DE4300060A1 - Verfahren und Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Trockengut - Google Patents

Description

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Trockengut mit Hilfe eines Vor­ heizbehälters, in dem das Trockengut von erwärmter Luft durchströmt wird und von wo das Trockengut in mehrere auf einem Karussell angeordnete Trocknungsbehälter abgegeben wird, in denen es auf den gewünschten Grad getrocknet wird. Anschließend wird es aus den Behältern abgegeben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2.

Zur Trocknung von pulverförmigen, granulat- oder faserförmigen Stoffen ist es bekannt, den Trocknungsvorgang in einem zwei­ stufigen Verfahren durchzuführen. Die zu trocknende Charge wird zunächst in einen Vorheizbehälter eingefüllt, der trichter­ förmig ausgebildet ist und der von beheizter, Luft durchströmt wird. In diesem Vorheizbehälter wird das zu trocknende Medium vorgeheizt und vorgetrocknet. Wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird, wird dieser Vorheizbehälter entleert und der Inhalt wird in einen Trocknungsbehälter eingefüllt. In dem Trocknungsbehälter erfolgt die endgültige Trocknung des Mediums auf den geforderten Trocknungsgrad, und es ist hierbei bekannt, die Trocknung unter Vakuum vorzunehmen. D.h. unter ständiger Umwälzung oder ohne Umwälzung des zu trocknenden Gutes wird der Trocknungsbehälter evakuiert, um so Reste von Feuchtigkeit zusammen mit der evakuierten Luft aus dem Behälter herauszu­ befördern.

Wurde der endgültige Trocknungsgrad dieses bekannten zwei­ stufigen Verfahrens erreicht, dann wird die gesamte getrocknete Charge über ein entsprechendes Auslaufventil am Trocknungsbe­ hälter entleert.

Bei diesem bekannten zweistufigen Verfahren besteht der Nachteil, daß nur eine chargenweise Trocknung des Trocknungs­ mediums möglich ist.

Für die spätere Beschreibung wird im übrigen darauf hingewiesen, daß in der nachfolgenden Beschreibung das zu trocknende Medium allgemein mit Granulat bezeichnet wird, wiewohl dies nicht einschränkend zu verstehen ist. Unter dem Begriff "Granulat" wird also in der folgenden Beschreibung jegliches zu trocknende Gut verstanden, und nur der Einfachheit halber wird dieser Begriff "Granulat" in der folgenden Be­ schreibung verwendet.

Bei dem bekannten Verfahren besteht also der Nachteil, daß das zu trocknende Granulat nur chargenweise getrocknet werden kann, was verhindert, daß das Granulat kontinuierlich in einen nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß eingespeist werden kann. Wird eine kontinuierliche Weiterverarbeitung gefordert, dann ist ein relativ aufwendiger Zwischenspeicher mit entsprechenden Fördereinrichtungen notwendig, aus dem das Granulat dann kontinuierlich gefördert wird.

Hierbei besteht aber der Nachteil, daß das in einem separaten Behälter zwischengelagerte Material wieder Feuchtigkeit aufnehmen kann, was insgesamt den Qualitätsgrad der Trocknung beeinträchtigt.

Wird das Material aufgrund von Materialflußstörungen aus dem Zwischenbehälter nicht rechtzeitig abtransportiert, dann leidet die Trocknungsgüte, und es kann erforderlich sein, die gesamte Charge noch einmal in den Beginn des zweistufigen Verfahrens einzuspeisen, um nochmals in aufwendiger Weise eine Trocknung herbeizuführen.

Im übrigen besteht bei dem genannten, zweistufigen Verfahren der Nachteil, daß ein relativ hoher Maschinenaufwand erforder­ lich ist, weil zwei separate Behälter in Fließrichtung hinter­ einandergeschaltet werden müssen, was in der Regel hohe Raumhöhen erfordert, weil der Vortrocknungsbehälter in Fall­ richtung über dem Trocknungsbehälter, der evakuiert wird, angeordnet sein muß.

