DE2247569A1

DE2247569A1 - Trocknungsverfahren

Info

Publication number: DE2247569A1
Application number: DE19722247569
Authority: DE
Inventors: Peter-Heinrich Dr Stahl
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: GLATT MASCHINEN- und APPARATEBAU AG PRATTELN CH
Priority date: 1971-11-10
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CA979211A; IT7253871A1; CH544918A; JPS5522715B2; JPS4858444A; DE2247569B2; US3861054A; GB1400517A; FR2160046A5; DE2247569C3

Description

Anwaltsakte 22 872

CIBA - GEIGY 'AG, Basel/ Schweiz Ί ^ö· Sep, 1972

Trocknungsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen auf einen vorbestimmten Restwassergehalt mittels Warmluft, bei welchem die Trocknungszeit in Abhängigkeit von der Ablufttemperatur gesteuert wird. Bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren dieser Art wird im allgemeinen zuströmende Warmluft konstanter Temperatur und Feuchtigkeit verwendet und die Trocknungsdauer wird durch eine Reihe von Vorversuchen ermittelt. Die bekannten Verfahren sind sehr abhängig von Nebenfaktoren wie Zusammensetzung .des Trockengutes, Ausgangswassergehalt des Trockengutes, bei granulatförmigen Substanzen auch KornaufbaUj Korngrösse und Korngrößenverteilung des Trockengutes, Ansatzgrösse, Trocknungstemperaturen, Luftdurchsatz, Taupunkt der zuströmenden Warmluft, deren Einflüsse nur zum Teil empirisch berücksichtigt werden können. Die Folge davon ist, dass ein angestrebter

309820/0601

Restwassergehalt nur unsicher erreicht werden kann oder dass zeitraubendes Nachtrocknen oder Nachbefeuchten von Ansätzen in Kauf genommen werden muss. Dies gilt insbesondere für die Trocknung erstmals hergestellter Granulate, für welche die geeigneten Trocknungsbedingungen erst durch Probieren gefunden werden müssen.

Derartige Verfahren eignen sich besonders für die Trocknung im Wirbelbett, ist aber durchaus nicht an ein solches gebunden. Bei der Wirbelbetttrocknung sind bekanntlich sehr hohe Trocknungsgeschwindigkeiten möglich. Bei hohen Trocknungsgeschwindigkeiten ist es besonders schwer, einen bestimmten Restwassergehalt einzuhalten. Diese Schwierigkeit konnte durch die bisher bekannten Verfahren nicht einwandfrei beherrscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, vorbestimmte Restwassergehalte von einem Trocknungsgut unter Ausschluss möglichst vieler der Nebenfaktoren mit grösster Sicherheit zu erreichen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass man während einer ersten Trocknungsperiode Warmluft wenigstens annähernd konstanter Temperatur β_ verwendet, dann während einer zweiten Trocknungsperiode, deren Beginn so gewählt wird dass die Ablufttemperatur im Intervallzwischen derjenigen Temperatur θ . , ab welcher ;sie zu steigen beginnt, einerseits und dem Wert

θ . + θ
ak ζ

andererseits liegt, die Temperatur der zuströmenden Warmluft so weit absenkt, dass die Abluft diejenige konstante Gleichgewichtstemperatur 0 ,, bei welcher kein Feuchtigkeitsaustausch zwischen der zuströmenden Warmluft und dem auf den vorbestimmten Restwassergehalt gebrachten Trocknungsgut mehr stattfindet, mindestens asymtotisch erreicht und die zuströmende Warmluft sich dieser Gleichgewichtstemperatur

309120/0608

mindestens asymtotisch nähert, und dass man den Trocknungsprozess abbricht, wenn die Temperatur der zuströmenden Warmluft und die der Abluft die Gleichgewichtstemperatur θ , mindestens angenähert erreicht haben. Die verwendete Warmluft kann unbehandelt oder entfeuchtet sein und zur Verminderung der Trocknungzeit erst zu Beginn der zweiten Troekenperiode befeuchtet werden. Das erfindungsfremässe Verfahren eignet sich besonders für die Trocknung von pulver- oder granulatförmigen Substanzen, kann jedoch auch mit sehr gutem Erfolg zur Trocknung von Getreide, Fruehtschnitzeln, von in Band- oder Plattenform vorliegendem Material, wie■ etwa photographische Filme etc, von porösem Material und ähnlichem angewandt werden, sofern es sich beim Trocknungsgut nicht um grossvolumige Kompaktkörper handelt.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wirbelschichttrockners zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Trocknen,

die Fig. 2 den schematischen Verlauf der Zu- und Ablufttemperatur in Funktion der Zeit,

die Fig. 3a Wasserdampfdesorptionsisothermen und

die Fig. 3b eine für einen bestimmten Restwassergehalt

dargestellte Kurve des Zusammenhangs zwischen Taupunkt und Temperatur.

