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DE2820077A1 - Fluidisation of bulk materials normally difficult to handle - using very intense local aeration with jets on arms rotating round the base of the bed (NL 14.11.78) - Google Patents

Fluidisation of bulk materials normally difficult to handle - using very intense local aeration with jets on arms rotating round the base of the bed (NL 14.11.78)

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Publication number
DE2820077A1
DE2820077A1 DE19782820077 DE2820077A DE2820077A1 DE 2820077 A1 DE2820077 A1 DE 2820077A1 DE 19782820077 DE19782820077 DE 19782820077 DE 2820077 A DE2820077 A DE 2820077A DE 2820077 A1 DE2820077 A1 DE 2820077A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
partial
per
air outlet
jets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19782820077
Other languages
German (de)
Inventor
Horst Dipl Ing Fischer
Guenter Freyer
Martin Leissner
Rolf Dipl Ing Schirner
Peter Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zucker & Staerkeind
Original Assignee
Zucker & Staerkeind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zucker & Staerkeind filed Critical Zucker & Staerkeind
Publication of DE2820077A1 publication Critical patent/DE2820077A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
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    • B01J8/382Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it with a rotatable device only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
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    • F26B3/084Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed with heat exchange taking place in the fluidised bed, e.g. combined direct and indirect heat exchange
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Bulk materials which are otherwise difficult to handle are fluidised by a mechanism in which the fluidising medium esp. air is introduced by a rotating distributor mechanism. The distributed air is momentarily and locally concentrated in the bulk material. By this means the fluidised material temporarily and locally overflows. In a horizontal plane a number of changing beds are created with intense local fluidisation. The momentary effective zones do not interact. The outlet air velocities have a value which is 5-200 times the suspension velocity of individual particles. The circles of rotation of the various outlet jets for the air can be arranged with geometrical regularity or without it. The spacing of the jets lies between. K square root of (4A/pi n) and 0.5 d (where k is the air jet divergence constant, A is the total area of the air outlet opening in m2; n is the number of air jets and d is the dia. of the fluid bed vessel).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wirbelschichtbehandlung vonMethod and device for the fluidized bed treatment of

fließunwilligen Haufwerken Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wirbelschichtbehandlung von fließunwilligen Haufwerken, insbesondere von pulverförmigen und/oder oberflächenfeuchten SchUttgüttern. Mit der Erfindung lassen sich eine Vielsahl verfahrenstechnishcer Aufgaben, wie z.B. Kühlung, Trocknung, Mischvorgänge, Reaktionen realisieren.Piles unwilling to flow Field of application of the invention The invention relates to a method and a device for fluidized bed treatment of those who are unwilling to flow Piles, especially of powdery and / or surface-moist bulk materials. With the invention, a variety of procedural tasks, such as e.g. realize cooling, drying, mixing processes, reactions.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung Bekannt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen durch in Bodennähe einmdndende Lufteintrittsöffnungen diskontinuierlich Luft in ein Haufwerk eingeblasen wird (L. SELIK, Chem.-Äng.-techn. 32, 1960, 4, 253 - 257). Nachteilig ist hierbei die relativ komplizierte Einrichtung für die diskontinuierliche Luftzuführung, die außerdem immer an gleicher Stelle eintritt. Will man hdhere Leerraumgeschwindigkeiten verwirklichen, wird das System der Luftzuführung und -verteilung noch aufwendiger.Characteristics of the known technical solution One method is known and a device in which air inlet openings opening near the floor air is blown discontinuously into a pile (L. SELIK, Chem.-Äng.-techn. 32, 1960, 4, 253-257). The disadvantage here is the relatively complicated device for the discontinuous air supply, which is also always in the same place entry. If one wants to achieve higher empty space speeds, the system will the air supply and distribution even more complex.

Bekannt sind Vorrichtungen, bei denen das-Wirbelmedium Uber randgängige, fUr die Beinverteilung des Wirbelmediums mit einer Vielzahl von Einzelöffnungen oder Langldchern bzw. Schlitzen versehene Verteilerrohre eines am Bodenteil rotierenden Hohlrührers in das Haufwerk eingetragen wird (US-PS 2.336.018, DL-PS 69507 und DL-PS 103460).Devices are known in which the vortex medium over the edge, For the leg distribution of the vortex medium with a large number of individual openings or elongated holes or slots provided distribution pipes of a rotating on the bottom part Hollow stirrer is entered into the pile (US-PS 2,336,018, DL-PS 69507 and DL-PS 103460).

