WO2019048075A1

WO2019048075A1 - BULK REACTOR

Info

Publication number: WO2019048075A1
Application number: PCT/EP2018/000398
Authority: WO
Inventors: Robin MEIER; Lorenz Bohle; Andreas Altmeyer
Original assignee: LB Bohle Maschinen und Verfahren GmbH
Current assignee: LB Bohle Maschinen und Verfahren GmbH
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2020-03-11
Also published as: DE102018000003A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schüttgutreaktor 1, mit einem in einem Behälter 2 vorgesehenen Reaktorraum 3, der von einem fluiden Medium durchströmbar ist. Der Reaktorraum 3 weist einen für das fluide Medium durchlässigen Anströmbo den 9 aus insbesondere einem feinen Gewebe- oder einem Edelstahlmaterial aus, wobei der Behälter 2 mit einer Produkteinlassöffnung 4 und einer Produktauslassöffnung 5 versehen ist. Das Produkt ist in dem Reaktorraum 3 von dem fluiden Medium beaufschlagbar. Zudem weist der Reaktorraum 3 einen Auslass 8 für das fluide Me¬ dium auf, der mit einem Feinfilter 10 versehen ist, wobei der Anströmboden 9 über einen Schwingantrieb 13 zur Förderung des Produktes vom Produkteinlass 4 zum Produktauslass 5 in Schwingungen versetzbar ist. Der Anströmboden (9) des Schüttgutreaktors 1 ist auf federnd ausgebildeten Stützen 11 abgestützt (Fig.).The invention relates to a bulk material reactor 1, with a provided in a container 2 reactor space 3, which is flowed through by a fluid medium. The reactor space 3 comprises a fluid passage permeable to the fluid medium 9, in particular a fine fabric or a stainless steel material, the container 2 being provided with a product inlet opening 4 and a product outlet opening 5. The product can be acted upon in the reactor space 3 by the fluid medium. In addition, the reactor chamber 3 has an outlet 8 for the fluid medium, which is provided with a fine filter 10, wherein the distributor plate 9 can be set into oscillation via an oscillating drive 13 for conveying the product from the product inlet 4 to the product outlet 5. The distributor plate (9) of the bulk material reactor 1 is supported on spring-shaped supports 11 (FIG.).

Description

Schüttgutreaktor bulk reactor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schüttgutreaktor, insbesondere einen Schüttguttrockner, mit einem in einem Behälter vorgesehenen Reaktorraum, der von einem fluiden Medium durchströmbar ist, wobei der Reaktorraum einen für das fluide Medium durchlässigen Anströmboden aus insbesondere einem feinen Gewebe- oder einem Edelstahlmaterial aufweist und der Behälter mit einer Produkteinlass- und einer Produktauslassöffnung versehen ist, wobei das Produkt in dem Reaktorraum von dem fluiden Medium beaufschlagbar ist und der Reaktorraum einen Auslass für das fluide Medium aufweist, der mit einem Feinfilter versehen ist. The invention relates to a bulk material reactor, in particular a bulk material dryer, with a provided in a container reactor space which is flowed through by a fluid medium, wherein the reactor chamber has a permeable for the fluid medium distributor plate of a particular fine tissue or a stainless steel material and the Container is provided with a product inlet and a product outlet, wherein the product in the reactor chamber is acted upon by the fluid medium and the reactor chamber has an outlet for the fluid medium, which is provided with a fine filter.

Schüttgutreaktoren, beispielsweise Schüttguttrockner, werden für vielfältige Aufgaben genutzt, um z. B. Granulate für die pharmazeutische Industrie herzustellen, z. B. zur nachfolgenden Verarbeitung zu Tabletten. Darüber hinaus gibt es vielfältige weitere Anwendungsfälle für derartige Schüttgutreaktoren, um beispielsweise feuchtes Material zu trocknen oder beispielsweise ein festes Material zu befilmen. Dabei können diese kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Bulk material reactors, such as bulk dryers, are used for a variety of tasks to z. B. produce granules for the pharmaceutical industry, for. B. for subsequent processing into tablets. In addition, there are many other applications for such bulk material reactors to dry, for example, moist material or, for example, a solid material to be filmed. They can be operated continuously or discontinuously.

