Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trocknungsreaktor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Trocknung von Material in einem mechanisch erzeugten Wirbelbett sowie die Verwendung des Trocknungsreaktors zur Trocknung von Nassgut, insbesondere Schlamm oder Pasten, bzw. zur Behandlung von Destillationsrückständen.

In der Trocknungstechnik von Nassgut gibt es eine Vielzahl verschiedener Trocknungsverfahren und Vorrichtungen zu deren Durchführung.

Unter Nassgut werden in diesem Zusammenhang insbesondere flüssige bzw. zähflüssige Rückstände und

Ausgangsmaterialien verstanden. Der Begriff umfasst insbesondere auch breiige Rohstoffe, die während des Trocknungsvorgangs massive Verhärtungen und Verkrustungen aufweisen können, salzhaltige Lösungen,

Industrierückstände und -schlämme, Kommunalschlämme und Pasten .

Grundsätzlich lassen sich die Verfahren und Vorrichtungen zur Trocknung von Nassgut in drei Gruppen aufteilen, nämlich in Kontakttrocknungsverfahren bzw.

Kontakttrocknern, Konvektivtrocknungsverfahren bzw.

Konvektivtrocknern und Strahlungstrocknungsverfahren bzw. Strahlungstrocknern . Innerhalb der Hauptgruppe der Kontakttrockner lässt sich eine Reihe von Untergruppen definieren, so z.B. horizontal

BESTÄTIGUNGSKOPIE oder vertikal angeordnete Kontakttrockner mit bewegtem Gut, bzw. Wirbelschichttrockner.

Auch innerhalb der Hauptgruppe der Konvektxvtrockner lässt sich eine Reihe von Untergruppen definieren, so z.B. pneumatische Wirbelschichttrockner bzw. kombinierte mechanisch/pneumatische Wirbelschichttrockner .

Bei Kontakttrocknern mit bewegtem Gut wird das Nassgut mechanisch in Bewegung versetzt und mit einer Heizfläche in Kontakt gebracht. Das Nassgut kann beispielsweise in Form einer pumpfähigen Flüssigkeit, Suspension oder Paste vorliegen. Denkbar ist weiter, dass das Nassgut in Form eines breiigen Rohstoffs, eines feuchten (fein- bzw. grobkörnigen) Schüttguts, wie Getreide, oder eines feuchten Filterkuchens, wie Kommunalschlamm, vorliegt. Durch den Kontakt mit der Heizfläche wird das Gut erhitzt und die darin enthaltenen flüchtigen Komponenten (häufig auch als „Feuchtigkeit" bezeichnet) ausgetrieben, indem diese in die Dampf- bzw. Gasphase übertreten. Die Problematik bei der Kontakttrocknung der oben genannten zu trocknenden Materialien ergibt sich insbesondere daraus, dass das zu trocknende Gut zur Bildung von massiven Verhärtungen und Verkrustungen neigt, die eine effiziente Trocknung des Guts erschweren.

Bei herkömmlichen Wirbelschichttrocknern wird das zu trocknende Gut in Form eines wasserfeuchten fein- bzw. grobkörnigen Schüttguts, eines wasserfeuchten

Filterkuchens oder eines wasserfeuchten Schlamms konvektiv, beispielsweise durch einen aufwärtsgerichteten heissen Gasstrom, üblicherweise einen Luft- bzw. Stickstoffström, aufgelockert, in eine nahezu elliptische Bewegung versetzt und getrocknet. Bei ausreichender Hebekraft des aufwärtsgerichteten heissen Gasstroms entsteht eine Agitation und es wird ein Wirbelbett erzeugt, in welchem die wasserfeuchten Feststoffpartikel in einem fluidisierten Zustand vorliegen. Die Gesamtheit der Feststoffpartikel in einem Wirbelbett weisen dadurch fluid-ähnliche Eigenschaften auf. Das bei der herkömmlichen Wirbelschichttrocknung in den

Wirbelschichttrockner zugeführte wasserfeuchte Gut wird somit ausschliesslich durch den Kontakt mit dem heissen Gasstrom in den aufgewirbelten Zustand versetzt und gleichzeitig getrocknet.

Weiter ist im Bereich der konvektiven

Wirbelschichttrocknung das Prinzip der Rückmischung bekannt. Nach diesem Prinzip werden trockene Feststoffpartikel aus dem zu trocknenden Material erhitzt und das zu trocknende Material in fein verteilter Form zu den vorgelegten FeststoffPartikeln eingeleitet. Die nassen Feststoffpartikel treffen auf die trockenen Feststoffpartikel und bleiben an diesen kleben. Liegen die trockenen Feststoffpartikel in ausreichender Menge vor, so werden die nassen Feststoffpartikel von den trockenen Feststoffpartikeln eingekapselt. Dadurch wird verhindert, dass klebrige Phasen entstehen und dass das nasse Schüttgut direkten Kontakt zur Kontaktfläche des konvektiven Wirbelschichttrockners hat, dort kleben bleibt und Krusten bildet.

