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Titel der Erfindung
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Einrichtung zur Lösungsmittelentfernung Anwendungsgebiet der ErSindunE
Die ErSindung bezieht sich auf alle Gebiete der Verfahrenstechnik, bei denen Lösungsmittel
aus körnigen Feststoffen ausgetrieben werden müssen.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind Etagenverdampfer
bekannt - H. P. Kaufmann: "Neuzeitliche Technologie der Fette und Fettprodukte"
S. 620 - 625, Aschendorffsche Verlagsbuchhandlung Münster/Westf.; H. Schumacher:
"Der Desolventizer-Toaster-Trockner-Kühler - ein neues Verfahren bei der Verarbeitung
von Ölsaaten" Fette, Seifen, Anstrichmittel 1976 Nr. 2, S. 56 - 59 - bei denen der
vom Lösungsmittel zu befreiende Feststoff über beheizte Böden geführt und einer
direkten Dampfeinwirkung ausgesetzt wird (z. B. Toaster).
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Ferner sind Heizschnecken - H. P. Kaufmann: "Neuzeitliche Technologie
der Fette und Fettprodukte" S. 620 - 625 Aschendorffsche Verlagsbuchhandlung Münsterfiestf.
- bekannt, bei denen die zur Verdampfung und Austreibung des Lösungsmittels erforderliche
Wärme über die dampfbeheizten Mäntel und durch Dampfbrausen übertragen wird, Diese
Apparate sind charakterisiert durch einen schlechten Wärmeübergang und in dessen
Folge durch einen hohen maschinentechnischen Aufwand. Der schlechte Wärmeübergang
führt zu einer großen erforderlichen Verweilzeit des Fest stoffes im apparat, was
wiederum örtliche Überhitzungen und damit Produktschädigungen zur Folge hat.
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Weiterhin sind Wirbelschichtapparate - USA-Patent Nr.
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3.687.431 vom 29. 8. 72, USA-Patent Nr. 3.401.465 v. 17.9.68, USA-Patent
Kr. 3.513.560 vom 26. 5. 70, USA-Patent Nr.
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3.977.846 vom 31. 8. 76, BRD-Patent Nr. 1 946 997 v. 17.9.69, Brit.
Patent Nr. 1 184 738 vom 28. 7. 67, Brit. Patent Nr.
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1.395.078 vom 29. 9. 72, SU-Patent Nr. 232 131 vom 27. 10. 66, SU-Patent
Nr. 301 503 vom 31. 10. 69, SU-Patent Nr. 515 523 vom 26. 9. 72, BRD-AS Nr. 2 250
499 vom 14. 10. 72, K. Weber: "Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Ölsaatenschroten
mit differenziertem Anteil an wasserlöslichen Proteinen" Fette-Seifen-Anstrichmittel
1974, Nr. 11, S. 415 - 499 - bekannt.
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Dabei kommt es infolge der totalen Durchmischung der Wirbelschicht
dazu, daß einmal Teilchen, die gerade in den Apparat gelangt sind, sofort aus diesem
wieder ausgetragen werden und andere überdurchschnittlich lange im Apparat verweilen.
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Das hat zur Folge, daß mit diesen Apparaten keine vollständige Abtrennung
des Lösungsmittels erfolgen kann und diese Apparate infolge der Sehlenden Zwangsführung
des Feststoffes ein breites Verweilzeitspektrum aufweisen.
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Des weiteren sind Trommeltrockner - USA-Patent Nr. 339 245 -bekannt.
Sie sind gekennzeichnet durch große Volumina, einen schlechten Würmeübergang und
infolge großer rotierender Flächen durch erhebliche Abdichtprobleme.
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Außerdem kennt man Flashtrockner - BRD-AS Nr. 2 250 499 vom 14. 10.
72, K. Weber: "Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Ölsaatenschroten mit
differenziertem Anteil an wasserlöslichen Proteinen", Fette- Seifen-Anstrichmittel
1974, Nr. 11, 5. 415 - 499 - die nach dem Prinzip der Strontrocknung arbeiten.
