Verfahren und Einrichtung zum Trocknen von Schüttgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut, insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise Kunststoffgranulat, in einem Trocknungssilo mittels eines Luftstromes, wobei der aus dem Trocknungssilo austretende Abluft-Luftstrom bzw. die Rückluft in einer ein Trocken- bzw. Adsorptionsmittel enthaltenden Trocknungszelle getrocknet, gegebenenfalls das Adsorptionsmittel regeneriert und als Trocken-Luftstrom dem Schüttgut zugeführt wird.

So ist aus der DE 36 25 013 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgut, vorzugsweise Kunststoffgranulat in einem Trocknungstrichter mittels Trockenluft bekannt. Im Zuge dieses Verfahrens wird die aus dem

Trocknungstrichter austretende Abluft in einem ein Adsorptionsmittel enthaltenden Trockner getrocknet und dem Schüttgut als Trockenluft wieder zugeführt.

Weiters ist aus der DE 197 57 537 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen und Erhitzen von Luft, die zum Trocknen von Schüttgut dient, bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus mindestens einer Trockenpatrone bzw. Trocknungszelle, einem nachgeordneten Lufterhitzer, einer nachgeordneten Trockengutkammer bzw. Trocknungssilo und einer nachgeordneten Kühlvorrichtung.

Ferner ist aus der DE 101 18 762 A1 ein Verfahren zur Regeneration feuchtigkeitsbeladener Prozessluft bekannt. Dabei wird die atmosphärische Luft aufgeheizt und der zu regenerierenden Trocknungspatrone zugeführt. Die anschließende Rückkühlung der Trocknungspatrone erfolgt mit einem aus der getrockneten Prozessluft abgezweigten Teilluftstrom.

Aus der EP 0 712 656 B1 ist ein Verfahren zum Trocknen feuchter Luft bekannt und aus der EP 740 956 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines, insbesondere Feuchte, enthaltenden Adsorptionsmittels.

Darüber hinaus ist aus der DE 2 025 205 A1 eine Vorrichtung mit mehreren Kammern zur selektiven Adsorption von Molekülen bekannt.

Alle oben genannten Verfahren und Vorrichtungen weisen vor allem die Nachteile auf, dass bei den Verfahren ein hoher Energieverbrauch für die Regeneration und Trocknung gegeben ist und die Vorrichtungen einer sehr aufwendigen Bauweise bedürfen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einerseits die obigen Nachteile vermeidet und das anderseits, global gesehen, die Wirtschaftlichkeit erhöht.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abluft- Luftstrom einem, in der Trocknungszelle vorgesehenen, mit dem Adsorptionsmittel verbundenen, Zuführ-Kanal zugeführt, in der Trocknungszelle der Abluft-Luftstrom umgelenkt und über das Adsorptionsmittel geführt und anschließend als Trocken- Luftstrom nochmals umgelenkt in einem Abführ-Kanal entgegen der Strömungsrichtung im Zuführ-Kanal abgeleitet und dem Trocknungssilo zugeführt wird. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, einerseits durch das Gegenstrom- Verfahren den Energieverbrauch zu reduzieren und anderseits durch die Umlenkung des Luftstromes in eine, um etwa 90° zur Strömungsrichtung im Zuführkanal, horizontale Strömungsrichtung eine gleichmäßigere Durchströmung des Adsorptionsmittels, auch genannt Zeolithschicht oder Molekularsieb, zu erzielen.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird die Trocknungszelle in mindestens drei Kreissegmente geteilt, wobei der Bereich eines Kreissegments

zur Trocknung bzw. Entfeuchtung des Abluft-Luftstromes, der Bereich des zweiten Kreissegments zum Heizen des Adsorptionsmittels und der Bereich des dritten Kreissegments zur Kühlung des Adsorptionsmittels herangezogen wird. Durch diese Aufteilung in entsprechende Bereiche der Trocknungszelle wird eine Minimierung des Platzbedarfs erreicht, da den Verfahrensprozess unterbrechende Zwischenschritte, durch Leitungen zu den einzelnen Verfahrensschritten, entfallen. Ferner wird dadurch auch der Energiehaushalt des Gesamtprozesses optimiert.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Luftführung im Bereich für die, Heizen und Kühlen umfassende, Regenerierung des Adsorptionsmittels entsprechend der Luftführung im Bereich für die Trocknung bzw. Entfeuchtung durchgeführt. Auch für diese Verfahrensschritte ist die energiesparende Variante der Gegenstrom-Luftführung einfach zu realisieren und bringt eine Vergleichmäßigung des Gesamtprozesses mit sich.