Weiter wurden unter dem Begriff der „Combi Fluidization"- Technologie (CFT) Trocknungsreaktoren entwickelt, in denen das Wirbelbett nicht konvektiv, sondern ausschliesslich mechanisch erzeugt wird. Die Feststoffpartikel werden etwa durch sich bewegende Rotorblätter aufgewirbelt und in einen (quasi-) Wirbelbettzustand versetzt, wobei sich ein (quasi-) Gleichgewicht zwischen nach oben beförderten FeststoffPartikeln und sich absenkenden Feststoffpartikeln einstellt. Im Gegensatz zu den Trocknungsreaktoren der herkömmlichen konvektiven Wirbelschichttrockner findet dabei die Trocknung des nassen Materials ausschliesslich durch Kontakt mit anderen Feststoffpartikeln bzw. der Kontaktfläche des Reaktors statt. Mithin werden in solchen CFT-Trocknungsreaktoren Elemente aus der

Wirbelschichttrocknung mit Elementen aus der

Kontakttrocknung kombiniert.

Bei den oben erwähnten CFT-Trocknungsreaktoren erweist sich eine kontrollierte Entnahme des Trockenguts hingegen oft als problematisch, da dieses in einem (quasi- ) Wirbelbett verteilt vorliegt und die einzelnen Feststoffpartikel eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Durch den Einsatz eines Wehrs wird zwar ein von der Wirbelschicht abgegrenzter Bereich erhalten, in dem eine definierte Produktgrenzschicht vorliegen kann, allerdings ist der Anteil des Trockenguts, der durch das Wehr in den besagten Bereich gelangt, stark vom Füllstand des Trocknungsreaktors bzw. von der Drehzahl der Rotorwelle abhängig. Zudem ist die Wahrscheinlichkeit relativ hoch, dass nicht vollständig getrocknete Feststoffpartikel das Wehr passieren und so in den Austrag gelangen. Mithin wird durch diesen unkontrollierten Austrag sowohl die Kapazität als auch die Effizienz des Trocknungsreaktors beeinträchtigt. Die DE 28 31 890 AI etwa offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Trocknen von Schüttgut, bei welchem das Schüttgut in einem geschlossenen Raum mechanisch mittels pflugscharartigen Mischwerkzeugen aufgewirbelt und ein Gas quer zur Aufwirbelrichtung durch das Schüttgut hindurchgeblasen wird. Das eingeblasene Gas dient somit neben der Trocknung des Schüttguts auch dem konvektiven Transport des Schüttguts in Richtung der Auslassöffnung, wobei beim Aufwirbeln auf das Schüttgut eine Förderkomponente ausgeübt wird, welche der Förderkomponente des Gases entgegenwirkt. Eine ringförmige Stauscheibe, welche vor der Auslassöffnung für das getrocknete Mischgut angeordnet ist, verhindert, dass das Mischgut vom durchströmenden Gasstrom direkt in den Auslass geblasen werden kann.

Allerdings lässt sich beim obigen Verfahren weder die Menge des zu trocknenden Guts, noch dessen Verweilzeit im geschlossenen Raum der Vorrichtung flexibel einstellen, da ein Verringern der Strömungsgeschwindigkeit des Gases zu einer Zunahme der Masse des Schüttguts im geschlossenen Raum der Vorrichtung führen würde, was jedoch die mechanische Aufwirbelung des Schüttguts und dessen konvektiven Transport erschwert.

Um den konvektiven Transport zu gewährleisten, kann das obige Verfahren der DE 28 31 890 AI zudem nur für feinkörnige Schüttgüter eingesetzt werden, welche möglichst fein und locker in dem geschlossenen Raum der Vorrichtung verteilt werden können. Eine Trocknung von breiigen Schüttgütern, wie zum Beispiel Hefederivaten oder pflanzlichen Extrakten, wäre hingegen nur bei extrem hoher Rückmischung von getrocknetem Material möglich und somit mit einer verminderten Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbunden .

Ein Verfahren zum Granulieren von Schlämmen wird etwa in der EP 0 786 288 AI beschrieben, bei welchem die Schlämme in einer ersten Prozessstufe kontinuierlich gemischt und in einer daran anschliessenden zweiten Prozessstufe kontinuierlich granuliert werden. Nachteilig an zweistufigen Verfahren ist allerdings, dass diese im Vergleich mit einstufigen Verfahren, die gleichzeitig eine Trocknung und Granulierung von Nassgütern erlauben, unwirtschaftlicher sind. Zudem kann die Granulierung nur durch die Zumischung von Flüssigkeiten, Bindemitteln und von Stäuben bewerkstelligt werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Trocknungsreaktor, insbesondere einen CFT-

Trocknungsreaktor, zur Verfügung zu stellen, welcher es erlaubt, die Effizienz, die Kapazität und/oder die Produktqualität der Trocknung einer Vielzahl möglicher feuchter Ausgangsmaterialien, insbesondere auch flüssiger bzw. zähflüssiger Rückstände, zu erhöhen. Die Erfindung soll insbesondere in nur einer Prozessstufe eine effiziente Trocknung und Granulierung feuchter Ausgangsmaterialien gewährleisten, sodass ein granulierter, rieselfähiger Feststoff erhalten werden kann, ohne Rückführung des getrockneten Ausgangsmaterials zurück zur Einlasszone des feuchten Ausgangsmaterials und ohne die Zumischung von Hilfsmitteln zu erhöhen.