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Mit ihnen werden kleine Verweilzeiten realisiert, wodurch grössere
Teilchen nicht vollständig entbenziniert werden können, so daß das Produkt einer
Nachentbenzinierung unterworfen werden muß, was mit einem hohen apparativen Aufwand
verbunden ist.
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Die bei diesem Trocknertyp erforderlichen hohen Geschwindigkeiten
erzeugen sowohl am Trockengut als auch im Rohrleitungssystem einen hohen Abrieb.
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Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung besteht darin, die bei der
mit bekannten Apparaten durchgeführte Lösungsmittelabtrennung auftretende
thermische
Schädlgung des Feststoffes zu vermeiden und dadurch die Fest stoffe qualitativ zu
erhöhen. Außerdem soll der Feststoff vollständig vom Lösungsmittel befreit werden
unter geringerem apparativem Aufwand.
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Darleg;ung des Wesens aer Erfindung - Technische Aufgabe -Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die gegenüber den bekannten
technischen Lösungen, wie Toaster, Heizschnecken und Trommeltrockner, einen besseran
Wärmeübergang, eine geringere Verweilzeit, keine Produktüberhitzung und einen geringeren
maschinentechnischen Aufwand besitzt, die gegenüber den bekannten Wirbelschichtanlagen
mit homogener Durchmischung des Feststoffes ein enges Verweilzeitspektrum und eine
vollständige Lösungsmittelabtrennung gewährleisten und im Vergleich zu Flashtrocknern
sowohl einen geringeren apparativen Aufwand als auch eine vollständige Lösungsmittelentfernung
ermöglichen und den Produktabrieb bedeutend reduzieren.
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- Merkmale der DrÎindung -Beschreibung im statischen Zustand Erfindungsgemäß
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem Wirbelschichtapparat eine Förderschnecke
angebracht ist, die unterschiedliche Steigungen besitzt und an der sich ein Damp£-dom
befindet.
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In dem Wirbelschichtapparat ist ein Anströmboden aus konzentrischen
Ringen angeordnet. Die Ringe gehen dabei jeweils an einer Stelle ineinander über,
so daß sie eine Spirale bilden.
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Der Anströmboden selbst besteht aus perforierten Blechen, die eine
gerichtete Strömung erzeugen, in verschiedene Segmente unterteilt sind und ein unterschiedliches
Öffnungsverhältnis besitzen können. Die Richtung der Schlitze der perforierten Bleche
zeigt jeweils in Transportrichtung des Feststoffes.
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Die Spirale ist durch senkrechte gasundurchlässige Trennwände, deren
Höhe in Feststofftransportrichtung zunimmt, begrenzt. Die Spirale mündet in einen
Feststoffablaufschacht, dem sich eine Feststoffördereinrichtung anschließt. Der
Ablauf schacht besitzt einen Dampfverteiler, an den ein Dampf zuführungsrohr angeschlossen
ist. Am Beginn der Spirale beSin-
det sich ein Dampfverteilungskasten,
in den ein weiteres Dampfzuftihrungsrohr mündet.
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Beschreibung in Funktion In Funktion wird der Lösungsmittelfeuchte
Fest stoff zur Reduzierung des im Lückenvolumen des Feststoffes enthaltenen Inertgases
in einer Förderschnecke in Feststofftransportrichtung verdichtet und das Inertgas
iiber einen an der Schnecke installierten Hauptdom abgeführt. Der Feststoff wird
auf das Streckmetallsegment über dem Dampfverteilungskasten aufgegeben. Durch die
gerichtete Strömung des aus den schrägen Öffnungen des hnströmbodens austretenden
Dampfes wird dem Feststoff eine Beschleunigung in Richtung der Spirale erteilt.