Schüttgutreaktoren der eingangs genannten Art sind herkömmlicherweise mit einem entsprechenden Anströmboden und Abluftkanälen versehen, die Feinfilter haben, um in den Reaktorraum des Behälters zu bearbeitende Produkte sicher bearbeiten zu können, ohne dass Produktstoffe die Umgebung belasten. Ein grundsätzliches Problem bei derartigen Schüttgutreaktoren, insbesondere auch bei Schüttguttrock- nern besteht darin, dass diese in aller Regel in einem Wirbelbett trocknen, was dazu führen kann, dass es zu einer hohen Beaufschlagung der eingesetzten Filter kommt. Das führt zu geringen Standzeiten der eingesetzten Filter. Darüber hinaus kann die Granulatstruktur der Produkte durch die in einer Wirbelschicht vorherrschenden Kräfte beeinträchtigt werden, was sich nachteilig auf ein zu behandeltes bzw. zu trocknendes Produkt auswirkt. Bulk material reactors of the type mentioned above are conventionally provided with a corresponding inflow base and exhaust air ducts which have fine filters in order to be able to work safely on products to be processed in the reactor chamber of the container, without product substances burdening the environment. A fundamental problem with such bulk material reactors, in particular also with bulk solids rock nern is that they usually dry in a fluidized bed, which can lead to the fact that it comes to a high loading of the filter used. This leads to low service life of the filters used. In addition, the granular structure of the products can be affected by the forces prevailing in a fluidized bed, which adversely affects a product to be treated or dried.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schüttgutreaktor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass dieser mit einem verminderten Risiko hinsichtlich von Prozessunterbrechungen betrieben werden kann. It is an object of the present invention to develop a bulk material reactor of the type mentioned in such a way that it can be operated with a reduced risk in terms of process interruptions.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich der Schüttgutreaktor der eingangs genannten Art dadurch aus, dass der Anströmboden über einen Schwingantrieb zur Förderung des Produktes vom Produkteinlass zum Produktauslass in Schwingungen versetzbar ist und dass der Anströmboden des Schüttgutreaktors auf federnd ausgebildeten Stützen abgestützt ist. To solve this problem, the bulk material reactor of the type mentioned is characterized in that the distributor plate via a vibratory drive for conveying the product from the product inlet to the product outlet is set into vibration and that the distributor plate of the bulk material reactor is supported on resiliently formed supports.

Durch die Kombination des Schwingantriebes mit den federnd ausgebildeten Stützen werden die auf den Anströmboden übertragenden Schwingkräfte teilweise von den federnd ausgebildeten Stützen wieder aufgefangen, so dass sich dadurch eine schubartige Vorwärtsbewegung des Produktes von der Produkteinlassseite hin zur Produktauslassseite ergibt, wobei während dieser schub- oder sägezahnförmigen Bewegung des zu trocknenden Schüttgutes das fluide Medium diesen Produktstrom derart trocknend durchströmt, dass sich insgesamt der aufgegebene Produktstrom als Festbettstrom im Reaktorraum fördern und durchströmen lässt. Dies wirkt sich erheblich vorteilhaft auf das getrocknete Produktgut aus, indem eine Granulatstruktur nur unwesentlich durch die Bewegungen des Festbettes und das gleichzeitige Durchströmen durch das fluide Medium beeinträchtigt wird und darüber hinaus die eingesetzten Filter und Feinfilter mit viel weniger Produktmasse in Berührung kommt als z. B. in einem Wirbelbett, wodurch die Standzeiten der Feinfilter wesentlich verbessert sind und so dass es zu wesentlich weniger Prozessunterbrechungen kommt. Due to the combination of the oscillating drive with the resiliently formed supports, the oscillating forces transmitted to the distributor plate are partially absorbed by the spring-shaped supports, thereby resulting in a thrust-like forward movement of the product from the product inlet side to the product outlet side, during which pushing or sawtooth Movement of the bulk material to be dried, the fluid medium flows through this product flow in such a drying, that in total the discontinued product flow as a fixed-bed stream in the reactor room promote and flow through. This has a significantly beneficial effect on the dried product good by a granular structure is only slightly affected by the movements of the fixed bed and the simultaneous flow through the fluid medium and beyond the filters used and fine filter with much less product mass comes into contact as z. B. in a fluidized bed, whereby the service life of the fine filter are significantly improved and so that it comes to significantly less process interruptions.