Bei diesen Vorrichtungen bildet sich, unabhängig von der Drehzahl des Hohlrührers, eine stationäre, mit vertikaler Hauptaustauschrichtung umlaufende Wirbelschicht. Auf Grund geometrischer Zusammenhänge besteht im Zentrum der umlaufenden Wirbelsohicht eine stark materialverdUnnte Zone mit aufwärtsgerichteter Strömmungsrichtung und an der Peri pherie eine abwärtsgerichtete Strömung mit einer sehr hohen Beladung. Diese Vorrichtungen sind nur begrenzt wirksam.In these devices forms, regardless of the speed of the hollow stirrer, a stationary one that revolves with a vertical main exchange direction Fluidized bed. Due to geometrical relationships, there is a surrounding The vertebral layer is a heavily material-thinned zone with an upward direction of flow and at the periphery a downward current with a very high load. These devices have limited effectiveness.

Wird in einer Vorrichtung mit der beschriebenen Luftverteilung die Wirbelgeschwindigkeit gesteigert, tritt im Zentrum der Umlaufschicht eine weitere starke Diohteabaahme ein und es bildet sich eine typische Sprudelochicht mit einem pneumatisch fördernden Austragkanal. Beim Übergang von der Umlaufschicht steigt der Austrag sprunghaft an und die Erhöhung der Wirbelgeschwindigkeit führt zu keiner äquivalenten Steigerung des Wärmeüberganges zwischen Wand und Wirbelschicht. Interne Heiz- oder Kühlflächen können die Sprudelschicht derart stören, daß sie teilweise oder vollständig zum Erliegen kommt. Temperaturlabile Stoffe kennen dabei qualitativ erheblich geschädigt werden.If in a device with the air distribution described, the Increased vortex speed, another occurs in the center of the orbital layer strong diohtea decrease and it forms a typical fizzy layer with a pneumatically conveying discharge channel. At the transition from the rotating layer increases the discharge starts by leaps and bounds and the increase in the vortex speed does not lead to any equivalent increase in heat transfer between the wall and the fluidized bed. Internal Heating or cooling surfaces can disrupt the effervescent layer in such a way that they partially or comes to a complete standstill. Temperature-sensitive substances know qualitatively be significantly damaged.

Ziel der Erfindung Die Erfindung hat das Ziel, mit geringen apparativen und energetischen Aufwand unter Vermeidung hohen Staubaustrages bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirksamkeit dee Wärmeaustausches durch periphere oder interne Hein- oder Kühlflächen, fließunwillige und temperaturlabile Stoffe einer schonenden Wirbelschichtbehandlung zu unterziehen.OBJECT OF THE INVENTION The invention has the object of using little apparatus and energy expenditure while avoiding high dust emissions at the same time Improvement of the effectiveness of the heat exchange through peripheral or internal or cooling surfaces, unwilling to flow and temperature-unstable substances of a gentle fluidized bed treatment to undergo.

Darlegung des Wasens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Zuführungs- und Verteilungsvorrichtungen fur das Wirbelmedium, die entweder diskontinuierliche und örtlich gleichbleiebende Luftzuführungen oder stationäre Umlaufschichten bzw. Sprudelsohiohten hervorrufen, zu vermeiden, indem eine neuartige Eintragung und Verteilung des Wirbelmediums geschaffen wird.Statement of the essence of the invention The object of the invention is that known feeding and Distribution devices for the fluidizing medium, the either discontinuous and locally constant air supply or Avoid stationary layers of circulation or fizzy drinks by a novel entry and distribution of the vortex medium is created.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe daduroh gelost, daß die Teilluftmengen momentan und örtlich konzentriert eingetragen werden. Sie überfluten zeitlich und ötlich begrenzt das Wirbelgut.According to the invention, the object is achieved that the partial air quantities be entered momentarily and locally concentrated. They overflow in time and eddy limits the eddy material.

Damit wird eine der Anzahl der Teilluftmengen entsprechende Anzahl diskreter Umlaufschichten erzeugt. Diese existieren durch die Drehbewegung des Luftverteilers, bezogen auf einen festen Punkt der Grundfläohe der Wirbelapparatur, nur kurzfristig, d. ho auf Jedem der Austrittsöffnung des Luftverteilers zugeordneten Radius findet eine permanente Neubildung von diskreten Umlaufschichten statt. Die auf dem Jeweiligen Radius entstehenden diskreten Umlaufschiohten bilden in vertikaler Erstrecknung einen Hohlzylinder, dessen Wandstärke annähernd der momentanen Einwirkungszone der Teilluftaustrittsöffnung in Bodennähe entspricht0 Da sich die erfindungsgemäßen momentanen Einwirkungszonen der Teilluftmengen nicht gegenseitig durohdringen, bildet sich, ausgehend von Jeder Teilluftaustrittsstelle, ein diskretes, für die Umlaufschicht typisches Dichtegefälle aus.This results in a number corresponding to the number of partial air quantities generated discrete circulation layers. These exist through the rotary movement of the air distributor, based on a fixed point on the base area of the vortex apparatus, only for a short time, d. ho finds on each radius assigned to the outlet opening of the air distributor a permanent new formation of discrete circulation layers takes place. The one on the respective Discrete circumferential slips that arise in a radius form in a vertical extent a hollow cylinder, the wall thickness of which is approximately the current zone of action of the Partial air outlet opening near the bottom corresponds to 0 Since the inventive momentary zones of action of the partial air volumes do not mutually penetrate each other, forms Starting from each partial air outlet point, a discrete one for the circulation layer typical density gradient.