Nach einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden die Kreissegmente der Trocknungszelle mit radialen Trennwänden in einzelne Sektoren bzw. Zellen unterteilt. Dadurch werden für die einzelnen Verfahrensschritte kleinere räumliche Einheiten geschaffen, die eine Optimierung des Gesamtprozesses erleichtern.

Gemäß einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung wird die als Radtrockner ausgebildete Trocknungszelle stufenweise oder kontinuierlich gedreht. Durch diese Konstruktionsart wird ein gleichmäßigerer Taupunkt über die Betriebszeit erreicht, wodurch die Energiebilanz des Gesamtprozesses weiter optimiert wird.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung laufen die Trocknungs- bzw. Entfeuchtungsphase für den Abluft-Luftstrom und die Heizung bzw. Kühlung des Adsorptionsmittels parallel ab. Dadurch wird in vorteilhafterweise ein kontinuierlicher Verfahrensprozess geschaffen, der einen minimalen Energieaufwand erfordert und einen minimalen Platzbedarf benötigt.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zu schaffen, die einerseits die zum Stand der

Technik zitierten Nachteile vermeidet und anderseits einen einfachen konstruktiven baulichen Aufwand aufweist.

Auch diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungszelle als Trommel mit mindestens drei konzentrisch angeordneten, axial verlaufenden Bereichen ausgebildet ist, wobei im mittleren Bereich das Adsorptionsmittel vorgesehen ist und die beiden anderen, außen und innen liegenden, Bereiche als Kanäle für den Abluft-Luftstrom bzw. für den Trocken-Luftstrom ausgebildet sind und die Kanäle mit dem das

Adsorptionsmittel enthaltenden Bereich für einen Luftdurchtritt verbunden sind. In Verbindung mit der oben aufgezeigten erfindungsgemäßen, verfahrenstechnischen Luftführung ergibt sich der Vorteil, dass nur eine kompakte Einheit für die verschiedenen Prozessschritte benötigt wird. Diese anlagentechnische Vereinfachung birgt eine immens hohe Wirtschaftlichkeit in sich, die sich natürlich auf die Investitionssumme und auch auf die Betriebskosten in Hinblick Erhaltung und Standzeit sehr positiv auswirkt.

Durch diese erfindungsgemäße Ausführung ist der Vorteil gegeben, dass bei einem betriebsnotwendigen Tausch des Adsorptionsmittels nur das

Adsorptionsmittel an sich auf einer Deponie entsorgt werden muss. Das Trommelgehäuse in dem das Adsorptionsmittel im Betrieb beinhalte ist, kann natürlich wieder verwendet werden. Ein immenser Vorteil in Punkto Umweltbelastung ist damit gegeben. Ferner sind natürlich auch die Kosten einer derartigen Erneuerung drastisch reduziert.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung der einzelnen Bereiche für den Luftdurchtritt über Sieb- und/oder Lochbleche. Dadurch kann in vorteilhafterweise eine gleichmäßige Durchströmung des Adsorptionsmittels erzielt werden, da die Sieb- bzw. Lochbleche den entsprechenden Erfordernissen angepasst werden können.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die als Trommel ausgebildete Trocknungszelle an einem axialen Ende mit einem Boden und am anderen Ende mit einem, Ausnehmungen aufweisenden, Deckel versehen. Dadurch ergibt sich ein kostengünstiger und äußerst einfacher Aufbau der Einrichtung.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist über den Deckel eine Anschlusshaube vorgesehen. Durch die erfindungsgemäße, verfahrenstechnische Luftführung ist nur eine Anschlusshaube notwendig.

