiten, unabhängig davon, ob der Feststoff oder die Flüssigkeit oder beide den weiterverwendbaren Wertstoff darstellen. Zur Durchführung des Verfahrens können im Stand der Technik übliche Anlagenkomponenten, wie Trockner, Vakuumpumpe, Kondensator etc., eingesetzt werden, wie sie von Feststofftrocknungsanlagen bekannt sind. CQ 1
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1 1 co G 1 1 1 4-1 TJ
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Claims

Neue Patentansprüche
Verfahren zur Gewinnung und Trocknung eines in einer pumpbaren Flüssigkeit enthaltenen Feststoffes in einer zum Verdampfen und Trocknen bestimmten chargenweise betriebenen Vorrichtung (11) , die in der Vorrichtung (11) an einer drehbar gelagerten Welle (14) Mischwerkzeuge (13) aufweist, mit einem ersten Be- handlungsabschnitt , bei dem die Flüssigkeit der Vorrichtung (11) zum Verdampfen mit einer Zugaberate kontinuierlich oder chargenweise zugeführt wird, derart, daß nur jeweils soviel neue Flüssigkeit zugegeben wird, wie Flüssigkeit aus der Vorrichtung durch Verdampfung entweicht und ein Zwischenprodukt in der Vorrichtung (11) entsteht, das einen vorgegebenen Feuchtigkeitsanteil aufweist, und daß die Zugabe der Flüssigkeit in die Vorrichtung (11) beendet wird, wenn das Zwischenprodukt in der Vorrichtung (11) einen Füllungsgrad von 35% bis 80% erreicht hat und mit einem zweiten Behandlungsabschnitt, bei dem das Zwischenprodukt auf eine gewünschte Endfeuchte getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlung der pumpbaren Flüssigkeit in der Vorrichtung (11) unter Vakuum durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeenergie der durch Verdampfen der Flüssig- keit erzeugten Brüden zurückgewonnen und zur Erwärmung der zu verdampfenden Flüssigkeit eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Behandlungsraum (24) der Vorrichtung (11) zum Verdampfen und Trocknen vor dem ersten Behandlungsabschnitt auf die Betriebstemperatur erwärmt wird und/ oder im Behandlungsraum (24) ein Behandlungsdruck von vorzugsweise 20 bis 100 mbar eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit vor dem ersten Behandlungsabschnitt vor Eintritt in die Vorrichtung (11) zum Verdampfen und Trocknen erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren zur Behandlung von Kobalt-Suspensionen einsetzbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ,
daß durch das Verfahren brennbare Flüssigkeiten behandelt werden können.
PCT/DE1998/003095 1997-10-25 1998-10-22 Verfahren zur gewinnung und trocknung eines in einer pumpbaren flüssigkeit enthaltenen feststoffes WO1999021632A1 (de)

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