Die federnd ausgebildeten Stützen können z. B. als Stahlfederstützten oder als Kunststoffstützen ausgebildet sein. Wesentlich ist und dies wird angestrebt, dass die federnd ausgebildeten Stützen Längsmittelachsen haben, die in ihrer Betriebsstellung einen spitzen Winkel zur Vertikalen einnehmen. Dabei können die federnd ausgebildeten Stützen unterschiedliche geometrische Konturen oder Gestaltungen aufweisen. Wesentlich dabei ist, dass die durch die entsprechenden Kontur oder Gestaltung gezogenen Mittellängsebene den spitzen Winkel zur Vertikalen einnimmt. Dabei können die Stützen auch so ausgebildet sein, dass diese Neigung, also die Neigung der Längsmittelachse einer federnd ausgebildeten Stütze hinsichtlich ihrer Neigung zur Vertikalen verstellbar ausgebildet ist. The spring-trained supports can, for. B. be designed as a steel spring or plastic supports. It is essential and this is desirable that the spring-trained supports longitudinal center axes, which occupy an acute angle to the vertical in their operating position. In this case, the spring-shaped supports may have different geometric contours or designs. It is essential that the drawn through the corresponding contour or design center longitudinal plane occupies the acute angle to the vertical. In this case, the supports can also be designed so that this inclination, ie the inclination of the longitudinal central axis of a spring-shaped support is designed to be adjustable with respect to their inclination to the vertical.

Der Schwingantrieb im Anströmboden ist bevorzugterweise an einer Seitenwand des Reaktorraumes angeordnet, so dass die Schwingkräfte ausgeübt werden in Richtung des Produktauslasses. Bevorzugt wird auch noch, wenn zusätzlich dem Schüttgutreaktor ein Ultraschallerzeuger zugeordnet ist, durch den der Anströmboden und der Feinfilter für die Abführung des fluiden Mediums mit Ultraschallwellen beaufschlagbar ist. The oscillating drive in the distributor plate is preferably arranged on a side wall of the reactor chamber, so that the oscillating forces are exerted in the direction of the product outlet. Preference is also still, if in addition to the bulk material reactor an ultrasonic generator is assigned, through which the distributor plate and the fine filter for the discharge of the fluid medium can be acted upon by ultrasonic waves.

Damit ist auch ein Schüttgutreaktor geschaffen, bei dem mithilfe des Ultraschallerzeugers die Filter sowohl des Anströmbodens als auch die Feinfilter für die Abführung des fluiden Mediums oder auch Wandungen eines Reaktorraumes von Ablagerungen außerordentlich schnell zu befreien sind, so dass diese Reaktorteile während eines kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betriebes des Schüttgutreaktors, insbesondere auch bei einer Ausbildung des Schüttgutreaktors als Schüttguttrockner, von Verschmutzungen und Anbackungen freizuhalten sind und somit dieser Pro- duktprozess ohne betriebsbedingte Unterbrechungen durchzuführen ist. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass durch den Einsatz eines derartigen Ultraschallerzeugers ein Produktionsprozess ohne Unterbrechungen durchgeführt werden kann. Damit gehen erhebliche Standzeitverbesserungen und minimierte Prozesskosten einher. Thus, a bulk material reactor is created in which the ultrasound generator, the filters of both the inflow and the fine filter for the removal of the fluid medium or walls of a reactor chamber of deposits are extremely fast to free, so that these reactor parts during a continuous or discontinuous operation of the bulk material reactor, in particular also in the case of an embodiment of the bulk material reactor as a bulk material dryer, are to be kept free from contamination and caking and thus this product process must be carried out without operational interruptions. It has surprisingly been found that by using such an ultrasonic generator, a production process can be carried out without interruptions. This involves considerable improvements in terms of service life and minimized process costs.

Der Schwingantrieb und der Ultraschallerzeuger können an gegenüberliegenden Seitenwänden des den Reaktorraum umgebenden Behälters angeordnet sein. Als Filter für den Anströmboden, also den Zufluss des fluiden Mediums, beispielsweise erwärmte Luft, aber auch für den Auslass für das fluide Medium können feinmaschige Edelstahlfilter Verwendung finden. The oscillatory drive and the ultrasound generator can be arranged on opposite side walls of the container surrounding the reactor chamber. As a filter for the distributor plate, so the inflow of the fluid medium, for example, heated air, but also for the outlet for the fluid medium fine-meshed stainless steel filters can be used.

Bevorzugterweise erfolgt die Produktabfuhr über eine Zellradschleuse, damit dort kein Luftaustritt erfolgen kann. An der Produktaufgabeseite kann ein Anschluss vor- gesehen sein, um diesen Anschluss mit einer Granulationsvorrichtung mit einer Feuchtzugabe zu verbinden. Preferably, the product is removed via a rotary valve, so that there can be no air leakage. On the product handler page, a connection may be be seen to connect this port with a granulation device with a moist addition.