Im erfindungsgemässen Trocknungsreaktor sollen insbesondere auch Ausgangsmaterialien wie Teer-, Lack- und Farbschlämme, Destillationsrückstände aus der Herstellung von chemischen, pharmazeutischen und biotechnologischen Produkten, breiige Rohstoffe aus der Lebensmittelindustrie wie zum Beispiel Hefe und Hefederivate, pumpfähiger Suspensionen oder Pasten - wie zum Beispiel Tonerde oder Sickerwasser, fein- bzw. grobkörniges feuchtes Schüttgut - wie zum Beispiel Getreide, oder feuchter Filterkuchen - wie zum Beispiel Kommunal-, Petrochemie- und Industrieschlamm, getrocknet und granuliert werden können. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Trocknungsreaktor gemäss Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemässe Trocknungsreaktor weist ein einen Innenraum umschliessendes Gehäuse mit einer beheizbaren Innenwand, einer Materialzuführung zur Einleitung des zu trocknenden Materials in einem ersten Endbereich des Gehäuses, einem Trockengutaustrag in einem dem ersten Endbereich axial gegenüberliegenden zweiten Endbereich des Gehäuses und einem Brüdenausgang auf. Der Innenraum umfasst einen eine Wirbelschichtzone umfassenden Trocknungsraum. Im Innenraum ist zudem eine um ihre Achse drehend antreibbare Rotorwelle angeordnet, die dazu bestimmt ist, das zu trocknende Material mittels an der Rotorwelle angeordneter Rotorblätter (oder „Rotorpaddel") in der Wirbelschichtzone aufzuwirbeln und von der Materialzuführung in Richtung zum Trockengutaustrag hin zu fördern. Der Trocknungsreaktor ist dadurch gekennzeichnet, dass

- der Trocknungsraum eine Beruhigungszone aufweist; - die Beruhigungszone zwischen der Wirbelschichtzone und dem Trockengutaustrag angeordnet ist;

- die Beruhigungszone durch eine Trennwand von der Wirbelschichtzone abgegrenzt ist; und - die Trennwand zwischen der Wirbelschichtzone und der Beruhigungszone dabei derart ausgestaltet ist, dass lediglich ein Teil des Materials von der Wirbelschichtzone zur Beruhigungszone durchgelassen wird. Insgesamt kann dadurch in nur einer Prozessstufe gleichzeitig eine Trocknung und Granulierung von feuchten Ausgangsmaterialien erreicht werden.

Der erfindungsgemässe Trocknungsreaktor erlaubt weiter, dass der Füllgrad im Innenraum des Trocknungsreaktors geregelt und die Verweilzeit des feuchten zugeführten Ausgangsmaterials in der Wirbelschichtzone des Trocknungsreaktors beliebig beeinflusst werden können. Zudem kann durch den erfindungsgemässen Trocknungsreaktor der kontrollierte Materialaustrag gewährleistet und letztendlich die Erhöhung der Effizienz und der Kapazität des Trocknungsreaktors sowie die Erhöhung der Produktqualität erreicht werden.

Der Begriff „Feuchte", wie er im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst dabei sowohl Wasser als auch andere Lösungsmittel und sonstige flüchtige Komponenten.

Bei Betrieb des erfindungsgemässen Trocknungsreaktors wird durch die Rotation der Rotorwelle mit den daran angeordneten Rotorblättern in der Wirbelschichtzone des Trocknungsraums ein Wirbelbett bzw. ein quasi-Wirbelbett erzeugt .

Im Besonderen liegt der Trocknungsreaktor als „CFT"- Trocknungsreaktor vor; demgemäss wird das

(quasi-) Wirbelbett insbesondere und bevorzugt ausschliesslich mechanisch erzeugt, wodurch sich besagter Reaktor von einem konventionellen Wirbelschichtreaktor unterscheidet . Ein weiterer Unterschied zu herkömmlichen konvektiven Wirbelschichttrocknern besteht darin, dass beim erfindungsgemässen Trocknungsreaktor die Trocknung des nassen Materials ausschliesslich durch Kontakt mit anderen FeststoffPartikeln bzw. der Kontaktfläche des Reaktors stattfindet:

Trockene bzw. teilweise getrocknete Feststoffpartikel des Wirbelbetts kommen in Kontakt mit der beheizten Innenwand des Gehäuses und werden so erhitzt. Durch die Materialzuführung eingeleitetes und fein verteiltes frisches Nassgut, welches beispielsweise in Form von flüssigen bzw. zähflüssigen Rückständen, breiigen Rohstoffen, pumpfähigen Suspensionen oder Pasten, fein- bzw. grobkörnigen feuchten Schüttgütern oder feuchten Filterkuchen vorliegt, kommt in Kontakt mit den trockenen bzw. teilweise getrockneten FeststoffPartikeln des Wirbelbetts. Die (teilweise) getrockneten

Feststoffpartikel bleiben an den nassen Teilen des fein verteilten frischen Nassguts kleben. Da sich schnell viele trockene Feststoffpartikel an den nassen Teilen des fein verteilten frischen Nassguts anlagern können, werden letztere von den trockenen Feststoffpartikeln des Wirbelbetts umhüllt. Dadurch wird verhindert, dass klebrige Phasen entstehen und dass das frische Nassgut in direkten Kontakt mit der Innenwand kommt, dort kleben bleibt und Krusten bildet.

Zudem wird den zu trocknenden Teilen des fein verteilten frischen Nassguts durch das Anlagern der trockenen und heissen Feststoffpartikel Wärme zugeführt, sodass schnell eine Verdampfung der flüchtigen bzw. flüssigen Anteile einsetzen kann. Durch den Kontakt mit der beheizten Innenwand des Gehäuses und/oder den erhitzten FeststoffPartikeln des Wirbelbetts sowie durch Wärmeübertragung der im Innenraum vorhandenen Gase wird den zu trocknenden Teilen des fein verteilten frischen Nassguts weiter Wärme zugeführt, was zu weiterer Verdampfung der flüchtigen bzw. flüssigen Anteile in den zu trocknenden Teilen des fein verteilten frischen Nassguts führt. Die Verdampfung wird zudem durch die grosse frei zugängliche Oberfläche und durch die gute Durchmischung der Feststoffpartikel im Wirbelbett begünstigt .