Will man diese beiden Behälter nebeneinanderliegend anordnen, dann entsteht ein zusätzlicher Maschinenaufwand durch die Anordnung separater Fördermittel zwischen den beiden Behältern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß in einem kontinuierlichen Trocknungsvorgang das Trocknungsgut getrocknet werden kann, wobei eine betriebssichere und einfache Trocknung mit hohem Trocknungswirkungsgrad erreicht werden kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 bzw. 2 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die eigentliche Trocknung in einem sogenannten Trocknungskarussells stattfindet, d. h. das zu trocknende Gut (Granulat) wird chargenweise hintereinanderfolgend in jeweils ein Trockenrohr eingefüllt, wobei das Trocknungskarussell aus einer Anzahl von gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Trocknungsrohren besteht. Diese Trocknungsrohre sind hintereinanderfolgend an jeweils eine zugeordnete oder an mehrere zugeordnete Trocknungsein­ richtungen angeschlossen.

Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß am Eingang des Trock­ nungskarussells das ggf. vorgetrocknete Granulat in ein erstes Trocknungsrohr eingefüllt und dort einer ersten Trocknungsstufe unterzogen wird. Es wird dann schrittweise im Takt zu weiteren, nachgeschalteten Trocknungseinrichtungen gedreht, so daß die in einem Trocknungsrohr angeordnete Charge schrittweise getrocknet wird, bis sie zum Ausgang des Trocknungskarussells gelangt und dort einem Verarbeitungsprozeß zugeführt wird.

Wichtig hierbei ist, daß die Taktzeit des Trocknungskarussells so gewählt wird, daß praktisch eine kontinuierliche Entleerung nacheinanderfolgend zum Ausgang gelangender Chargen in den nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß erfolgen kann.

Damit besteht der wesentliche Vorteil, daß ein kontinuierliches Trocknungsverfahren vorgeschlagen wird, welches die Trocknung einzelner, ggf. kleinerer Chargen vorsieht, die im Taktabstand (Taktzeit) von einem Trocknungskarussell einem nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß zugeführt werden.

Damit ergibt sich der Vorteil, daß auf relativ engem Raum ein hoher Trocknungswirkungsgrad erzielt werden kann und daß die Notwendigkeit der Anordnung eines Zwischenlagerbehälters - wie im Stand der Technik bekannt - entfällt. Kommt das Trocknungskarussell aufgrund irgendwelcher Störungen zum Still­ stand, dann ist dafür gesorgt, daß die in den Trocknungs­ rohren eingesperrten Chargen keine Feuchtigkeit aufnehmen können, weil das gesamte Trocknungskarussell entsprechend beheizt bzw. abgedichtet ist, so daß das schädliche Eindringen von Umgebungsfeuchte in das Trocknungskarussell bzw. in die Trocknungsbehälter auf jeden Fall vermieden wird.

Außerdem bedarf es keiner aufwendigen Förderapparate und Rohrleitungen zwischen verschiedenen Behältern wie beim Stand der Technik, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Charge in dem Trocknungsrohr verbleibt und von einer Trocknungs­ station zur anderen geführt wird und schließlich dann am Ende des Trocknungsvorgangs in den Verarbeitungsprozeß eingespeist wird. Es wird also nicht die Charge selbst befördert, sondern das Trocknungsrohr, welches von einer Trocknungsstation zur anderen befördert wird.

Selbstverständlich ist der Begriff "Trocknungskarussell" nicht einschränkend zu verstehen. Es wird zwar bevorzugt, wenn das Trocknungskarussell als Rundzylinder ausgebildet ist, der eine Drehachse hat, die entweder in vertikaler Richtung zeigt oder die in horizontaler Richtung ausge­ richtet ist oder auch eine Zwischenstellung einnimmt. Es wird also eine stehende oder liegende Trocknungstrommel für das Trocknungskarussell bevorzugt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es vor­ gesehen, das Trocknungskarussell mit den gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Trockenrohren linear in einer Richtung auszurichten, d. h. es wird ein Trocknungsapparat geschaffen, bei dem die Trockenrohre in einer Richtung hinter­ einanderliegend stehend oder liegend angeordnet sind und die dann taktweise den verschiedenen, darüber angeordneten Trocknungsstationen zugeführt werden.

Statt einer zirkularen Anordnung des Trocknungskarussells wird also auch eine lineare Anordnung beansprucht.

Die vorliegende Erfindung ist im übrigen nicht auf die Art und Ausbildung der verschiedenen Trocknungsmethoden beschränkt. Es können sämtliche bekannten Trocknungsmethoden verwendet werden. Es wird hierbei bevorzugt, wenn vor dem Einspeisen des zu trocknenden Granulats in das Trocknungskarussell ent­ weder eine Vorheizung des zu trocknenden Granulats stattfindet oder sogar eine Vortrocknung.