Gleichzeitig kommt es zwischen dem austretenden Dampf und dem körnigen Fest stoff
zu einem intensiven Wärme- und Stoffaustausch. Nackdem der Feststoff das vom Dampf
durchströmte Segment verlassen hat, wandert er weiter in Richtung der Spirale. Dabei
wird die Fluidisierung durch ein Gemisch von v7asserw und Lösungsmitteldampf realisiert.
Nachdem der Feststoff die gesamte Spirale durchwandert hat, fällt er in den Ablaufschacht.
Durch den intensiven Wärme- und Stoffübergang ist dabei schon der größte Teil des
Lösungsmittels in die Dampfphase übergegangen. Durch den langen Weg des Feststoffes
wurde dabei ein enges Verweilzeitspektrum erreicht. Radiale Vermischungen des Feststoffes
werden dadurch ausgeschlossen, daß die öe der Trennbleche in Richtung auf den Ablaufschacht
hin zunimmt. Um den im Lükkenvolumen der Feststoffschüttung vorhandenen Lösungsmitteldampf
auszutreiben und um gleichzeitig zu verhindern, daß Lösungsmitteldampf über die
Förderschnecke an die Atmosphäre elange, befindet sich unterhalb des Anströmbodens
am Ablaufschacht ein Dampfverteiler, über den Wasserdampf in den Ablaufschacht eingeblasen
wird.
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Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Prinzipskizze der
Einrichtung mit peripherer Feste stoff zuführung,
Fig. 2: die Anordnuns
der Segmente auf dem zu Fig. 1 gehörerden Anströmboden, Fig. 3: Prinzipskizze der
Einrichtung mit zentraler Feststoffzuführung, Fig. 4: die anordnung der Segmente
des zu Fig. 3 gehörenden Anströmbodens0 Beispiel 1 In den Eintrittsstutzen 31 einer
innen und außen beheizten Doppelförderschnecke 1 tritt ein lösungsmittelfeuchter
Körniger Feststoff ein und wird durch die Schneckengänge 2 über die Auslauföffnung
4 in einen Wirbelschichtapparat 3 gefördert.
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Die im Lückenvolumen des Feststoff es enthaltene Luft wird dabei in
der Förderschnecke 1 mit einem Teil des Lösungsmitteldampfes über den Austrittsstutzen
32 des Dampfdomes 5 abgezogen. Der Fest stoff aus der Auslauf öffnung 4 gelangt
am äußeren Rand des Anströmbedens 6 auf ein Streckmetallsegment, das über einen
Dampfverteilerkasten 14 angeordnet ist. Dem Dampfverteilerkasten 14 wird über eine
Dampfzuführungsrohrleitung 18 Dampf zugeführt. Der Dampf durchströmt die schrägen
Schlitze des Streckmetalls und verleiht dem Feststoff einen Impuls in tangentialer
Richtung. Der Anströmboden 6 besteht dabei aus mehreren Streckmetallsegmenten. Diese
Streckmetallsegmente sind so angeordnet, daß sie drei konzentrische Ringe ergeben,
die durch senkrecht stehende gasundurchlässige Trennwände 7, 8, 9 voneinander abgegrenzt
erden, Die Höhe der Trennwände 7, 8, 9 nimmt vom Zentrum zur Peripherie ab. Die
Trennwände 7, 8, 9 besitzen Öffnungen, an die sich Leitbleche 10, 11, 12 anschliessen,
die den jeweils außenliegenden Ring mit dem nächst inneren Ring verbinden. Dadurch
entsteht eine Spirale, auf der Feststoff infolge der gerichteten Gasströmung von
außen nach innen wandert. Auf diesem Wege wird das am Feststoff gebundene Lösungsmittel
in die Dampfphase überführt. Im Zentrum des Anströmbodens 6 gelangt der Feststoff
in den zentralen AblauS-schacht 13. Unterhalb des Anströmbodens 6 ist an diesem
zentralen Ablaufschacht 13 ein Dampfverteiler 17 angebracht, dem über eine Rohrleitung
18 überhitzter Dampf zugeführt wird.