Duroh dieses wird innerhalb der diskreten Umlaufschioht eine umlaufende Bewegung ausgebildet. Infolge der Ortsveränderung der Teilluftaustrittsstelle entlang dem Umfang des der Teilluftaustrittsöffnung zugeordneten Teilradius wird die diskrete Umlaufsohioht im Einwirkungsteilkreisring ständig neu gebildet. Die Wirbelluft wirkt somit immer auf Bereiche mit einer abwärtsgerichteten Tendenz ein. Die von der örtlich begrenzt austretenden Wirbelluft ausgehenden Besohleunigungskräfte werden dabei in Bewegungsrichtung der Teilluftaustrittsstellen vom abwärtsgerichteten Produktstrom kompensiert, die abwärtsgerichtete Tendenz des Produktstromes ftir den Zeitraum der Binwirkang der Wirbelluft in eine aufwärtsgeriohtete umgewandelt und eine intensive Fluidisierung mit ständig wechselnder Hauptaustauschrichtung erreicht0 Die momentan örtlich konzentrierte Eintragung der Teilluftmengen erfolgt dadurch, daß die Wirbelluft in einem scharfen Strahl rechtwinklig oder in einem Winkel bis zu 300 gegen den Behälterboden geblasen wird0 Beim Auftreffen des Luftstrahles auf den Behälterboden wird dieser breit gefächert, reflektiert und auf Grund der hydrostatischen Verhältnisse umgelenkt. Hierbei vermischt er sich mit dem in der Wirbelapparatur befindlichen Schüttgut und bildet in vertikaler Erstreckung die schon beschriebene diskrete Umlaufschicht. Die Sinwirkzone des Luftstrahles ist annähernd identisch mit der ReflexionszoneO Die oben beschriebene Eintragung des Wirbelmediums und die Zerlegung der Gesamtluftmenge in die begrenzte Anzahl von Teilluftmengen erfolgt in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine besonders ausgebildete, rotierende Luftverteilervorrichtung.Duroh this is a circumferential within the discrete Umlaufschioht Movement developed. As a result of the change in location along the partial air outlet point the circumference of the partial radius assigned to the partial air outlet opening becomes the discrete Umlaufsohioht in the partial circle of action constantly newly formed. The vortex air therefore always acts on areas with a downward tendency a. The acceleration forces emanating from the locally exiting eddy air are in the direction of movement of the partial air outlet points from the downward Product flow compensates for the downward tendency of the product flow the period of effect of the vortex air is converted into an upward direction and an intensive fluidization with a constantly changing main exchange direction reached 0 The currently locally concentrated entry of the partial air quantities takes place in that the vortex air in a sharp jet at right angles or in a An angle of up to 300 is blown against the container bottom0 when the air jet hits on the container bottom this is diversified, reflected and based on the diverted hydrostatic conditions. Here it mixes with that in the Vortex apparatus located bulk material and forms the vertical extension already described discrete rotating layer. The effective zone of the air jet is almost identical to the reflection zone. The above-described entry of the Vortex medium and the decomposition of the total amount of air into the limited number of Partial amounts of air take place in the device according to the invention by a special trained, rotating air distribution device.

An dem erfindungsgemäßen Luftverteiler werden die Austrittsstellen der Wirbelluft so angeordnet, daß für den Abstand a der Teilluftaustrittsstellen folgende Beziehung gilt: wobei a Abstand zweier Einzelluftaustrittsöffnungen in m k Faktor für die Luftstrahlverbreiterung A Gesamtfläche der Luitaustrittsöffnung in m2 n Anzahl der Luftaustrittsöffnungen bzw.At the air distributor according to the invention, the outlet points for the vortex air are arranged in such a way that the following relationship applies to the distance a between the partial air outlet points: where a distance between two individual air outlet openings in mk factor for the air jet broadening A total area of the air outlet opening in m2 n number of air outlet openings or

der Luftverteilerrohre d Durchmesser der Grundfläche der Wirbelechichtapparatur in m bedeuten. Der Faktor k variiert zwischen fUnf und 16 und ist unter anderem abhängig von der Luftaustrittsgeschwindigkeit der Teilluftmenge, der Wirbelschichthöhe und der Hydrodynamik der Wirbelschioht. Die Anordnung aller LuftaustrittstSffnungen der Luftverteilerelemente wird weiter durch den äquivalenten Radius räqu gekennzeichnet. of the air distribution pipes d diameter of the base of the fluidized bed apparatus in m mean. The factor k varies between five and 16 and is among others depending on the air outlet speed of the partial air volume, the fluidized bed height and the hydrodynamics of the vertebrae. The arrangement of all air outlet openings of the air distribution elements is further characterized by the equivalent radius räqu.