In der nachfolgenden Beschreibung wird lediglich eine Vor­ heizung des Granulats beschrieben, wiewohl dies nicht ein­ schränkend zu verstehen ist. Es wird genauso beansprucht, das Granulat nicht nur vorzuheizen, sondern ggf. auch vor­ zutrocknen.

Sofern nur eine Vorheizung des Granulats gewünscht wird, wird es hierbei bevorzugt, wenn die Vorheizung im Umluft­ betrieb mit geheizter Luft erfolgt, wobei in einem Vorheiz­ trichter das zu trocknende Granulat von unten nach oben mit Heißluft durchströmt wird und gleichzeitig von einer Förder­ schnecke aus diesem Behälter transportiert wird, um dieses vorgeheizte Material in die erste Stufe des Trocknungs­ karussells einzuspeisen.

Dem Trocknungskarussell sind eine Reihe von hintereinander­ geschalteten Trocknungsstationen zugeordnet.

Es wird hierbei bevorzugt, eine oder mehrere der genannten Trocknungsstationen als Evakuierungstrockner auszubilden, d. h. dem jeweils angeschlossenen Trocknungsrohr ist eine Vakuumpumpe zugeordnet, welche das angeschlossene Trocknungs­ rohr evakuiert und hierbei Luft mit einer gewissen Restfeuchte aus dem Trockenrohr entfernt.

Hierbei kann es vorgesehen sein, daß mehrere Vakuumpumpen hintereinandergeschaltet den taktweise gedrehten Trocken­ rohren zuzuordnen, so daß unter dem Einfluß einer ersten Vakuumpumpe zunächst eine Vortrocknung stattfindet, und unter dem Einfluß nachgeschalteter Vakuumpumpen dann eine Nachtrocknung oder eine endgültige Trocknung stattfindet.

Statt der Verwendung von Vakuumpumpen und entsprechend aus­ gebildeten Evakuierungstrocknern können auch andere Trocken­ methoden verwendet werden, wie z. B. die Trocknung mit Trockner­ luft, die auf extrem niedrige Taupunktwerte getrocknet wird und die dann im Gegenstrom oder im Gleichstrom in das zu trocknende Material eingeblasen wird.

Die genannte Trocknung mit Trocknerluft und mit den genannten Vakuumpumpen kann auch untereinander kombiniert werden.

Ebenso ist eine Trocknung mit inerten Gasen möglich, wobei z. B. Stickstoff oder Kohlendioxyd-Gas in das Trockenrohr eingeblasen wird und dieses Gas dann die verbleibende Feuchtig­ keit des zu trocknenden Materials aufnimmt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Trocknungskarussell selbst beheizt ausgebildet ist, wobei entweder der Außenumfang des Trocknungskarussells beheizt ist oder die einzelnen Trockenrohre, die Bestandteil des Trocknungs­ karussells sind, individuell beheizt werden.

Werden Vakuumpumpen zur Evakuierung des Trockenrohre verwendet, dann wird es bevorzugt, wenn die Beheizung der Trockenrohre durch Mikrowellen-Beaufschlagung erfolgt, weil in evakuiertem Zustand eine Konvektionsheizung nur schlecht wirksam ist und daher eine Mikrowellenbeheizung bevorzugt wird.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan­ sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Pa­ tentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, ein­ schließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich bean­ sprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Er­ findung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert eine Vorrichtung nach der Erfindung, wobei Teile des Trockenkarussells in einer Ebene abgewickelt sind,

Fig. 2 ein schematisierter Mittenschnitt durch das Trocken­ karussell.

Das zu trocknende Granulat wird in Pfeilrichtung 15 in ein Fördergerät 1 eingespeist, das das Material in Pfeilrichtung 16 in einen Vorheiztrichter 2 befördert. Das zu trocknende Material staut sich dann in dem Vorheiztrichter 2 als Granulat 20 an.

Über ein am Vorheiztrichter 2 angeflanschtes Gebläse 3 wird Luft in Pfeilrichtung 35 aus dem Vorheiztrichter 2 angesaugt, über das Gebläse 3 verdichtet und über ein Heizungsrohr 4 in den Vorheiztrichter 2 eingeblasen. Das Heizungsrohr 4 ist bevorzugt mittels einer Heizspirale 5 elektrisch beheizt und die Luft, die in Pfeilrichtung 23 an der bodennahen Seite des Heizungsrohres 4 ausströmt, wird umgelenkt und strömt in Pfeilrichtung 35 nach oben durch das zu heizende Granulat. Dieses Granulat kann auf eine Temperatur von z. B. 180°C erwärmt werden.