Zur weiteren Erläuterung wird auf weitere Unteransprüche, die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Schüttgutreaktors in Gestalt eines Schüttguttrockners dargestellt. For further explanation, reference is made to further subclaims, the following description and the drawings. In the drawing, an embodiment of a bulk material reactor is shown in the form of a bulk solids dryer.

Allgemein mit 1 ist der Schüttgutreaktor in Gestalt eines Schüttguttrockners beziffert, der einen Behälter 2 mit einem inneren Reaktorraum 3 aufweist. Dieser Behälter 2 hat einen Produkteinlass 4 und einen Produktauslass 5, der an ein Zellrad 6 angeschlossen ist. Des Weiteren ist ein Einlass 7 für ein fluides Medium, insbesondere erwärmte Luft vorgesehen, und ein Auslass 8 für das fluide Medium. Das fluide Medium wird über den Einlass 7 zugeführt, um einen Anströmboden 9 zu durchströmen, der aus einem feinmaschigen Edelstahlgewebe besteht. Bevor das fluide Medium nach Trocknung bzw. während der Trocknung eines z. B. granulatförmigen Produktes den Reaktorraum 3 verlassen kann, muss es einen weiteren feinmaschigen Filter 10 durchströmen, der ebenfalls durch einen feinmaschigen Edelstahlfilter gebildet ist. 1, the bulk material reactor is numbered in the form of a bulk solids dryer which has a container 2 with an inner reactor space 3. This container 2 has a product inlet 4 and a product outlet 5, which is connected to a cell wheel 6. Furthermore, an inlet 7 is provided for a fluid medium, in particular heated air, and an outlet 8 for the fluid medium. The fluid medium is supplied via the inlet 7 to flow through a distributor plate 9, which consists of a fine-meshed stainless steel mesh. Before the fluid medium after drying or during the drying of a z. B. granular product can leave the reactor chamber 3, it must flow through another fine mesh filter 10, which is also formed by a fine-meshed stainless steel filter.

Der Behälter 2 ist insgesamt auf Stützen 1 1 abgestützt, die als Blattfederstützen ausgebildet sind und einen spitzen Winkel zur Vertikalen aufweisen. Über eine Versteileinrichtung 12 ist dieser Winkel zu verstellen. Insgesamt sind der Behälter und damit auch der Anströmboden 9, der Reaktorraum 3 und der Filter 1 1 von einem Schwingantrieb 13 in Schwingungen zu versetzen, was auch die Förderung des Produktes vom Produkteinlass 4 zum Produktauslass 5 fördert. Der Reaktor kann dabei als Festbettreaktor arbeiten, obwohl er von einem Schwingantrieb 13 angetrieben wird, da dieser mit den federnd ausgebildeten Stützen 1 1 zusammenwirkt. The container 2 is supported in total on supports 1 1, which are formed as a leaf spring supports and have an acute angle to the vertical. About an adjusting device 12, this angle is adjusted. Overall, the container and thus also the distributor plate 9, the reactor chamber 3 and the filter 1 1 of a vibratory drive 13 to vibrate, which is also the promotion of Product from product inlet 4 to product outlet 5. The reactor can work as a fixed bed reactor, although it is driven by a vibratory drive 13, since this cooperates with the resiliently formed supports 1 1.

Um die feinmaschigen Siebe des Anströmbodens 9 und des Feinfilters 10 und sonstige Teile sauber zu halten, ist ein Ultraschallerzeuger 14 vorgesehen, der gegenüberliegend dem Schwingantrieb 13 an der Wandung 15 des Behälters 2 angeordnet ist. Dieser Ultraschallerzeuger 14 kann derart ausgebildet sein, dass mittels einer implantierten Software er den Ultraschallwellenfrequenzbereich aufgrund z. B. gemessener reflektierter Ultraschallwellen ermittelt, der den optimalen Frequenzbereich darstellt. Die Ultraschallwellen können in verschiedene Richtungen ausgesendet werden, wobei diese Wellen z. B. auf die feinmaschigen Siebflächen des Anströmbodens 9 und des feinmaschigen Filters 10 treffen und diese während des gesamten Prozessbetriebes von Verstopfungen, Verklebungen und dgl. freihalten. In order to keep the fine-meshed screens of the inflow base 9 and the fine filter 10 and other parts clean, an ultrasonic generator 14 is provided, which is arranged opposite the oscillating drive 13 on the wall 15 of the container 2. This ultrasonic generator 14 may be formed such that by means of an implanted software he the ultrasonic wave frequency range due to z. B. measured reflected ultrasonic waves, which represents the optimal frequency range. The ultrasonic waves can be emitted in different directions, these waves z. B. meet the fine-meshed screen surfaces of the inflow 9 and the fine-meshed filter 10 and keep them during the entire process operation of blockages, bonds and the like.