Da gemäss der vorliegenden Erfindung die Erzeugung des Wirbelbetts im Besonderen lediglich mechanisch erzeugt wird, kann der Trocknungsreaktor unter vermindertem Druck bzw. Vakuum gefahren werden. Dies erlaubt es, weniger Wärmeenergie für die Trocknung aufzuwenden, als dies etwa bei einem konventionellen Wirbelschichtreaktor, gemäss etwa der DE 28 31 890 AI, der Fall ist.

Die Verdampfung der flüssigen, bzw. flüchtigen Anteile im zugeleiteten Nassgut führt zur Bildung von Brüden, welche über den Brüdenausgang aus dem Trocknungsraum und aus dem Gehäuse abgeleitet werden können. Der Begriff „Brüden", wie er im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst dabei sowohl Wasserdampf, Lösungsmitteldämpfe als auch andere unter den herrschenden Betriebsbedingungen im Trocknungsreaktor flüchtige Komponenten .

Die Anzahl und Anordnung der Rotorblätter entlang der Rotorwelle variiert je nach Anwendung des Trocknungsreaktors. Meist ist eine regelmässige Anordnung der Rotorblätter bevorzugt. Das bedeutet, dass die einzelnen Rotorblätter in der Regel gleichmässig entlang der Rotorwelle voneinander beabstandet sind und gleichzeitig regelmässig in Umfangrichtung verteilt sind. Durch die regelmässige Anordnung wird ein homogenes Wirbelbett innerhalb der Wirbelschichtzone erzielt.

Durch die Rotation der Rotorwelle wird mittels der Rotorblätter einerseits, wie oben ausgeführt, ein (quasi-) Wirbelbett erzeugt. Andererseits wird eine Förderrichtung der Feststoffpartikel in Richtung des zweiten Endbereichs des Gehäuses bzw. in Richtung des Materialaustrags erzielt. Da die Feststoffpartikel in einem (quasi-) Wirbelbett vorliegen, besitzen sie eine hohe kinetische Energie und stossen häufig mit anderen FeststoffPartikeln, mit dem Gehäuse, mit der Trennwand und/oder mit dem Wehr zusammen, so dass die einzelnen Feststoffpartikel häufig ihre Richtung ändern. Dadurch wird eine intensive Durchmischung in Längsrichtung, d.h. parallel zur Rotorwelle, erzielt. Somit gelangen getrocknete bzw. teilweise getrocknete Feststoffpartikel wieder in die Nähe der Materialzuführung, wo sie gegebenenfalls mit nassen Teilen des fein verteilten frischen Nassguts zusammentreffen. Insgesamt wird so eine Rückmischung gemäss einleitender Beschreibung erzielt, ohne dass jedoch ein externer mechanischer Aufwand für die Rückförderleistung der getrockneten Feststoffpartikel nötig wird, wie er etwa in den vorgängig genannten DE 28 31 890 AI oder EP 0 786 288 AI als erforderlich beschrieben wird. Anders als in den herkömmlichen Wirbelschichttrocknern, wie etwa gemäss der DE 28 31 890 AI, EP 0 786 288 AI oder US 4 818 297 A, können gemäss der vorliegenden Erfindung die Rotorblätter mit unterschiedlichen Anstellwinkeln - und somit unterschiedlichen Wurf- oder Transportrichtungen - versehen sein, um die Intensität der Durchmischung zu erhöhen. Insbesondere können Rotorblätter mit entgegengesetzt gerichteten Wurf- oder Transportrichtungen einander abwechseln. Damit kann gezielt Einfluss auf die Rückvermischung innerhalb des Trocknungsreaktors genommen und die mittlere Verweilzeit der Feststoffpartikel verlängert oder vergleichmässigt werden.

Die Wirbelschichtzone des erfindungsgemässen

Trocknungsreaktors wird in Förderrichtung hin durch eine oder mehrere Trennwände begrenzt. In Förderrichtung stromabwärts der mindestens einen Trennwand ist die Beruhigungszone angeordnet. Diese mindestens eine Trennwand ist teildurchlässig, d.h. dass sie - wie oben erwähnt - den Durchfluss lediglich eines Teils der sich auf die Trennwand zu bewegenden Feststoffpartikel in die Beruhigungszone ermöglicht, während der andere Teil gegen die Trennwand prallt und so am Verlassen der Wirbelschichtzone gehindert wird.

Im Allgemeinen ragt die Trennwand von oben in den Trocknungsraum und deckt dabei in Förderrichtung betrachtet lediglich einen Teil der Querschnittsfläche des Reaktorinnenraums ab; eine zu hohe Stauwirkung durch die Trennwand wird somit verhindert. Alternativ ist aber auch denkbar, dass eine teildurchlässige Trennwand vorgesehen wird, die den gesamten Querschnitt des Trocknungsraums abdeckt.

Da der Trocknungsreaktor in der Regel kreiszylinderförmig ausgestaltet ist, ist die Trennwand in der Regel kreisförmig oder kreissegmentförmig ausgebildet.

In der Regel umfasst die Trennwand Ablenklamellen (oder „Baffles"), die in einer zur Förderrichtung schräg ausgerichteten Ebene verlaufen und schlitzartige Öffnungen ausbilden, durch die im Betrieb des Trocknungsreaktors die Feststoffpartikel schräg nach unten geleitet werden.