Gemäß einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung ist die Trommel als rotierende Trommel ausgebildet, wobei die Anschlusshaube stationär ist und zwischen Anschlusshaube und rotierender Trommel, insbesondere dem Deckel, eine Dichtfläche vorgesehen ist. Durch die Notwendigkeit nur einer Dichtfläche ergibt sich eine verminderte Reibung, die sich positiv auf die Anschlussleistung auswirkt. Ferner ist eine Verminderung der feuchten Falschluft festzustellen. Auch eine Reduzierung der Reparaturanfälligkeit ist durch die Reduktion von zwei Dichtflächen bei axialer Durchströmung gemäß den Anlagen zum Stand der Technik, auf eine Dichtfläche bei der erfindungsgemäßen Gegenstrom-Luftführung gegeben.

Nach einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung ist zur Abdichtung der rotierenden Trommel zur Anschlusshaube vorzugsweise mindestens eine der beiden zugewandten Flächen plan ausgebildet und zwischen den zugewandten Flächen ist mindestens ein elastisches Ausgleichselement angeordnet. Dieses elastische Ausgleichselement dient als Dichtscheibe und kompensiert höhen- und winkelmäßige Unebenheiten. Verwerfungen und Krümmungen, die durch die Temperaturunterschiede auftreten können, werden dadurch ausgeglichen. Natürlich könnten auch beide zugewandten Flächen plan ausgeführt werden und jede Fläche mit einem elastischen Ausgleichselement versehen werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die drei Bereiche mit radialen Trennwänden in einzelne Sektoren, insbesondere Radsektoren bzw. Zellen,

unterteilt. Dadurch stehen kleinere, räumliche Einheiten im Verfahrensprozess zur Verfügung, wodurch eine optimalere Steuerung bzw. Regelung des Gesamtprozesses erreicht wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die radialen Trennwände leicht geneigt. Abgesehen von vorteilhaften, spritzgusstechnischen Maßnahmen dieser Ausgestaltung, können dadurch bei der Luftführung auch störende Turbulenzen o. dgl. vermieden werden.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind umfangsmäßig mindestens drei, vorzugsweise sechs, insbesondere 36, Radsektoren vorgesehen. Dadurch wird in vorteilhafterweise ein kontinuierlicher Gesamtprozess möglich, wobei durch die kleinen räumlichen Einheiten ein optimaler gleichmäßiger Taupunkt über die Betriebszeit erreicht wird. Durch die sich kontinuierlich drehende Trocknungszelle als Trommel sind die Totzeiten im Prozess praktisch null.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Trommel axial aus mindestens einem, vorzugsweise fünf, Radsegmenten aufgebaut. Durch diese Modulbauweise kann die Trocknungszelle entsprechend ihrem Anforderungsprofil in einfachster Weise realisiert werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die benachbarten Radsegmente bzw. ein Radsegment mit dem Deckel oder dem Boden axial über eine Nut-Feder Verbindung zentrisch gelagert. Diese einfache konstruktionstechnische Ausführung gewährleistet eine stabile Verbindung der einzelnen Elemente und stellt die Funktionalität der Einrichtung sicher.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufschema des Verfahrens

Fig. 2 ein Radsegment in isometrischer Darstellung und

Fig. 3 eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens teilweise im Schnitt.

Gemäß der Fig. 1 ist schematisch ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut, insbesondere Feststoffen, wie Granulate, Pulver, Körner, Folien, Schnipsel, o. dgl., vorzugsweise Kunststoffgranulat, in einem Trocknungssilo 1 gezeigt. Das Schüttgut wird über die Materialzuführung 2 in den Trocknungssilo 1 eingebracht und mittels eines Luftstromes, hier bezeichnet als Trocken-Luftstrom 3, der die Feuchtigkeit des Materials aufnimmt, getrocknet. Das getrocknete Schüttgut wird über den Materialabsaugkasten 4 aus dem Trocknungssilo 1 ausgebracht und seiner Verwendung, beispielsweise einer Spritzgussmaschine, zugeführt.

Der aus dem Trocknungssilo 1 austretende Abluft-Luftstrom 5 bzw. die Rückluft wird in einer ein Adsorptionsmittel bzw. ein Molekularsieb, auch bezeichnet als Zeolithschicht, enthaltenden Trocknungszelle 6 getrocknet und als Trocken- Luftstrom 3 dem Schüttgut im Trocknungssilo 1 wieder zugeführt.