In dem Vorheiztrichter 2 ist im übrigen eine Förderschnecke 6 angeordnet, welche vom Bodenbereich des Vorheiztrichters 2 her das getrocknete Material aufnimmt und durch das Heizungs­ rohr 4 nach oben in Pfeilrichtung 24 fördert, wo es über einen Kanal 17 in Pfeilrichtung 25 in das erste Trockenrohr 21a eines Trocknungskarussells 34 eingespeist wird.

Es ist hierbei vorteilhaft, die Förderschnecke 6 kontinuierlich anzutreiben (und nicht intermittierend), und um dies zu ermög­ lichen, ist vorgesehen, daß an dem ersten Trockenrohr 21 des Trocknungskarussells 34 eine Art von Überlauf vorgesehen ist. Wird das Trockenrohr 21a überfüllt, dann steigt das überschüssige Material über die Öffnung 31 nach oben und wird über eine Umgehungsleitung 8 in Pfeilrichtung 18 wiederum in den Vorheiztrichter 2 zurückbefördert.

Damit besteht der Vorteil, daß ein intermittierender Antrieb für die Förderschnecke mit entsprechenden Steuermitteln entfallen kann und hierbei ein relativ geringer Maschinenaufwand vorhanden ist, der im übrigen wartungsarm und störungsunanfällig arbeitet.

Damit besteht der weitere Vorteil, daß das Material in dem Vorheiztrichter 2 immer im Umlaufverfahren gefördert und getrocknet wird, was mit dem Vorteil einer guten Durchmischung des Materials im Vorheiztrichter gekoppelt ist.

Wird amorphes Material als Granulat 20 getrocknet, dann führt dieser Umlaufbetrieb zu einer gewissen Kristallisation des Materials bei einer entsprechenden Heizungstemperatur, so daß dieser Vorheiztrichter 2 noch als Kristallisator betrieben werden kann.

Das erste Trockenrohr 21a des Trocknungskarussells 34 befindet sich in Position 7 (vergl. auch Fig. 2).

Nach der Befüllung dieses Trockenrohres 21a wird das Trocknungskarussell 34 in Pfeilrichtung 26 weiter gedreht, so daß das nächste Trockenrohr 211 die Position 7 einnimmt.

Die Konstruktion des Trocknungskarussells 34 ist wie folgt:

Es ist ein zylinderförmiger Körper vorhanden, der obere und untere Flansche 28, 29 aufweist, die fest und unbeweglich angeordnet sind. Diese Flansche sind also maschinenfest miteinander verbunden und der obere Flansch 28 weist minde­ stens die Öffnung 31 auf, sowie weitere Öffnungen 32 und 33, deren Funktion später noch beschrieben wird.

Der untere, maschinenfeste Flansch 29 weist mindestens eine Öffnung 14 auf, durch welche das endgültig getrocknete Material in Pfeilrichtung 19 einem nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß zugeführt wird.

Jeweils unter den beiden maschinenfesten Flanschen 28, 29 sind Drehflansche 30 angeordnet, die drehfest mit den drehbar angeordneten Trockenrohren 21a-21l verbunden sind.

Diese Drehflansche 30 sind abgedichtet gegenüber den ortsfesten Flansch 28, 29 ausgebildet.

Die Fig. 1 zeigt nun schematisiert einige Trocknungsstationen des Trocknungskarussells 34. Gelangt nämlich das Trockenrohr 21a an die Stelle des Trocknungsrohres 21b, dann ist erkennbar, daß über die Öffnung 32 in Pfeilrichtung 27 die in dem Trocken­ rohr 21b enthaltene noch teilweise feuchte Luft evakuiert wird von einer angeflanschten Vakuumpumpe 10. Dieses Trocken­ rohr nimmt hierbei die Position 9 im Trocknungskarussell 34 ein. Beim taktweisen Weiterdrehen des Trocknungskarussells 34 im evakuierten Zustand in die Positionen 11, die in der Form von hintereinandergeschalteten Trockenrohren 21c bis 21k jeweils gemeinsam an eine zugeordnete zweite Vakuumpumpe 12 angeflanscht sind. Die Position 11 wird also vielfach am Umfang des Kreises eingenommen, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Das heißt, beim ständigen Weiterdrehen des Trocknungskarussells gelangt das jeweilige, aktuelle Trockenrohr immer stets in den Einfluß der Vakuumpumpe 12 und wird nacheinander stufenweise evakuiert.