Ein derartiger Schüttgutreaktor ist vorstehend anhand eines Schüttguttrockners beschrieben. Dieser kann jedoch auch für vielfältige andere Aufgaben, auch im Wirbelschichtverfahren, aufgebaut sein. Erfolgt die Durchströmung mit der passenden Menge und Geschwindigkeit des fluiden Mediums, bildet sich im Schüttgut ein Festbett aus. Dann handelt es sich um einen Festbettreaktor bzw. Festbetttrockner. Mithilfe des Ultraschallerzeugers können feinmaschige Filterelemente und sonstige Teile eines derartigen Schüttgutreaktors wie auch Wandungen von Reaktorräumen eines Behälters frei von Anbackungen, Verklebungen und Verstopfungen gehalten werden. Such a bulk material reactor is described above with reference to a bulk solids dryer. However, this can also be built for a variety of other tasks, including in the fluidized bed process. If the flow occurs with the appropriate amount and speed of the fluid, a packed bed is formed in the bulk material. Then it is a fixed bed reactor or fixed bed dryer. With the aid of the ultrasound generator, fine mesh filter elements and other parts of such a bulk material reactor as well as walls of reactor chambers of a container can be kept free from caking, sticking and blockages.

Claims

claims

1 . Bulk material reactor (1), in particular bulk solids dryers, with a reactor space (3) provided in a container (2) which can be flowed through by a fluid medium, wherein the reactor space (3) has a feed plate (9), in particular a fine one, permeable to the fluid medium Tissue or a stainless steel material and the container (2) with a product inlet (4) - and a Produktauslassöffnung (5) is provided, wherein the product in the reactor space (3) is acted upon by the fluid medium and the reactor space (3) a Having outlet (8) for the fluid medium, which is provided with a fine filter (10), characterized in that the inflow base (9) via an oscillating drive (13) for conveying the product from the product inlet (4) to the product outlet (5) in Vibrations can be displaced and that the distributor plate (9) of the bulk material reactor (1) on resiliently formed supports (1 1) is supported.

2. bulk material reactor (1) according to claim 1, characterized in that the resiliently formed supports (1 1) as a steel spring supports (1 1) are formed.

3. bulk material reactor (1) according to claim 1, characterized in that the resiliently formed supports are formed as plastic spring supports (1 1).

4. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that longitudinal central axes of the resiliently formed supports (1 1) occupy an acute angle to the vertical in their operating position.

5. bulk material reactor (1) according to claim 4, characterized in that the resiliently formed supports (1 1) are adjustable with respect to their inclination to the vertical (12).

6. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the oscillating drive (13) for the distributor plate (9) on a side wall of the reactor chamber (3) is arranged.

7. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bulk material reactor is designed as a fixed bed reactor.

8. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bulk material reactor (1) an ultrasonic generator (14) is associated, through which the distributor plate (9) and the fine filter (10) for the discharge of the fluid medium Can be acted upon by ultrasonic waves.

9. bulk material reactor (1) according to one of the preceding claims 7, characterized in that the distributor plate (9) is designed as a vibrating filter screen.

10. bulk material reactor (1) according to claim 9, characterized in that the vibrating filter screen is designed as a stainless steel filter fabric sieve.

1 1. Bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the outlet (8) of the reactor space (3) for the fluid medium is provided with a fine filter (10) made of a fine-meshed stainless steel mesh.

12. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the product inlet (4) is connected to a granulation device.

13. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the Produktauslassöffnung (5) is connected to a cellular wheel (6), via which the product is output.

14. bulk material reactor (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the ultrasonic generator (14) generates ultrasonic waves in a selectable frequency range.

15. Bulk material reactor (1) according to claim 14, characterized in that the ultrasound generator (14) determines the optimum frequency range as a function of predefinable operating parameters via an implemented control software.

16. bulk material reactor (1) according to claim 14 or 15, characterized in that the ultrasonic generator (14) generates ultrasonic waves in predetermined operating intervals during operation of the bulk material reactor (1).