DE2552891C2 - Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Stärke - Google Patents

Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Stärke

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Description

Vielzahl von Rohren gebildet wird, von denen jedes an seinem oberen Ende mit der oberen Kammer und an seinem unteren Ende mit der unteren Kammer in Verbindung steht. Das Gehäuse weist einen Einlaß in der oberen Kammer für die Einführung eines fluidisierbaren Materials in die obere Kammer und einen Auslaß für den Abzug des fluidisierbaren Materials aus dem System in der unteren Kammer auf. Das Fluidisierungsgas, wie z. B. Luft, wird durch einen Einlaß in der unteren Kammer eingeführt und strömt- in Aufwärtsrichtung durch die untere Kammer, durch die Vielzahl von Rohren bis in die obere Kammer, wobei es das fluidisierbare Material in der unteren Kammer, in den Rohren und in der oberen Kammer aufwirbelt
Eines der wesentlichen Merkmale der Vorrichtung besteht darin, daß sowohl die obere Kammer als auch die untere Kammer mit Rührernrichtungen versehen sind, um eine starke Durchmischung sowohl in der oberen Kammer als auch in der unteren Kammer zu gewährleisten. Auf diese Weise wird eine Kanalbildung in der oberen Kammer und in der unteren Kammer praktisch ausgeschaltet Das auf diese Weise in die obere Kammer eingeführte fluidisierbare Material sjfömt unter der Einwirkung der Schwerkraft aus der oberen Kammer durch die Vielzahl von Rohren nach unten in die untere Kammer, aus der es aus der Vorrichtung ausgetragen wird Die feste Phase oder das fluidisierbare Material strömt damit als Folge der Schwerkraft im Gegenstrom zu dem Fluidisierungsgas und sinkt als Folge der Schwerkraft langsam nach unten entgegen der Wirkung des Fluidisierungsgases.
Die F i g. 1 zeigt im Detail eine Querschnittsansicht der verwendeten Wirbelschichtvorrichtung. Die Vorrichtung weist ein langgestrecktes vertikales Gehäuse 10 auf, das in seinem oberen Abschnitt eine obere Kammer 12 mit einem Einlaß 14 zur Einführung eines fluidisierbaren Materials umschließt Das Gehäuse 10 begrenzt auch eine untere Kammer 16, die praktisch am Boden angeordnet ist Sowohl die obere Kammer 12 als auch die untere Kammer 16 weisen jeweils Rühreinrichtungen 13 und 20 auf. Die Rühreinrichtung 18 weist eine Welle 22 auf, die drehbar innerhalb der oberen Kammer 12 befestigt ist Auf der Welle 22 sind damit drehbar eine Vielzahl von Flügeln 24 befestigt, welche die Form von flachen Schaufeln haben können und sich mit der Welle 22 drehen. Die Rühreinrichtung 20 in der unteren Kammer 16 besteht in entsprechender Weise aus einer drehbaren Welle 26 mit daran befestigten, im wesentlichen flachen Schaufeln 28, die sich mit der Welle drehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Rühreinrichtung 18 flache Flügel 24 in gegeneinander versetzter Anordnung auf, wobei zusätzliche flache Flügel 30 in einem Winkel von 90° zwischen jedem der Flügel 24 befestigt sind. Diese Flügel weisen eine im wesentlichen flache Oberfläche auf, die in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases liegt Die Rühreinrichtung 20 in der unteren Kammer 16 weist vorzugsweise einen ähnlichen Aufbau auf. Gewünschtenfalls können einige oder alle Flügel so angeordnet sein, daß sie mit den dargestellten einen Winkel bilden.