Am Schluß des Trocknungsprozesses (beim Trockenrohr 21k) erfolgt ein Weiterdrehen in Position 13, wo die Auslaufstation des Trocknungskarussells 34 angeordnet ist.

In dieser Position 13 trifft das Trockenrohr 21l auf eine untere Öffnung 14, wo das Material in Pfeilrichtung 19 ausläuft und einem nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß zugeführt wird.

Es wird also nochmals darauf hingewiesen, daß bei den Positionen 11 jeweils in dem oberen Flansch 28 Öffnungen 33 vorgesehen sind, durch welche Luft in Pfeilrichtung 27 evakuiert wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung von einer oder mehreren Vakuumpumpen 10,12 am Umfang des Trocknungs­ karussells 34 beschränkt. Es kann vorgesehen sein, daß jedem Trockenrohr jeweils eine Vakuumpumpe zugeordnet wird oder daß nur eine einzige Vakuumpumpe allen Trocknungsrohren zugeordnet wird.

Ebenso können statt der Anordnung von Vakuumpumpen 10,12 andere Trocknungsverfahren verwendet werden.

Wichtig bei der Erfindung ist also, daß eine rasche schnelle, kontinuierliche Trocknung von beliebigem Trocknungsgut statt­ findet, welches Trocknungsgut quasi kontinuierlich einem nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß zugeführt werden kann.

Es ist damit ein geringer Energieverbrauch verbunden, weil auf geringstem Raum geheizt und getrocknet wird. Ebenso ist der Maschinenaufwand denkbar gering im Vergleich zu großbauenden zweistufigen Verfahren.

Zeichnungs-Legende

 1 Fördergerät
 2 Vorheiztrichter
 3 Gebläse
 4 Heizungsrohre
 5 Heizspirale
 6 Förderschnecke
 7 Position
 8 Umgehungsleitung
 9 Position
10 Vakuumpumpe
11 Position
12 Vakuumpumpe
13 Position
14 Öffnung
15 Pfeilrichtung
16 Pfeilrichtung
17 Kanal
18 Pfeilrichtung
19 Pfeilrichtung
20 Granulat
21 Trockenrohr 21a-h
22 Pfeilrichtung
23 Pfeilrichtung
24 Pfeilrichtung
25 Pfeilrichtung
26 Pfeilrichtung
27 Pfeilrichtung
28 Flansch
29 Flansch
30 Drehflansch
31 Öffnung
32 Öffnung
33 Öffnung
34 Trocknungskarussell
35 Pfeilrichtung

Claims (6)

1. Verfahren zum zweistufigen Trocknen von Trockengut, bei dem das Trockengut in einen Vorheizbehälter einge­ füllt wird, in dem es von erwärmter Luft durch­ strömt wird, von wo es in einen Trocknungsbehälter ge­ füllt wird, in dem das Gut auf den gewünschten Grad ge­ trocknet wird und aus dem es anschließend abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockengut aus dem Vorheizbehälter (2) nacheinander an mehrere der in einem Kreislauf geführten Trocknungsbehälter (21a-21h) abgegeben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Vorheizbehälter (2), an den ein Trock­ nungsbehälter (21) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Trocknungsbehälter (21a-21h) vorgesehen sind, die in einem Kreislauf an der Übergabestelle (Pfeil 17) für das Trockengut vom Vorheizbehälter (2) zu den Trocknungs­ behältern vorbeigeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsbehälter (21a-21h) in einem Karussell angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorheizbehälter (2) sich unten trichterförmig verjüngt mit einer Förder­ schnecke (6) an seinem Boden, die das Trocknungsgut durch ein Heizrohr (5) nach oben zu der Übergabestelle befördert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberseite des Vor­ heizbehälters (2) ein Fördergerät (1) für das Trockengut (20) einmündet sowie ein Gebläse (3), das auch an das Heiz­ rohr (5) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Oberseite der rohrförmigen Trocknungsbehälter (21a-21h) wenigstens eine Vakuumpumpe (10, 12) angeschlossen ist.