Der Abluft-Luftstrom 5 wird über ein Filter 7 und ein Gebläse 8 einem, in der Trocknungszelle 6 vorgesehenen, mit dem Adsorptionsmittel bzw. Molekularsieb verbundenen, Zuführ-Kanal zugeführt, in der Trocknungszelle 6 der Abluft- Luftstrom 5 umgelenkt und über das Adsorptionsmittel bzw. das Molekularsieb geführt und anschließend als Trocken-Luftstrom 3 nochmals umgelenkt in einem Abführ-Kanal entgegen der Strömungsrichtung im Zuführ-Kanal abgeleitet und dem Trocknungssilo 1 zugeführt. Die zweimalige Umlenkung ist mit dem Pfeil 9 verdeutlicht. Vor dem Einbringen des Trocken-Luftstromes 3 in den Trocknungssilo 1 kann dieser über eine Heizung 10 erhitzt werden.

Zur Regeneration des Adsorptionsmittels bzw. des Molekularsiebes, also zur Entfeuchtung, wird über ein Gebläse 11 , dem ein Filter 12 vor- und eine Heizung 13 nachgeschaltet ist, Frischluft 14 zugeführt. Die Abluft 15 nach dem Adsorptionsmittel bzw. dem Molekularsieb wird ins Freie abgeführt, wobei die erwärmte Abluft 15 im Wärmetauscher 16 die Frischluft 14 erwärmt. Die

zugeführte Frischluft 14 wird in der Trocknungszelle 6 wieder zweimal umgelenkt (Pfeil 17) und ins Freie geführt.

Nach der Regeneration, also der Entfeuchtung, des Adsorptionsmittels bzw. des Molekularsiebes wird das Adsorptionsmittel bzw. das Molekularsieb gekühlt um wieder die optimale Betriebstemperatur zu erhalten. Dazu wird aus dem Abluft- Luftstrom 5 ein Teilluftstrom 18 abgezweigt und dem Adsorptionsmittel bzw. dem Molekularsieb in der Trocknungszelle 6 zugeführt. Auch dieser Teilluftstrom 18 wird zweimal umgelenkt (Pfeil 19) und dem Gebläse 8 zugeführt.

Entsprechend diesem Verfahren wird die Trocknungszelle 6 in mindestens drei Kreissegmente geteilt, wobei der Bereich eines Kreissegments zur Trocknung bzw. Entfeuchtung des Abluft-Luftstromes 5, der Bereich des zweiten Kreissegments zum Heizen bzw. Regenerieren des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels und der Bereich des dritten Kreissegments zur Kühlung des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels herangezogen wird.

Die als Radtrockner ausgebildete Trocknungszelle 6 wird stufenweise oder kontinuierlich gedreht, so dass in jedem Bereich kontinuierlich der entsprechende Verfahrensschritt durchgeführt wird. Daraus ergibt sich auch, dass die

Trocknungs- bzw. Entfeuchtungsphase für den Abluft-Luftstrom 5 und die Heizung bzw. Kühlung des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels parallel ablaufen.

Charakteristisch für obiges Verfahren ist es, dass einerseits durch die erste Umlenkung des Luftstromes in eine, um etwa 90° zur Strömungsrichtung im

Zuführ-Kanal, horizontale Strömungsrichtung eine gleichmäßigere Durchströmung des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels, auch genannt Zeolithschicht, erzielt wird und anderseits durch die zweimalige Umlenkung, also einem Gegenstrom- Verfahren, der Energieverbrauch reduziert wird.

Die Luftführung im Bereich für die, Heizen und Kühlen umfassende, Regenerierung des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels wird entsprechend der Luftführung im Bereich für die Trocknung bzw. Entfeuchtung durchgeführt.