In dem Gehäuse 10 sind in einem Zwischenabschnitt 32 eine Vielzahl von Rohren 34 angeordnet, deren oberes Ende 36 mit der oberen Kammer 12 und deren unteres Ende 38 mit der unteren Kammer 16 in Verbindung steht. Auf diess Weise strömt das durch den Einlaß 14 eingeführte fluidisierbare Material als Folge der Schwerkraft durch die olwre Kammer 12 und durch die Vielzahl der Rohre 34 nach unten in die untere Kammer 16. Die untere Kammer 16 weist einen Auslaß 40 zum Abziehen des fluidisierbaren Materials auf.
Unterhalb der unteren Kammer 16 ist ein Gehäuse 42 angeordnet, das eine Überdruckkammer 44 begrenzt Das Fluidisierungsgas wird durch den Gaseinlaß 46 in die Oberdruckkammer eingeführt und strömt durch eine mit Löchern versehene Verteilerplatte 48 in die untere Kammer 16.
ίο Die Anordnung der Rohre in dem Zwischenabschnitt 32 kann stark variieren. Eine geeignete Anordnung für die Rohre 34 in dem Abschnitt 32 ist in F i g. 2 dargestellt Wie aus dieser Figur ersichtlich, sind die Rohre 34 in Form eines Musters um das Zentrum des Abschnittes 32 herum angeordnet
Mindestens der Rohrabschnitt ist mit einer Einrichtung zur Zuführung und/oder Abführung von Wärme versehen. Zu diesem Zweck begrenzt der Abschnitt 32 vorzugsweise einen Mantel für ein Wärmeübertragungsmedium, das durch den Einlaß 64 in den Abschnitt 32 eingeführt und durch den Auslad 50 aus dem Abschnitt oder Mantel 32 abgeführt werden kann, wie in F i g. 1 dargestellt In vielen Fällen ist es auch zweckmäßig, einen Wärmeaustauscher in der oberen Kammer und in der unteren Kammer zu verwenden. Zu diesem Zweck reicht es im allgemeinen aus, einen Mantel 52 vorzusehen, welcher die obere Kammer 12 umgibt, wobei der Mantel 52 einen Einlaß 54 für die Einführung des Wärmeübertragungsmediums in den Mantel 52 und einen Auslaß 56 für die Abführung des Wärmeübertragungsmediums aus dem Mantel 52 aufweist
Wie in F i g. 1 dargestellt, reicht es aus, wenn der Wärmeaustauschmantel 52 für die obere Kammer 12 sich nur bis zu dem Einlaß 14 erstreckt Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, daß die obere Kammer 12 einen eine integrale Einheit damit bildenden Kuppelabschnitt 58 aufweist aus dem das Fluidisierungsgas mittels des Auslasses 60 aus dem Gehäuse entfernt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß durch den Aus!aß 60 nicht nur das Fluidisierungsgas, sondern auch eventuelle, in dem Fluidisierungsgas enthaltene mitgerissene »Feinteile .» durch den Auslaß 60 ausgetragen werden. Es ist möglich und manchmal zweckmäßig, die obere Kammer mit einer vergrößerten Querschnittsfläche zu versehen, um die lineare Geschwindigkeit des Fluidisierungsgases zu verringern, um dadurch die Trennung der mitgerissenen Teilchen von der festen Phase zu unterstützen. Die Querschnittsfläche der Kuppel selbst kann zu diesem Zweck vergrößert werden oder die Querschnittsfläche der gesamten Kammer 12 kann vergrößert werden.
Die untere Kammer 16 kann ebenfalls mit einem Wärmeaustauscher, vorzugsweise in Form eines Mantels 62, versehen sein, in welchen das Wärmeübertragungsf.edium durch den Einlaß 64 eingeführt und durch den Auslaß 66 wieder daraus abgezogen werden kann.