Dieser wird wie folgt definiertt Summe der Abstände der Luftaustrittsöfnungen vom Mittelpunkt dividiert durch die Anzahl der Luftverteilerelemente.This is defined as follows: the sum of the distances between the air outlet openings from the center divided by the number of air distribution elements.

Der äquivalente Radius einer archimedesepiraligen A-nordnung der Luftverteilerelemente beträgt annähernd 0,5 r und stellt annähernd die erfindungsgemäße untere Grenze der mittleren Entfernung aller Luftaustrittsöffnungen vom Drehpunkt der Luftverteilvorricht dar.The equivalent radius of an Archimedes spiral arrangement of the air distribution elements is approximately 0.5 r and approximately represents the lower limit according to the invention the mean distance of all air outlet openings from the pivot point of the air distribution device represent.

Die obere Grenze iUr den äquivalenten Radius beträgt < 1 r, vorzugsweise 0*6 bis 0,9 r.The upper limit for the equivalent radius is <1 r, preferably 0 * 6 to 0.9 r.

Die Länge der Luftverteilerelemente wird durch den Abstand der Luftaustrittsöffnugen vom Drehpunkt der Luftverteilervorrichtung bestimmt. Die Anzahl der Luftaustrittsstellen ist annähernd umgekehrt proportional des Radius der Lurtverteilervorrichtung und beträgt 4 bis 55 pro Quadratmeter der von der Luftverteilvorrichtung Uberstrichenen Flächen der Wirbelapparatur.The length of the air distribution elements is determined by the distance between the air outlet openings determined by the pivot point of the air distribution device. The number of air outlets is approximately inversely proportional to the radius of the belt distributor and is 4 to 55 per square meter that of the air distribution device Swept areas of the vortex apparatus.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt die Gesamtfläche der Teilluftaustrittsstellen zwischen 0,005 m2/m2 und 0*04 m2/m2. Das entspricht einer "freien Siebfläche" von nur 0,5 bis 4 % wodurch die Verteilung der benötigten Luftmengen im Vergleich zu bisher verwendeten Wirbels¢hichtvorrichtungen wesentlich erleichtert wird.In the device according to the invention, the total area is Partial air outlet points between 0.005 m2 / m2 and 0 * 04 m2 / m2. That corresponds to a "Free sieve area" of only 0.5 to 4% thereby distributing the required air volumes Compared to previously used vertebral slicing devices, this is considerably easier will.

Da das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mehr flexibel sind,kdnnen unter Verwendung der vorgexchlagenen Lösung eine Vielzahl von verfahrenstechnischen Aufgaben gelost werden. Die große Flexibilität wird durch die Wahl der Umfangsgeschwindigkeit der Luftverteilervorrichtung, durch die Dimensionierung der Teilluftasutrittsstellen und die Luftaustrittsgeschwindigkeit erreicht.Since the method according to the invention and the device according to the invention If you are more flexible, you can use the suggested solution to do a wide variety be solved by procedural tasks. The great flexibility is due to the choice of the peripheral speed of the air distribution device, through the dimensioning the partial air inlet points and the air outlet speed is reached.

Je nachdem wie die Umfangsgeschwindigkeit des Luftverteilers, die Anordnung der LuStaustrittsstellen zueinander sowie die Dimensionierung der Luftaustrittsstellen an den Luftverteilerelementen gewählt wurde, erhält man eine charakteristische Ausbildung der Virbelschioht, so ist es z.3. möglich, durch Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Luftverteilervorrichtung die Ausbildung des Wirbelbettes zu beeinflussen.Depending on how the peripheral speed of the air distributor, the Arrangement of the air outlet points to one another as well as the dimensioning of the air outlet points has been selected on the air distribution elements, a characteristic design is obtained the Virbelschioht, so it is z.3. possible by changing the peripheral speed the air distribution device to influence the formation of the fluidized bed.

Bei niedriger Umfangsgeschwindigkeit stoßen die von den Luftaustrittsöffnungen ausgehenden diskreten Umlaufschichten bis an die Schichtoberfläche durch. Die Wirbel schicht ist durch starke vertikale Mischbewegungen gekennzeichnet.When the peripheral speed is low, they come from the air outlet openings outgoing discrete circulating layers through to the layer surface. The vortex layer is characterized by strong vertical mixing movements.

Bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten werden die Beschleunigungskräfte der aus den Einzelöffnungen austretenden Wirbelluft bereits in tieferen Zonen der Wirbelschicht kompensiert, so daß die Wirbelschicht unter sonst gleichen Bedingungen einen ruhig siedenden Charakter annimmt Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit Umfangegeschwin digkeiten von 0,3 räqu pro Sekunde bis 6 ruqU pro Sekunde betrieben. At higher peripheral speeds, the acceleration forces the one emerging from the individual openings Vortex air already in compensated for deeper zones of the fluidized bed, so that the fluidized bed below otherwise The invention assumes a calm boiling character under the same conditions The device is operated with speeds of 0.3 räqu per second to 6 ruqU operated per second.

FUr viele Wirbelschichtbehandlungen hat sich eine Umfangsgeschwindigkeit von 1 raqU pro Sekunde als günstig erwiesen.For many fluidized bed treatments has a peripheral speed of 1 raqU per second proved to be beneficial.

Es wurden Luftaustrittsgeschwindigkeiten aus den Teilluft austrittsstellen zwischen 20 m pro Sekunde und 100 m pro Sekunde verwendet. Für eine große Anzahl fließunwilliger Haufwerke ist eine solche von 35 bis 80m pro Sekunde erforderlich. Das entspricht einer Luftgeschwindigkeit im Ausgangspunkt des Luftstrahles, die 3- bis 200-fach über der Schwebegeschwindigkeit des Einzelkornes liegt.There were air exit velocities from the partial air exit points used between 20 m per second and 100 m per second. For a large number For piles that are unwilling to flow, a rate of 35 to 80 m per second is required. This corresponds to an air speed in the starting point of the air jet, which 3 to 200 times higher than the floating speed of the single grain.

Sind bei der Fluidisierung von extrem feinpulvrigen Haufwerken der Luftaustrittsgeschwindigkeit bestimmte Grenzen gesetzt, werden solche BeschleunigungskrAfte aufgewendet, die eine homogene Fluidisierung von extrem feinpulvrigen Haufwerken bei Vermeidung hohen Staubaustrages ermöglichen.Are in the fluidization of extremely fine powdery heaps of If certain limits are set at the air outlet speed, such acceleration forces are created that a homogeneous fluidization of extremely fine powdery heaps while avoiding high dust discharge.

In diesem Fall wird die obere Grenze der Luftaustrittsgeschwindigkeit verwendet.In this case, the upper limit of the air outlet speed becomes used.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich eine Vielzahl verfahrenstechnischer Aufgaben, wie æ.B. Trocknungsaufgaben, Reaktionen, Mischvorgänge durchführen, Da es mit der erfindungsgemäßen Lösung mög-lioh ist, feinpulvrige und/oder oberflächenfeuchte Materialien auch in Gegenwart von internen Heiz- und KUhlflächen homogen zu fluidisieren, steht die sehr große spezifische Oberfläche der feinpulvrigen Materialien voll zur Verfügung, so daß Wärme- und Stoffaustauschvorgänge mit großer Geschwindigkeit ablaufen können.With the solution according to the invention, a large number of process engineering can be achieved Tasks like æ.B. Perform drying tasks, reactions, mixing processes, Da it is possible with the solution according to the invention, finely powdered and / or surface moist To fluidize materials homogeneously even in the presence of internal heating and cooling surfaces, the very large specific surface of the finely powdered materials fully available, so that heat and mass transfer processes at high speed can expire.

Die Erfindung soll nachstehend an 3 Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es werden dafür zweckm§ßig dafUr zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung fUr die DurchfUhrung bestimmter verfehrenstechnischer Aufgaben beschrieben.The invention is explained in more detail below using 3 exemplary embodiments will. For this purpose, it will be expedient for expedient embodiments of the invention Device for the implementation of certain procedural tasks described.

Figur 1 zeigt teilweise einen geschnittenen Wirbelschichtapparat mit einem zylindrischen Mantel 1 dem Unterteil mit Bodenplatte 2 und LuftverteiLer. Wesentliche Einzelheiten des Luftverteilers sind die zweifach gelagerte Welle 3 der Verteilerkopf 4 und Verteilerelemente 5. Die Verteilerelemente weisen Jeweils am Ende des Rohres eine Luftaustrittsstelle 6 auf. Die Wirbelluft A wird über den Luftkasten 7 dem Verteilerkopf 4 und die Verteilerelemente drUckend und saugend gefördert. Die Wirbelluft bläst, aus den Ittftaustrittsstellen austretend, gegen die BOdenplatte. FIG. 1 shows partially a sectioned fluidized bed apparatus with a cylindrical shell 1 the lower part with base plate 2 and air distributor. The main details of the air distributor are the shaft 3, which is supported by two bearings the distributor head 4 and distributor elements 5. The distributor elements each have an air outlet point 6 at the end of the tube. The vortex air A is over the Air box 7, the distributor head 4 and the distributor elements pressing and sucking promoted. The eddy air blows, emerging from the Ittft outlet points, against the floor panel.