Gemäß der Fig. 2 ist in isometrischer Ansicht ein Schnitt durch die Trocknungszelle 6 gezeigt, wobei mittig die - nicht dargestellte - Welle vorgesehen ist. Die Trocknungszelle 6 ist als Trommel ausgeführt, wobei radial mindestens drei konzentrisch angeordnete, axial verlaufende Bereiche vorgesehen sind. Im mittleren Bereich 20 ist das Adsorptionsmittel bzw. das Molekularsieb vorgesehen und die beiden anderen, außen und innen liegenden, Bereiche 22 bzw. 21 sind als Zuführ-Kanal für den Abluft-Luftstrom 5 bzw. Abfuhr- Kanal für den Trocken-Luftstrom 3 ausgebildet. Die Kanäle sind mit dem das Adsorptionsmittel enthaltenden Bereich 20 für einen Luftdurchtritt verbunden. Die Verbindung der einzelnen Bereiche 22, 20 bzw. 20, 21 für den Luftdurchtritt erfolgt über Sieb- und/oder Lochbleche die axial angeordnet sind und sich an den Stegen 23 abstützen.

Die drei Bereiche 20, 21 , 22 sind mit radialen Trennwänden 24 in einzelne Sektoren, insbesondere Radsektoren bzw. Zellen, unterteilt. Bei einer

Ausführungsform sind umfangsmäßig mindestens drei, vorzugsweise sechs, - im bevorzugten dargestellten Fall - 36, Radsektoren vorgesehen.

Die als Trommel ausgebildete Trockenzelle ist axial aus mindestens zwei, vorzugsweise fünf, Radsegmenten 25 aufgebaut. Die benachbarten Radsegmente 25 bzw. ein Radsegment 25 mit dem Deckel oder dem Boden sind axial über eine Nut-Feder Verbindung 26 zentrisch gelagert.

Gemäß der Fig. 3 ist eine Gesamtansicht der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens teilweise im Schnitt gezeigt. Eine Mehrzahl von Radsegmenten 25 ist zu einer als Trommel ausgeführten Trocknungszelle 6 übereinander gestapelt. An einem axialen Ende ist ein Boden 27 und am anderen Ende ein Deckel 28, der mit den entsprechenden Ausnehmungen für die Luftführungen versehen ist, vorgesehen. über dem Deckel 28 ist eine stationäre Anschlusshaube 29 vorgesehen. Wie bereits erwähnt ist die Trommel als rotierende Trommel ausgebildet, wobei die Anschlusshaube 29 stationär ist und zwischen der Anschlusshaube 29 und der rotierenden Trommel, insbesondere dem Deckel 28, ist eine Dichtfläche vorgesehen. Zur Abdichtung der rotierenden Trommel zur

Anschlusshaube 29 ist mindestens eine der beiden abzudichtenden Flächen plan ausgebildet und zwischen den Flächen ist mindestens ein elastisches Ausgleichselement 30 angeordnet.

Gemäß dem Verfahren wird der Abluft-Luftstrom 5 der Trocknungszelle 6 über den als Zuführ-Kanal ausgebildeten Bereich 22 axial zugeführt und in der Trocknungszelle 6 wird der Abluft-Luftstrom 5 in den Bereich 20, der das Adsorptionsmittel beinhaltet, umgelenkt und über das Adsorptionsmittel geführt. Anschließend wird der, nach seiner Entfeuchtung als Trocken-Luftstrom 3 bezeichnete, Luftstrom nochmals in den Bereich 21 umgelenkt und in dem als Abführ-Kanal bezeichneten Bereich 21 entgegen der Strömungsrichtung im Zuführ-Kanal abgeleitet und dem Trocknungssilo 1 zugeführt. Die Anschlüsse der Anschlusshaube 29 wurden zum besseren Verständnis entsprechend den Luftströmen in Fig. 1 bezeichnet. Aus diesen Anschlüssen ergeben sich auch die einzelnen Bereiche eines Kreissegmentes, wobei der Bereich eines

Kreissegments zur Trocknung bzw. Entfeuchtung des Abluft-Luftstromes 5, der Bereich des zweiten Kreissegments zum Heizen bzw. Regenerieren des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels und der Bereich des dritten Kreissegments zur Kühlung des Molekularsiebes bzw. Adsorptionsmittels herangezogen wird.

Wie bereits öfters erwähnt, ist es für das Verfahren und die Einrichtung charakteristisch, dass die Luftführungen in der Trocknungszelle 6 im Gegenstrom- Prinzip geführt sind, so dass nur eine Dichtfläche zwischen der rotierenden Trommel und der stationären Anschlusshaube gegeben ist.