Eine Vorrichtung die sich für die Verarbsitung von Stärke eignet, ist in F i g. 3 dargestellt Wie aus dieser Figur ersichtlich, wird die Stärke durch einen Trichter 70 in den Einlaß 14 und von da in die obere Kammer 12 eingeführt Bei ei.ier bevorzugten Ausführungsform wird durch die Leitungen 72 und 74, wenn es vorteilhaft ist, Wasserdampf in den Wärmeaustauschermantel 52 eingeführt, um der oberen Kammer Wärme zuzuführen. Die Welle 22 der Rühreinrichtung 18 kann durch eine geeignete Einrichtung 76, wie in F i g. 3 dargestellt, angetrieben werden.
Die Stärke wird mittels feuchter Luft, die durch den Einlaß 46 in die Überdfuckkammer 44 eingeführt wird.
fluidisiert und diese strömt durch die untere Kammer 16 und durch die Rohre 34 in den Zwischenabschnitt 32 in die obere Kammer 12 nach oben. Wasserdampf als Wärmeübertragungsmedium wird eingeführt durch die Leitung 73 in den Mantel oder Abschnitt 32 und durch die Leitung 80 in den die untere Kammer 16 umgebenden Mantel 62. Auf diese Weise wird der oberen Kammer, der unteren Kammer sowie dem Rohrabschnitt Wasserdampf zugeführt, um das hindurchströmende Material zu erwärmen.
Die in den Einlaß 14_ eingeführte Stärke wird in der oberen Kammer 12 sofort fluidisiert, während die obere Kammer 12 mittels der Flügel 24 und 30 kontinuierlich gerührt wird.
Die Stärke fließt als Folge der Schwerkraft entgegen der Wirkung des Fluidisierungsmediums durch die obere Kammer, während diese gerührt wird, langsam nach unten, setzt ihr Abwärtsfließen unter der Einwirkung der Schwerkraft ent^e^cn der Wirkuna der Luft durch die Rohre 34 fort, in denen nicht gerührt wird, wobei jedoch in den die Stärke enthaltenden Rohren natürlich eine Eigenturbulenz auftritt. Nach dem Hinabfließen durch die Rohre 34 gelangt die Stärke entgegen der Wirkung der erhitzten Luft in die untere Kammer 16 und wird durch den Auslaß 40 aus der unteren Kammer 16 abgezogen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das durch die Leitung 40 abgezogene Produkt durch die drehbare Luftschleuse 82 in das Kühlrohr 84 eingeführt und gelangt durch die Leitung 86 in die Sammeleinrichtung. Mittels eines Cyclons 88 werden durch die Austragseinrichtung 60 ausgetragene Staub- oder Feinteile entfernt und diese werden durch die Staubaustragsleitung 90 und durch die Leitung 86 in die Sammeleinrich tung eingeführt.
Es sei darauf hingewiesen, daß auch andere Fluidisierungsmedien als Luft verwendet werden können. So können beispielsweise Wasserdampf oder inerte Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxid und dgl., die vorzugsweise etwas Feuchtigkeit enthalten, verwendet werden. Außerdem können gewünschtenfalls auch Rauchgase aus Verbrennungsvorgängen in entsprechender Weise als Fluidisierungsmedium verwendet werden. Es ist nicht
to wesentlich, daß mit dem Fluidisierungsmedium eine fühlbare Wärmemenge dem aufgewirbelten Material zugeführt wird, da der Rohrabschnitt des erfindungsgemäß verwendeten Reaktors in der Lage ist, die gesamte erforderliche Wärme zu liefern, um die Reaktion auf wirksame Weise in Gang zu bringen.