Die Fig. 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung einen an sich bekannten Wirbelschichttrockner. In einem Gehäuse befindet sich ein Rost 2 für das zu trocknende Gut 3. Ein Gebläse M dient zum Durchsaugen der Luft durch das zu trocknende Gut 3» die bei der Ansaugöffnung 5 eintritt und

309820/0608

bei der Ausblaseöffnung 6 ausgeblasen wird. Zweckmässigerweise sind zwischen der Ansaugeöffnung 5 und dem Rost 2 ein Filter 7, ein Kühlregister 8 und ein Heizregister 9 angeordnet, während der Raum 10 für das zu trocknende Gut 3 von der Absaug- oder Ausblaseöffnung 6 durch einen Filter 11 getrennt ist.

Zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens sind nun noch einigezusätzliche Ausrüstungen nötig, so ein mit einem Anzeigegerät 12 versehenes Messorgan 13 für die Bestimmung des Taupunktes T der zuströmenden Luft, ein Temperaturmessorgan I^ zur Bestimmung der Temperatur β der zum Wirbel-

SS

bett zuströmenden Luft und ein Temperaturmessorgan 15 zur Bestimmung der Temperatur θ der wegströmenden Abluft.

Die beiden letztgenannten Temperaturmessorgane Ik und 15 sind sowohl mit einem Temperaturschreiber 16 wie. auch mit zwei Reglern 17 und 18 verbunden, die ihrerseits Über Leitungen 19 und 20 mit den Ventilen 21 bzw. 22 verbunden sind, die zur Steuerung des Kühlregisters 8 bzw, des Heizregisters 9 dienen.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, verläuft die Trocknung nach dem erfindungsgemässen Verfahren grundsätzlich in zwei Phasen, an die sich eine dritte anschliessen kann· In der ersten Phase wird das Trocknen des feuchten Trocknunprsguts mit zuströmender Warmluft, nachfolgend Zuluft genannt, an sich beliebiger Temperatur begonnen. Nach Beginn des Prozesses wird der Taupunkt in der Zuluft T ermittelt. Aus der Taupunkt-Temperatur-Kurve des Trocknungsgutes für den angestrebten Restwassergehalt wird für den in der Zuluft gemessenen

Wert von T die Gleichgewichtstemperatur θ , abgelesen. ζ gi

Unter Beobachtung des Verlaufs der Ablufttemperatur wird die anfänglich eingestellte Zulufttemperatur so lange aufrechterhalten, bis die Ablufttemperatur im nachfolgenden

309820/0606

Knickpunkt θ , genannten Punkt zu steigen beginnt oder die Gleichgewichtstemperatur θ _η erreicht oder einen Wert, der zwischen θ , und Q . + θ liegt. Regelgrösse ist die Zuluft-

Β.Ά. ELK Z
P

temperatur.

Von diesem Zeitpunkt an wird die Temperatur der Zuluft in der Weise gesenkt, dass 0 den zuvor ermittelten Wert für θ _

a \ gl

anstrebt oder beibehält. Regelgrösse ist die Ablufttemperatur.

Wenn 0 = θ = θ _n ist, wird der Trockner noch eine gewisse ζ a gl

Zeit unter diesen Bedingungen v/eiterbetrieben. Nach Ablauf dieser Zeit, die 1/5 bis 1/10 der gesammten Prozessdauer beträgt, wird die Trocknung beendet. Zur Verkürzung der Prozessdauer, insbesondere bei sehr trockener Zuluft und dadurch bedingter tiefer Gleichgewichtstemperatur, kann mit Vorteil während der zweiten und der dritten Phase der Trocknung die Zuluft befeuchtet werden. Es ist dann Q , für die befeuchtete Zuluft zu ermitteln und für die Regelung einzusetzen.

Zur Ermittlung der Gleichgewichtstemperatur wird die Taupunkt-Temperatur-Kurve des Trockengutes für den angestrebten Restwassergehalt benötigt, die ihrerseits auf irgendeine bekannte Art erhalten werden kann. Zum Beispiel wird bei der Direktbestimmung in einer geeigneten Vorrichtung unmittelbar über einer Probe des Trockengutes, die den angestrebten Wassergehalt aufweist, der Taupunkt bei einer aufsteigenden Reihe von Probetemperaturen bestimmt. Der beim Auftragen von θ gegen T erhaltenen Kurvenzug ist in der Fig. 3b für den angestrebten Wassergehalt dargestellt.