Dabei vermischt sich die Wirbelluft mit dem Haufwerk, wobei die Einwirkungzone mit dem Durchmesser D auf einem der Breite B entsprechenden Kreisring in Drehrichtung ständig neu gebildet wird.The vortex air mixes with the pile, whereby the action zone with the diameter D on a circular ring corresponding to the width B in the direction of rotation is constantly being re-formed.

Figur 2 zeigt die Draufsicht eines kompletten Bodenteiles mit einem Luftverteiler und sechs Luftverteilerelementen, Die Anordnung der Luftaustrittsstellen ist annähernd äquivalent der Länge der Einzelrohre und bildet eine linksgangige Spirale mit räqu gleich 0,75 r.Figure 2 shows the top view of a complete base part with a Air distributor and six air distributor elements, the arrangement of the air outlet points is approximately equivalent to the length of the individual tubes and forms a left-handed one Spiral with räqu equals 0.75 r.

Die in den Figuren 1 und 2 beschriebene Vorrichtung macht die Anwendung hoher Wirhelgeschwindigkeiten vor allem bei sehr feinem Material möglich. Infolge der so endigen Ortsveränderung der Luftaustritesstellen wird eine Kanal bildung mit seinen negativen Folgen permanent verhindert und der Staubau9trag aus der Schicht in minimalen Grenzen gehalten.The device described in Figures 1 and 2 makes the application high whirling speeds especially at very fine material possible. As a result of the change in location of the air outlet points, a Canal formation with its negative consequences is permanently prevented and congestion kept out of the layer within minimal limits.

Beispiel 1 - Mischen gemahlener Trockenspeisekartoffeln mit Kartoffelstärke und Speisesalz Es werden in eine Wirbelschichtapparatur mit 1,2 m Durchmesser gleichzeitig 962 kg gemahlene Trockenspeisekartoffein, 273 kg handelsUbliche KartoffelsbArke und 65 kg Speisesalz eingespeist. Bereits während der Einspeisung wird Wirbelluft über einen mit 60 U/min rotierenden Luftverteiler mit acht Einzelrohren gemäß Figur 2 eingetragen.Example 1 - Mixing ground dry potatoes with potato starch and table salt It is in a fluidized bed apparatus with 1.2 m diameter at the same time 962 kg of ground dry potato, 273 kg of commercial potato starch and 65 kg of table salt were fed. Vortex air is already generated during feed-in via an air distributor rotating at 60 rpm with eight individual tubes as shown in the figure 2 registered.

Die Leerraumgeschwindigkeit beträgt 0,32 n/S. Die Mischung ist praktisch mit Abschluß der Einspeisung homogen.Mit einem Sicherheitszuschlag von 20 5 wird der Mischvorgang beendet.The void velocity is 0.32 n / s. The mix is convenient homogeneous at the end of the feed. With a safety margin of 20 5 the mixing process ends.

Die Behandlung von oberflächenfuechtem Material bereitet ebenfalls keine Schwierigkeiten. Feststoffzusammenstellungen werden durch die auf einer Kreisbahn umlaufenden diskreten Umlaufschichten sehr schnell aufgelöst und das oberflächenfeuchte Material intensiv mit dem vorgelegten Material vermischt.The treatment of surface-dampened material also prepares no difficulties. Solid compositions are based on a circular path Circumferential discrete layers dissolved very quickly and the surface moist Material mixed intensively with the material presented.

Eine solche Behandlung wird im folgenden Beispiel beschrieben.Such a treatment is described in the following example.

Beispiel 2 beschreibt die Herstellung von Extraktionsharnstoffschnitzeln In eine Wirbelschichtapparatur gemäß Beispiel 1 wird mit einer Leerraumgeschwindigkeit von 1 m/s fluidisierte Zuckerrübenextraktionsschniteel eine, bezogen auf die vorgelegte Menge, 2 %ige wäßrige Harnstofflösung eingetragen. Der Teilchendurchmesser der Extraktionsschnitzel liegt zwischen 0,1 bis 4 mm. Trotz großer Teilchenunterschiede und einem relativ hohen Wassergehalt kommt die Schicht nicht zum Erliegen.Example 2 describes the production of extraction urea chips In a fluidized bed apparatus according to Example 1 is carried out at an empty space velocity of 1 m / s fluidized sugar beet extraction chips, based on the presented Lot, Entered 2% aqueous urea solution. The particle diameter of the extraction chips is between 0.1 and 4 mm. Despite large particle differences and a relative the layer does not come to a standstill with a high water content.