Mit der verwendeten Vorrichtung sind zahlreiche Vorteile erzielbar. So wird beispielsweise durch die Verwendung einer oberen und einer unteren gerührten Kammer 'n des Rrfindunpsiremäßen Wirhelschichtvor richtung eine Homogenität in der Wirbelschicht auf rechterhalten und es wird verhindert, daß die Stärke verschmort, wenn sie den Rohrabschnitt des Gehäuses passiert. Mittels der verwendeten Vorrichtung ist es möglich, qualitativ hochwertige Stärke bei niedrigen Kosten herzustellen, ohne daß dabei die oben erwähnten Nachteile auftreten.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, daß die Beschickung- und Austragseinrichtungen der hier beschriebenen Vorrichtung auch umgekehrt werden kön- nen, so daß die zu fluidisierende Stärke in den Bodenabschnitt des Gehäuses eingeführt und die auszutragende feste Stärke aus dem oberen Abschnitt des Gehäuses abgezogen wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 schnittsfläche. Solche rohrförmigen Betisysteme weisen Patentansprüche: noch bessere Wänneübertragungseigenschaften auf, weil durch die Vielzahl der rohrförmigen Zonen die für
1. Verwendung einer Vorrichtung, bestehend aus die Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Obereinem langgestreckten Gehäuse, das eine obere 5 flächengröße erhöht wird.
Kammer und eine untere Kammer begrenzt, wobei In der US-Patentschrift 28 45 363 ist ein Verfahren jeoe dieser Kammern eine Rühreinrichtung enthält, zur Umwandlung von Stärke in Dextrin in einem Wireiner Vielzahl von zwischen der oberen Kammer belschichtsystem beschrieben, in dem der Wirbelschichund der unteren Kammer angeordneten Rohren, die treaktor im Innern eine Vielzahl von Wärmtübertrajeweils mit der oberen Kammer und der unteren io gungsrohren enthält, mit deren Hilfe der der Umwand-Kammer in Verbindung stehen, einem Einlaß zur lung unterliegenden Stärke Wärme zugeführt wird. Eine Einführung eines fluidisierbaren Materials in eine der Hauptschwierigkeiten, die bei einem System dieses der Kammern, einem Auslaß zur Entfernung des Typs auftreten, besteht darin, daß die Stärke, wenn sie fluidisierbaren Materials aus der jeweils anderen der mit einem Säurekatalysator in Kontakt kommt, die Nei-Kammern und einem Einlaß für die Einführung eines 15 gung hat, innerhalb des Wirbelschichtreaktors Klumpen Fluidisierungsgases in die untere Kammer, so daß zu bilden, wodurch die Kanalbildung und damit eine das Fluidisierungsgas in Aufwärtsrichtung durch die unzureichende Umwandlung der Stärke in Dextrin geuntere Kammer und durch jedes der Rohre in die fördert wird. Außerdem sind rohrförmige Reaktoren, obere Kammer nach oben strömt, zur Dextrinierung wie sie bei der Dextrinierung von Stärke verwendet von Stärke. 20 werden, häufig durch eine »tote Zone« in dem oberen
2. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch I1 Abschnitt charakterisiert, in der die Stärke über lange dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer Zeiträume hinweg liegen und hohen Temperaturen aus- und/oder die untere Kammer und/oder die Rohre gesetzt sein kann. Dadurch kann eine Selbstentzündung von einem Wärmeübertragungsmedium umströmt auftreten, die zum Ausbrechen eines Feuers und/oder werden. 25 zum Auftreten von Explosionen führen kann.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, Stärke zu
behandeln, wobei iilumpenbildung und Selbstentzündung ausgeschlossen sind und hohe Wärmeübertragungsraten bzw. -geschwindigkeiten erreicht werden