Diejenigen Feststoffpartikel , die durch die Trennwand durchgelassen werden, erfahren durch die Trennwand eine Ablenkung aus der von den Rotorblättern vorgegebenen Förderrichtung. Dabei werden die Feststoffpartikel abgebremst .

In der Beruhigungszone weisen die Feststoffpartikel in der Folge eine tiefere durchschnittliche Geschwindigkeit auf als in der Wirbelschichtzone ; insgesamt bildet sich somit in der Beruhigungszone eine definierte

Materialgrenzschicht aus, was einen mittleren Füllgrad der Feststoffpartikel im Innenraum des Trocknungsreaktors und ein kontrollierter Materialaustrag erst ermöglicht.

Zudem wird durch die Trennwand die mittlere Aufenthaltsdauer der Feststoffpartikel in der Wirbelschichtzone verlängert, womit insgesamt eine bessere Trocknung erreicht wird. Die mittlere Aufenthaltsdauer lässt sich wie folgt definieren bzw. berechnen:

m _s wobei : r die mittlere Aufenthaltsdauer;

V das installierte Volumen des Trocknungsreaktors im Bereich der Wirbelschicht- und Beruhigungszone; φ den mittleren Füllgrad im Bereich der Wirbelschicht- und Beruhigungszone; ~ die mittlere Schüttdichte der Feststoffpartikel im r

Wirbelbett; und

• die Menge der durch die Trocknung erzeugten

Ifls

Feststoffpartikel pro Zeiteinheit bezeichnet.

Die Ablenklamellen sind besonders bevorzugt „optisch dicht" angeordnet, das heisst, dass in Förderrichtung betrachtet jede einzelne Ablenklamelle mit der jeweils benachbarten Ablenklamelle überlappt. Dadurch wird verhindert, dass parallel zur Förderachse fliegende Feststoffpartikel in die Beruhigungszone gelangen können, ohne aus ihrer Flugbahn abgelenkt zu werden.

Gemäss einer Ausführungsform kann der kontrollierte Materialaustrag aus der Beruhigungszone mittels eines Wehrs bewerkstelligt werden. Dabei gelangt lediglich der Überlauf in einen auf die Beruhigungszone folgenden Austragsbereich und schliesslich in den Materialaustrag. Der Durchlass des Wehrs kann dabei etwa in Form eines Spaltes ausgestaltet sein. Einen vergleichbar kontrollierten Materialaustrag, der gleichzeitig sowohl die Kontrolle des mittleren Füllgrads als auch die Kontrolle der mittleren Aufenthaltsdauer ermöglicht, können herkömmliche Wirbelschichttrockner, die lediglich mit einer Wehrplatte ausgerüstet sind, nicht bewerkstelligen .

Im Austragsbereich sind an der Rotorwelle vorzugsweise keine Rotorblätter angeordnet, welche die

Feststoffpartikel aufwirbeln. Daher sinken die getrockneten Feststoffpartikel ab und sammeln sich im unteren Bereich des Austragsbereichs an, wodurch eine Schüttung mit einer definierten Materialgrenzschicht erhalten wird. Dem Austragsbereich ist ein

Trockengutausgang zugeordnet, mit dessen Hilfe die getrockneten Feststoffpartikel aus dem Gehäuse des Trockenreaktors entfernt werden können. Aufgrund des Ansammeins der Feststoffpartikel kann der Austrag, insbesondere die Austragsmenge, genau kontrolliert werden.

Alternativ oder zusätzlich dazu ist denkbar, dass in der Beruhigungszone ein Füllstandsensor vorgesehen ist, mittels welchem der Füllstand in der Beruhigungszone ermittelt werden kann. In dieser Ausführungsform ist in der Regel zudem eine Austragsschnecke vorgesehen, welche bei Überschreitung des vorgegebenen maximalen Füllstands betätigt wird, um das zu trocknende Material bzw. Trockengut aktiv aus der Beruhigungszone auszutragen. Die Förderleistung des Trockengutaustrags , insbesondere der Austragsschnecke, wird dabei vorzugsweise durch den Füllstandssensor geregelt. Dadurch, dass in dieser Ausführungsform das getrocknete Material direkt aus der Beruhigungszone entnommen wird, kann etwa bei Produktwechseln die Entleerung des Trockners vereinfacht werden. In dieser Ausführung ist eine Wehrplatte nicht erforderlich . Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Trockenreaktors weist die Rotorwelle im Bereich der Beruhigungszone keine Rotorblätter auf. Dadurch werden die Feststoffpartikel in der Beruhigungszone nicht wie in der Wirbelschichtzone aufgewirbelt und werden allmählich abgebremst. Somit kann in dieser Ausführungsform eine Stauwirkung erzielt werden, wobei Feststoffpartikel mit hoher Geschwindigkeit aus der Wirbelschichtzone nach dem Eintritt in die Beruhigungszone mit sich darin befindenden FeststoffPartikeln zusammenstossen und so zusätzlich abgebremst werden. Somit wird die mittlere Aufenthaltszeit der Feststoffpartikel im Trocknungsraum weiter verlängert und letztendlich eine bessere Trocknung erzielt.