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Dieser überhitzte Dampf verdrängt den im Lückenvolumen des Fe ststoffes
mitgeführten Lösungsmitteldampf. Der lösungsmit-
telfreie Feststoff
wird schließlich über eine Förderschnecke 16 aus dem Apparat 3 ausgetragen. Als
fluides Medium treten dabei überhitzte Lösungsmitteldämpfe über einen stutzen 33
unterhalb des Anströmbodens 6 in den Wirbelschichtapparat 3 ein und bewirken die
Verdampfung des Lösungsmittels in der Wirbelschicht oberhalb des Anströmbodens 6.
Die Lösungsmitteldämpfe und der eingespeiste Wasserdampf treten iiber einen Stutzen
34 aus dem Apparat 3 aus.
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Beispiel 2 In den Eintrittsstutzen 31 einer beheizten Förderschnecke
1 tritt ein lösungsmittelhalti£er körniger Fest stoff ein und wird durch die Schneckengänge
2 über die Auslauföffnung 4 in einen Wirbelschichtapparat 3 gefördert. Die im Lückenvolumen
des Feststoffes enthaltene Luft wird dabei in der Förderschnecke 1 mit einen Teil
des Lösungsmitteldampfes über einen Austrittsstutzen 32 des Dampfdomes 5 abgezogen.
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Der Feststoff aus der Auslauföffnung 4 gelangt ins Zentrum des Anströmbodens
6 auf ein Jet-Blechsegment, das über einem Dampfverteilerkasten 19 angeordnet ist.
Dem Dampfverteilerkasten 19 wird über eine Dampfzuführungsrohrleitung 20 Wasserdampf
zugeführt. Der überhitzte Wasserdampf durchströmt die schrägen Schlitze des Jet-Bleches
und verleiht dem Feststoff einen Impuls in radialer Richtung. Der Anströmboden G
besteht dabei aus mehreren Jet-Blechsegmenten, die so angeordnet sind, daß sie drei
konzentrische Ringe ergeben und ihre Schlitze in tangentialer Richtung zeigen. Die
konzentrlschen Ringe sind durch senkrecht stehende gasundurchlässige Trennwände
21, 22, 23, deren Höhe von innen nach außen zunimmt, voneinander abgegrenzt. Die
Trennwände 21, 22, 23 besitzen an einer Stelle Offnungen, an die sich Leitbleche
24, 25, 26 anschließen, die den jeweils innenliegenden Ring mit dem nachst äußeren
verbinden.
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Dadurch entsteht eine Spirale, auf der der Feststoff infolge der gerichteten
Gasströmung von innen nach außen wandert. Auf diesem Wege wird das am Feststoff
gebundene Lösungsmittel durch den intensiven Wärme- und Stoffaustausch in der Wirbelschicht
verdampft. Am äußeren Rande des Anströmbodens 6 am Sn(ie der Spirale gelangt der
Feststoff in einen Ablaufechacht 27.
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Unterhalb des Anströmbodens 6 ist an diesem Ablaufschacht 27 ein Dampfverteiler
29 angebracht, dem über eine Rohrleitung 30
überhitzter Wasserdampf
zugeführt wird. Der Wasserdampf verdrängt den im Lückenvolumen des Feststoffes mitgeführten
Lösungsmitteldampf. Der lösungsmittelfreie Feststoff wird schließlich über eine
Zellenradschleuse 28 aus dem Apparat 3 ausgetragen. Als fluides Medium treten dabei
überhitzte Lösunsmitteldämpfe über einen stutzen 33 unterhalb des Anströmbodens
6 in den Wirbelschichtapparat 3 ein und bewirken die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Wirbelschicht oberhalb des Anströmbodens 6. Die Lösungsmitteldämpfe und der
eingespeiste Wasserdampf t-reten über den Stutzen 34 aus dem Apparat 3 aus.