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrich- 30 sollen, bei gleichzeitiger minimaler Kanalbildung, tung zur Behandlung von Stärke. Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch VerVorrichtungen mit einem Wirbelbett werden bereits wendung einer Vorrichtung, bestehend aus einem Iangseit vielen Jahren für die verschiedensten Zwecke ver- gestreckten, aufrechtstehenden Gehäuse, das eine obere wendet (US-PS 22 40 347),beispielsweise für die Durch- Kammer und eine untere Kammer begrenzt, wobei jede führung von chemischen Reaktionen und/oder Einheits- 35 dieser Kammern eine Rühreinrichtung enthält, einer arbeitsgänge!!, wie z. B. zum Trocknen. In einer üblichen Vielzahl von zwischen der oberen Kammer und der unWirbelschicht ist eine feste Phase in einem sich in Auf- teren Kammer angeordneten Rohren, die jeweils mit wärtsrichtung bewegenden Fluidstrom, in der Regel ei- der oberen Kammer und der unteren Kammer in Vernem Gasstrom, suspendiert, so daß sich die Masse der bindung stehen, einem Einlaß zur Einführung des fluid isfesten Teilchen wie eine siedende Flüssigkeit verhält. 40 ierbaren Materials in eine der Kammern, einem Auslaß Bei der festen Phase kann es sich um einen Katalysator zur Entfernung des fluidisierbareis Materials aus der handeln, der eine chemische Reaktion in dem Strom des jeweils anderen der Kammern und einem Einlaß für die Aufwirbelungsgases fördert, oder es kann sich um ein Einführung des Fluidisierungsgases in die untere Kam-Material handeln, das mit dem Fluidisierungsgas rea- mer, so daß das Fluidisierungsgas in Aufwärtsrichtung giert Bei der festen Phase kann es sich auch um ein 45 durch die untere Kammer und durch jedes der Rohre in Material handeln, das mit dem Fluidisierungsgas behan- die obere Kammer nach oben strömt delt wird, wie im Falle der Wirbelschichttrocknung. Ausführungsbeispiele einer verwendbaren Vorrich-
Einer der Hauptvorteile von Wirbelschichtsystemen tung zur Behandlung von Stärke werden anhand der geht auf die Tatsache zurück, daß durch die hohe Turbu- Zeichnung erläutere Es zeigt
lenz in einem Wirbelschichtsystem gute Wärmeübertra- 50 F i g. 1 eine Querschnittsansicht einer verwendeten gungseigenschaften erzielt werden. Außerdem werden Fluidisierungsvorrichtung,
die Feststoffe in dem Wirbelschichtsystem wegen der F i g. 2 eine Querschnittsansicht einer verwendeten
darin herrschenden hohen Turbulenz mit dem Fluidisie- Vorrichtung entlang der in F i g. 1 angegebenen Linie rungsgas gut gemischt, wobei ein verhältnismäßig ho- 2-2, die eine größere Anzahl von Rohren als in der mogenes System entsteht 55 F i g. 1 aufweist, in der zur Vereinfachung der Erläute-
Wirbelschichtsysteme sind jedoch nicht frei von rung nur 4 Rohre dargestellt sind; und Nachteilen. Bekanntlich führt die Anwendung von Wir- F i g. 3 eine schematische Ansicht einer für die Verar-
belschichtsystemen auf chemische Reaktionen häufig zu beitung von Stärke geeigneten Vorrichtung, einer Kanalbildung, einem Phänomen, das durch in der Bei der zur Behandlung von Stärke verwendeten Vorfesten Phase vorhandene Taschen hervorgerufen wird 60 richtung handelt es sich um eine Wirbelschichtvorrich- und zum Durchströmen von Gas durch das Bett ohne tung, die aus einem langgestreckten, im allgemeinen aufinnigen Kontakt mit der festen Phase führt rechtstehenden Gehäuse besteht, das in drei Abschnitte Das Problem der Kanalbildung in einem Wirbel- unterteilt ist Bei einem dieser Abschnitte handelt es sich Schichtsystem kann durch Verwendung einer Vielzahl um eine obere Kammer im oberen Abschnitt des Gevon rohrförmigen Zonen, durch welche das Aufwirbe- 65 häuses und bei dem anderen Abschnitt handelt es sich lungsgas in Kontakt mit der festen Phase geführt wird, um eine untere Kammer in dem Bodenabschnitt des teilweise verringert werden. Dabei wirkt jedes Rohr als Gehäuses. Zwischen der oberen Kammer und der unteeinzelne Wirbelschicht mit einer viel kleineren Quer- ren Kammer befindet sich ein Abschnitt, der durch eine
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