Alternativ zu der ersten Ausführungsform werden die Feststoffpartikel in der Beruhigungszone aktiv gemischt. Eine Durchmischung verhindert das Setzen bzw. die Ablagerung von Feststoffpartikel n in der Beruhigungszone. Durch die Durchmischung und Auflockerung der Feststoffpartikel in der Beruhigungszone wird zudem weiterhin eine effiziente Trocknung ermöglicht. Demzufolge ist die Innenwand vorzugsweise nicht nur im Bereich der Wirbelschichtzone, sondern im ganzen Bereich der Trocknungsraum, also auch im Bereich der Beruhigungszone beheizbar, wodurch eine Rückkondensation von Brüden verhindert werden kann.

Eine entsprechende Durchmischung in der Beruhigungszone kann etwa durch einen eingeleiteten Gasstrom erzielt werden .

Bevorzugt wird eine allfällige Durchmischung in der Beruhigungszone durch mindestens ein an der Rotorwelle angeordnetes Rotorblatt erzielt, wobei dieses im Vergleich zu den Rotorblättern in der Wirbelschichtzone gleich bzw. ähnlich oder anders ausgestaltet sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das mindestens eine Rotorblatt im Bereich der Beruhigungszone radial weniger weit von der Rotorwelle weg als die Rotorblätter in der Wirbelschichtzone . Zudem ist denkbar, weniger effektive Rotorblätter, insbesondere solche mit geringerem Anstellwinkel, bzw. - bei Vorliegen mehrerer Rotorblätter - einen grösseren Abstand in axialer Richtung der Rotorwelle vorzusehen. Somit wird einerseits eine Auflockerung und Durchmischung der Feststoffpartikel in der Beruhigungszone erreicht. Andererseits wird eine allzu grosse Stauwirkung, wie sie etwa bei Verwendung der Rotorblätter der Wirbelschichtzone erhalten würde und die im Extremfall zu einem Bersten des Wehres führen könnte, vermieden und lediglich ein moderater Druck auf das Wehr ausgeübt .

Gerade bei langen Trocknungsreaktoren ist zudem denkbar, mehrere Beruhigungszonen vorzusehen, welche vorzugsweise durch erfindungsgemässe Trennwände voneinander getrennt sind und in denen weniger effektive Rotorblätter angeordnet sind bzw. ein grösserer Abstand zwischen den Rotorblättern vorliegt, als dies in der Wirbelschichtzone der Fall ist. Um der Bildung von unerwünschtem Granulat entgegenzuwirken, können in diesen Zonen Zerkleinerer angeordnet werden, um grössere Feststoffpartikel mechanisch zu zerkleinern.

Die im Trocknungsraum entstandenen Brüden werden wie oben bereits erwähnt über einen Brüdenausgang aus dem Gehäuse entfernt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse einen Brüdendom auf, welcher zwischen Trocknungsraum und Brüdenausgang angeordnet ist. Im Brüdendom werden die Feststoffpartikel des Wirbelbetts von den Brüden getrennt. Die so gereinigten Brüden können zusätzlich mit Brüdenfiltern gereinigt werden, bevor sie über den Brüdenausgang aus dem Gehäuse entfernt werden. Der Brüdendom und/oder gegebenenfalls die Brüdenfilter sind vorzugsweise beheizbar. Liegt ein Brüdenfilter vor, so wird dieses von Zeit zu Zeit abgereinigt. Diese Abreinigung erfolgt in der Regel mittels eines Druckstosses . Durch die erfindungsgemässe Massnahme, eine durch eine teildurchlässige Wand von der Wirbelschichtzone abgegrenzte Beruhigungszone vorzusehen, wird selbst bei einem solchen Druckstoss ein unkontrollierter Austrag wirksam verhindert.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Trocknungsreaktors ist die Rotorwelle beheizbar, wodurch zusätzlich Wärmeenergie ins System eingebracht wird, die Erwärmung der zu trocknenden Feststoffpartikel beschleunigt und insbesondere auch die Krustenbildung minimiert bzw. verhindert wird.

Der erfindungsgemässe Trocknungsreaktor ist vorzugsweise derart konstruiert, so dass er sowohl bei Überdruck, Normaldruck als auch unter vermindertem Druck, insbesondere Vakuum, betrieben werden kann. Insbesondere eine Verfahrensführung unter vermindertem Druck bzw. Vakuum erlaubt es, weniger Wärmeenergie für die Trocknung aufzuwenden, als dies etwa bei einem konventionellen Wirbelschichtreaktor der Fall ist.

Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Trocknung von Material oder zur Abtrennung von verwertbaren Materialien mittels eines in einem Trocknungsreaktor wie vorausgehend beschrieben mechanisch erzeugten Wirbelbetts.

Gemäss dem Verfahren wird aufgrund der Rotation der Rotorwelle ein trockene Feststoffpartikel des zu trocknenden Materials umfassendes Wirbelbett erzeugt. Das zu trocknende Material wird über die Materialzuführung in den Trocknungsreaktor zum Wirbelbett zugeführt, worauf das zu trocknende Material mit trockenen

Feststoffpartikeln des Wirbelbetts in Kontakt kommt. Dadurch wird eine Verteilung des flüssigen Anteils in den nassen Teilen des zu trocknenden Materials erzielt. Vorzugsweise wird das zu trocknende Material so eingeleitet, dass es fein verteilt, insbesondere in kleinen Tröpfchen bzw. kleinen Teilchen, im Trocknungsraum vorliegt .

Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich betrieben werden. Im diskontinuierlichen Verfahren können die trockenen Feststoffpartikel etwa durch dieselbe Materialzuführung, wie sie für das zu trocknende Material verwendet wird, in den Trockenraum eingeleitet werden. Alternativ kann eine separate, für die trockenen Feststoffpartikel vorgesehene Materialzuführung am Trockenreaktor vorgesehen sein. Im kontinuierlichen Betrieb liegen trockene Feststoffpartikel zusammen mit teilweise getrockneten Feststoffpartikeln bereits im Trocknungsraum vor.

Das Verfahren wird vorzugsweise mit Füllhöhen zwischen 50 und 90%, besonders bevorzugt mit 80%, durchgeführt. Mit diesen Füllhöhen wird gewährleistet, dass sich schnell viele trockene bzw. teilweise getrocknete

Feststoffpartikel an die nassen Teile des zu trocknenden Materials anlagern. Durch den Kontakt der trockenen und heissen Feststoffpartikel mit dem nassen bzw. zu trocknenden Material wird letzterem Wärme zugeführt, so dass schnell eine Verdampfung niedrig siedender Verbindungen bzw. Komponenten des flüssigen Anteils in den zu trocknenden Material einsetzen kann. Die Feststoffpartikel des Wirbelbetts heizen sich durch den Kontakt mit der beheizten Innenwand des Gehäuses weiter auf, worauf der flüssige Anteil verdampft und das zugeführte Material getrocknet wird. Die dabei gebildeten Brüden werden über einen Brüdenausgang aus dem Trockenreaktor abgeleitet.

Ein erster Anteil des Wirbelbetts wird von der Trennwand in der Wirbelschichtzone zurückgehalten. Ein zweiter Anteil gelangt in der Regel über eine Auslenkung aus der Förderrichtung in die Beruhigungszone, in der die Feststoffpartikel eine reduzierte

Durchschnittsgeschwindigkeit aufweisen. Dabei bildet sich eine mindestens annähernd definierte Materialgrenzschicht, was es erlaubt, das Produkt mittels eines Wehres oder eines Füllstandsensors kontrolliert aus dem

Trocknungsreaktor auszutragen.

Die getrockneten Feststoffpartikel im Austragsbereich liegen als Schüttung vor und werden über den Trockengutaustrag aus dem Trocknungsreaktor abgeführt. Während des erfindungsgemässen Verfahrens entstehen durch das Anlagern von trockenen FeststoffPartikeln an nassem bzw. zu trocknendem Material vereinigte Feststoffpartikel mit vergrössertem Durchmesser. Dieser Tendenz, dass das Volumen der Feststoffpartikel gerade in einem kontinuierlich betriebenen Verfahren über die Zeit zunimmt, steht die durch die Rotation der Rotorblätter bzw. allfälliger Zerkleinerer bewirkte Scherkraft entgegen, aufgrund welcher die Feststoffpartikel zerkleinert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren wird wie erwähnt vorzugsweise unter vermindertem Druck, insbesondere Vakuum, durchgeführt, was eine Erniedrigung der Verfahrenstemperatur ermöglicht. Dadurch kann erstens der Energieaufwand reduziert werden. Zweitens können dadurch allfällige, unerwünschte Zersetzungsreaktionen während des Prozesses verlangsamt werden, was insbesondere bei der Abtrennung von verwertbaren Materialien vorteilhaft ist.

Weiter betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemässen Trockenreaktors zur Trocknung von Nassgut, insbesondere Schlamm oder Pasten, sowie zur Behandlung von flüssigen oder zähflüssigen

Destillationsrückständen, insbesondere zur Gewinnung von in Destillationsrückständen verbliebenen Produkten. Typische Anwendungsgebiete stellen etwa die Trocknung von Farbschlämmen, Lackschlämmen, Teerschlämmen sowie salzhaltige und krustenbildende Produkte dar.

Die Erfindung wird anhand der anliegenden Figuren illustriert : Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine

Ausführungsform des erfindungsgemässen

Trocknungsreaktors; und

Fig. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Trocknungsreaktors.

Gemäss Fig. 1 weist der erfindungsgemässe

Trocknungsreaktor 2 ein einen Innenraum 4 umschliessendes , im Wesentlichen kreiszylinderförmiges Gehäuse 6 mit einer mittels Beheizungen 8 beheizbaren Innenwand 10 auf. In einem ersten Endbereich 6a des Gehäuses 6 sind durch die Innenwand 10 führende Materialzuführungen 12, 12', 12'' in Form von Einlassstutzen 14, 14', 14'' zur Einleitung des zu trocknenden Materials in den Innenraum 10 vorgesehen. Diesen Einlassstutzen 14, 14', 14'' können Mittel wie etwa Verdüsungen zugeordnet werden, um das zu trocknende Material in fein verteilter Form in den Innenraum 10 des Trocknungsreaktors 2 abzugeben. In einem dem ersten Endbereich 6a in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Endbereich 6b ist ein Trockengutaustrag 16 zum Austragen des getrockneten Materials vorgesehen.

Im Innenraum 10 ist eine mittels eines Motors 18 antreibbare Rotorwelle 20 angeordnet. Diese ist in der den Stirnseitenwänden 22a, 22b des Gehäuses 6 drehbar gelagert. Die Lagerung 26a bzw. 26b ist jeweils aussen an den Stirnseitenwänden 22a, 22b des Gehäuses 6 angeordnet und weist eine die Rotorwelle 20 abdichtende Abdichtung 24 etwa in Form eines O-Rings auf.