Es ist weiter möglich, komplizierte Einbauten, wie z.B.It is also possible to use complicated built-in components, e.g.

Rohre usw. in der Wirbelschicht zu installieren, ohne daß die wirbelschichtqualität darunter leidet. Bei Trocknungsprozessen kann dadurch das Verhältnis von konkretiver Wärme zur Kontaktwärme zu Gunsten der Kontaktwärme verschoben werden. Die Wirbelluft hat in diesem Fall neben der Erzielung gewünschter Hydrodynamik nur noch die Aufgabe, das abgetrocknete Wasser abzutransportieren Die Wärmeverluste werden damit vermindert. Besonders vorteilhaft erweist sich die Reduzierung der Aufgaben der Wirblagenz, wenn mit Inertgasen oder überhitzten Lösungsmitteldämpfen gearbeitet wird.Pipes etc. to install in the fluidized bed without affecting the fluidized bed quality suffer from. In drying processes, the ratio of more concrete Heat can be shifted to contact heat in favor of contact heat. The vortex air in this case has, in addition to achieving the desired hydrodynamics, only the task of to transport away the dried water. The heat losses are thus reduced. The reduction of the tasks of the fluidization proves to be particularly advantageous, when working with inert gases or superheated solvent vapors.

Figur 3 zeigt die Draufsicht eines kompletten Bodenteiles mit einer unregelmäßigen Anordnung der Luftaustrittsstellen und räqu gleich 0,7 r.Figure 3 shows the top view of a complete base part with a irregular arrangement of the air outlet points and räqu equal to 0.7 r.

Weitere Anordnungen sind mdgliah.Further arrangements are mdgliah.

Figur 4 zeigt einen Wirbelschichttrockner. Wesentliche Elemente dieses Trockners sind der Bodenteil gemäß Figur 3, der beheizbare Doppelmantel der beheizbare innere WSrmeaustauscher, die oberhalb der Wirbelschioht liegende Produktzuführung sowie die ebenfalls oberhalb der Wirbelschicht befindliche Produktaustragung. Die Wirbelluft wird über einen Zyklon entstaubt und das zurückzuführende Material über eine Zellenschleuse bzw. ein äquivalentes Abschlußorgan zurückgeführt.Figure 4 shows a fluidized bed dryer. Essential elements of this Dryer are the bottom part according to Figure 3, the heated double jacket the heatable inner heat exchanger, the product feed above the vortex layer as well as the product discharge located above the fluidized bed. the Vortex air is dedusted via a cyclone and the material to be returned is removed a cell lock or an equivalent closing organ returned.

Beispiel 3 - Trocknung handelsAblicher Kartoffelstärke im hygroskopische Bereich Die durch die Figur 3 und 4 beschriebene AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich gut zur Trocknung von handelsüblicher Kartoffelstärke im hygroskopischen Bereich verwenden.Example 3 - Drying commercial potato starch in a hygroscopic Area The embodiment of the invention described by FIGS. 3 and 4 Device can be used for drying commercial potato starch in a hygroscopic manner Use area.

Dazu wird kontinuierlich 5625 kh/h handelsUbliche Kartoffelstärke mit einem Anfangswassergehalt von Xa a 0,25 kg H2O/kg Stärke und einer Anfangstemperatur von 800 C eingespeist. Der Wirbelluftetrom wird durch den mit 40 U/min rotierenden Luftverteiler gemäß Figur 3 grob.in sechs Einzelluftströme aufgeteilt. Die Leeraumgeschwindigkeit beträgt 0,73 m/s, der freie Raum oberhalb der Wirbelschicht (Separationsraum) 1,1 x Wirbelschichthöhe. Als Heizmedium dient Dampf mit t = 1950 C, Die Summe aller von der Wirbelschicht direkt berührten peripheren und internen Heizflächen beträgt 18,7 m2.In addition, 5625 kh / h of commercial potato starch is continuously fed with an initial water content of Xa a 0.25 kg H2O / kg starch and an initial temperature of 800 C. The vortex air flow is driven by the rotating at 40 rpm Air distributor according to FIG. 3 roughly divided into six individual air flows. The void speed is 0.73 m / s, the free space above the fluidized bed (separation space) 1.1 x height of the fluidized bed. Steam with t = 1950 C, the sum of all, is used as the heating medium peripheral and internal heating surfaces directly in contact with the fluidized bed 18.7 m2.