Die Taupunkt-Temperatur-Kurve lässt sich auch auf konstruktivem Weg aus Wasserdampf-Dssorptionsisothermen, beispielsweise· aus experimentell ermittelten Desorptions-Isothermen des Trockenguts ermitteln. Dabei werden aus den Desorptions-Isothermen des Trockenguts bei mindestens 2-3 Temperaturen die Gleichgewichtszustände feuchter Luft für den angestrebten

309620/0608

Restwassergehalt als Temperatur/relative Feuchtigkeit Wertepaare entnommen, in bekannter Weise in Temperatur/ Taupunktstemperatur -Wertepaare umgewandelt, welche, wie vorstehend beschrieben, zur Konstruktion der Taupunkt-Temperatur-Kurve benutzt werden (Fig. 3a und 3b)·

Sofern das Trockengut aus zwei oder mehreren Komponenten besteht, deren Desorptionsisothermen bekannt sind, können die Desorptionsisothermen des Trockengutes näherungsweise aus den Desorptionsisothermen der Komponenten in der Weise berechnet werden, dass man die Beiträge der einzelnen Komponenten zum Wassergehalt des Trockengutes für jeden Isothermenpunkt entsprechend ihrem Anteil im Trockengut summiert. Die so erhaltenen Desorp-tionsisothermen werden wieder in der schon beschriebenen Weise zur Ermittlung der Taupunkt-Temperatur-Kurve ausgewertet, was die Fig. 3b ergibt.

Da die Trocknung bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens produktgesteuert ist, entfällt der Einfluss der Trocknergrösse, Ansatzgrösse, Ausgangsfeuchtigkeit, mittleren Korndurchmesser, Korngrößenverteilung und Kornstruktur auf das Resultat der Trocknung. Diese Parameter wirken sich lediglich auf die Dauer der zweiten Trockenperiode aus. Die im Trocknungsgut verbleibende Restfeuchtigkeit ist gleichmassig über den Querschnitt des einzelnen Korns verteilt und die Gefahr, dass der Feinanteil zu stark austrocknet, ist wesentlich geringer. Da man an keine bestimmte Trocknungstemperatur in der ersten Phase gebunden ist, wird eine optimale Anpassung an die thermische Belastbarkeit <$es Trocknungsgutes gewährleistet. Da die Feuchtigkeit der Abluft nicht mehr gemessen werden muss, erübrigt sich der Einbau aufwendiger, robuster Feuchtigkeitsmesser. Hingegen wird die viel einfacher zu bestimmende Zuluftfeuchtigkeit ermittelt* Infolgedessen ist das Verfahren bestens zur Automatisierung geeignet·

301820/0608

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Trocknen auf einen vorbestimmten Restwassergehalt mittels Warmluft, bei welchem die Trocknunp-szeit in Abhängigkeit von der Ablufttemperatur gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass man während einer ersten Trockenperiode Warmluft wenigstens annähernd konstanter Temperatur θ verwendet, dann während einer zweiten Trockenperiode, deren Beginn so gewählt "wird, dass die Ablufttemperatur im Intervall zwischen derjenigen Temperatur 9 . , ab. welcher sie zu steigen beginnt, einerseits und dem Wert

θ. . + θ
ak ζ

andererseits liegt, die Temperatur der zuströmenden Warmluft so weit absenkt, dass die Abluft diejenige konstante Gleichgewicht stemperatur θ ,, bei welcher kein Feuchtigkeitsaustausch zwischen der zuströmenden Warmluft und dem auf den vorbestimmten Restwassergehalt gebrachten Trockengut mehr stattfindet, mindestens asymptotisch erreicht und die zuströmende Warmluft sich dieser Gleiehgewichtstemperatur mindestens asymptotisch nähert, und dass man den Trocknungsprozess abbricht, wenn die Temperatur der ,zuströmenden Warmluft und die der Abluft die Gleiehgewichtstemperatur θ . wenigstens angenähert erreicht haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.

dass in der ersten Trockenperiode unbehandelte und ab der zweiten Trockenperiode befeuchtete atmosphärische Luft verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass in der ersten Trockenperiode entfeuchtete und ab der zweiten Trockenperiode befeuchtete atmosphärische Luft verwendet wird.

309820/06U8

Anwendung des Trocknungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Trocknen von pulver- oder granulatförmigen Substanzen.

309820/06Ü8

Leersei're