Die Rotorwelle 20 weist radial beabstandete Rotorblätter 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h auf. Diese erzeugen in einem dem ersten Endbereich 6a des Gehäuses 6 zugewandten Trocknungsraum 30 einerseits ein (quasi-) Wirbelbett der Feststoffpartikel und fördern diese andererseits von der Materialzuführung 12 in Richtung zum Trockengutaustrag 16 hin.

An diese dem ersten Endbereich 6a zugewandte und das (quasi-) Wirbelbett umfassende Wirbelschichtzone 32 des Trocknungsraums 30 schliesst in Förderrichtung stromabwärts eine mittels einer Trennwand 34 von der

Wirbelschichtzone 32 separierte Beruhigungszone 36 des

Trocknungsraums 30 an. Die Trennwand 34 verläuft in einer im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung stehenden Ebene und ragt von oben in den Innenraum 10. Sie ist kreissegmentförmig ausgebildet und deckt somit lediglich einen Teil des Reaktorquerschnitts ab. Die Trennwand ist teildurchlässig ausgestaltet, d.h., dass lediglich ein Teil des Materials von der Wirbelschichtzone 32 zur Beruhigungszone 36 durchgelassen wird. Wie mittels gestrichelter Linien angedeutet, weist die Trennwand 34 hierzu Ablenklamellen 35 auf, die parallel zueinander und bezüglich Förderrichtung in schräg nach unten verlaufenden Ebenen verlaufen und „optisch dicht" angeordnet sind.

Die Beruhigungszone 36 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch ein einen Materialdurchlass 37 umfassendes Wehr 38 von einem dem zweiten Endbereich 6b zugewandten Austragsbereich 40 separiert, aus dem das getrocknete Material über den Trockengutaustrag 16 aus dem Innenraum 10 ausgetragen wird.

Im Bereich der Wirbelschichtzone 32 ist im Übrigen ein Brüdendurchlass 50 vorgesehen, an den ein ein Brüdenfilter 46 umfassender Brüdendom 48 angeflanscht ist. Von diesem werden die Brüden über einen Brüdenauslass 44 abgeführt.

In der gezeigten Ausführungsform sind sieben Rotorblätter 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g in der Wirbelschichtzone 32 glexchmässig voneinander beabstandet angeordnet. In der Beruhigungszone ist in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls ein Rotorblatt 28h angeordnet, welches sich radial weniger weit von der Rotorwelle 20 weg erstreckt (und somit weiter von der Innenwand 10 beabstandet ist) als die Rotorblätter in der Wirbelschichtzone 32 und zur Auflockerung der Feststoffpartikel in der Beruhigungszone 36 dient.

Im Betrieb wird durch die Rotation der Rotorwelle 20 bzw. mittels der Rotorblätter 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g in der Wirbelschichtzone ein (quasi- ) irbelbett erzeugt, welches durch den Kontakt mit der beheizten Innenwand erhitzt wird. Über die Materialzuführungen 12, 12', 12'' wird das zu trocknende Material in den Trocknungsraum 30 eingeleitet, worauf das zu trocknende Material in der Wirbelschichtzone 32 mit den erhitzten FeststoffPartikeln des Wirbelbetts in Kontakt kommt und sich mit diesen vereinigt. Dabei kommt es zu einer ersten Temperaturerhöhung des flüssigen Anteils aus dem zu trocknenden Material. Zudem werden die vereinigten Feststoffpartikel durch den Kontakt mit der beheizten Innenwand 10 des Gehäuses 6 weiter aufgeheizt, wobei niedrig siedende Verbindungen unter der Bildung von Brüden verdampfen und die vereinigten Feststoffpartikel getrocknet werden.

Die Brüden werden über den Brüdendurchlass 50 in den Brüdendom _. 48 abgeleitet, wo allfällig mitgeführte Feststoffpartikel am Brüdenfilter 46 abgetrennt und in den Innenraum 10 des Trocknungsreaktors 2 zurückgeführt werden. Die gereinigten Brüden verlassen den Brüdendom 48 über den Brüdenausgang 44.

Ein erster Anteil der vereinigten Feststoffpartikel wird von der Trennwand 34 in der Wirbelschichtzone 32 zurückgehalten. Ein zweiter Anteil wird über die von den Ablenklamellen 35 gebildeten, schlitzartigen Öffnungen der Trennwand 34 in die Beruhigungszone 36 befördert, in der die Feststoffpartikel eine gegenüber der Wirbelschichtzone reduzierte Durchschnittsgeschwindigkeit aufweisen und sich eine definierte Materialgrenzschicht ausbildet. Über den Materialdurchlass 37 des Wehres 38 gelangt der Überlauf der Feststoffpartikel dann in den Austragsbereich 40.

Die im Austragsbereich 40 als Schüttung vorliegenden Feststoffpartikel werden schliesslich über den Trockengutaustrag 16 aus dem Innenraum 10 des Trocknungsreaktors 2 abgeführt.

Gemäss der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird der kontrollierte Materialaustrag mittels eines

Füllstandsensors 42 statt eines Wehrs bewerkstelligt. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Beruhigungszone 36 somit von der Trennwand 34 bis zur Stirnseitenwand 22b. Der Füllstandsensor 42 ist dabei im Bereich der Beruhigungszone 36 angeordnet und mit einem Trockengutaustrag in Form einer Austragsschnecke 17 gekoppelt, welche bei Überschreitung eines vorgegebenen maximalen Füllstands betätigt wird, um das zu trocknende Material bzw. Trockengut aktiv aus der Beruhigungszone 36 auszutragen .