Das eingespeiste Haufwerk verläßt die Apparatur mit einer Temperatur von 1000 C und ist praktisch wasserfrei. Der verwirklichte Wärmestrom wird durch Wärmeübergangszahl k = 667 koal/m2 h °C charakterisiert. Pro kg verdampftes Wasser werden 887 koal verbraucht.The fed-in pile leaves the apparatus at one temperature of 1000 C and is practically anhydrous. The realized heat flow is through Heat transfer coefficient k = 667 koal / m2 h ° C. Per kg of evaporated water 887 koal are consumed.

Claims (4)

Patentanspruche Verfahren zur Wirbelschichtbehandlung von fließunwilligen Haufwerken, bei denen das Wirbelmedium, vorzugsweise Luft, mit einer rotierenden Verteilervorrichtung in Teilluftmengen zerlegt wirds gekennzeichnet dadurch, daß die Teilluftmengen momentan und örtlich konzentriert in das Haufwerk eingetragen werden, wobei das Wirbelgut zeitlich und örtlich begrenzt überflutet und eine intensive Fluidisierung durch die entstehenden zwei oder mehreren diskreten, in horizontaler Ebene auf einem Teilkreisring in Drehrichtung ortsveränderlichen Umlaufschichten, deren Einwirkungsteilkreisringe/zw.Patent claims Process for the fluidized bed treatment of unwilling to flow Piles in which the fluidizing medium, preferably air, with a rotating Distribution device is broken down into partial air quantities characterized in that the partial air quantities entered into the pile at the moment and in a locally concentrated manner be, with the eddy material temporarily and locally flooded and an intense Fluidization through the emerging two or more discrete, in horizontal Level on a partial circular ring in the direction of rotation movable layers of rotation, their partial circles of action / betw. Hohlzylinder sich Uberlappen, deren momentane Finwirkungszonen sich gegenseitig nicht durchdringen und die im Ausgangspunkt der austretenden Luftstrahlen solche Luftgeschwindigkeiten aufweisen, die 5 bis 200fach Uber der Schwebegeschwindigkeit des Einzelkorns liegend 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,gekennzeichnet daduroh, da13 die kontinuierliche und momentan örtlich konzentrierte Eintragung der Wirbelluft in das Haufwerk vermittels einer begrenzten Anzahl von Teilluftaustrittsöffnungen erfolgt, die so angeordnet sind, daß sie unterschiedliche Teilkreise überstreichen, die ihrer Anordnung zueinander geometrisch regelmäßige oder geometrisch unregelmäßige Figuren bilden, der Abstand a der eilluftaustrittsstellen der Beziehung folgt und der äquivalente Radius<1 r, vorzugsweise 0,6 bis 0,9 r beträgt.Hollow cylinders overlap, the momentary zones of action of which do not penetrate each other and the air velocities at the starting point of the exiting air jets are 5 to 200 times higher than the floating velocity of the single grain The vortex air is introduced into the pile by means of a limited number of partial air outlet openings, which are arranged so that they sweep over different partial circles which form geometrically regular or geometrically irregular figures in their arrangement to one another, the distance a of the partial air outlet points of the relationship follows and the equivalent radius <1 r, preferably 0.6 to 0.9 r. 30 Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Teilluftaustrittsstellen pro m2 Grundfläche zwischen 4 und 55 beträgt, 30 Apparatus according to claim 2, characterized in that the number the partial air outlet points per m2 of floor space is between 4 and 55, 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch daß die Gesamtfläche der Teilluftaustrittsstellen zwischen 0,005 m2 pro m2 und 0,04 m2 pro m2 Grundfläche beträgt.4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the total area of the partial air outlet points is between 0.005 m2 per m2 and 0.04 m2 per m2 of floor space. So Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Anzahl der Teilluftaustrittsstellen annähernd umgekehrt proportional dem Radius der Luftverteilvorrichtung ist.So device according to claim 2, 3 and 4, characterized in that the number of partial air outlet points approximately inversely proportional to the radius the air distribution device is. 60 Vorrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 und 5, gekennzeiohnet dadurch, daß die Luftaustrittsgeschwindigkeit aus den Teilluftaustrittsstellen zwischen 20 und 100 m pro Sekunde, vorzugsweise 35 bis 80 m pro Sekunde, beträgt.60 device according to claim 2, 3, 4 and 5, characterized in that that the air exit speed from the partial air exit points between 20 and 100 meters per second, preferably 35 to 80 meters per second. 7O Vorrichtung nach Anspruch 2, 3, 4, 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Luftverteilers von 0,3 räqU pro Sekunde bis 6 räqu pro Sekunde beträgt.7O device according to claim 2, 3, 4, 5 and 6, characterized in that that the peripheral speed of the rotating air distributor of 0.3 räqU per second to 6 räqu per second.
DE19782820077 1977-05-12 1978-05-08 Fluidisation of bulk materials normally difficult to handle - using very intense local aeration with jets on arms rotating round the base of the bed (NL 14.11.78) Withdrawn DE2820077A1 (en)

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