用于颗粒状材料的流动装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于颗粒状材料的流动装置，特别涉及聚合物颗粒的干燥的装置。


背景技术：

2.相应的装置在现有技术中是已知的。简单地从上方供给颗粒，而逆流地从下方导引气体。
3.由ep 2 671 902 b1已知一种热处理聚酰胺的方法。
4.由de 39 23 061 c1已知一种用于干燥和退火聚酰胺颗粒的方法和装置。
5.wo 2009/153 340 a1公开了一种用于聚酰胺颗粒的多级干燥和后缩合的连续方法。
6.us 2009/0163694 a1公开了一种连续干燥高效的氨基甲醛树脂水溶液的方法。
7.然而，已经发现，在常规的设备中，在装置的中心出现颗粒的特别快速的中心流动。这种效应在较大的半径时变得更明显，从而装置越大，该效应就越强。反过来，气体流动在该区域中是缓慢的。这导致颗粒的不同停留时间，并因此导致不同的干燥。
8.颗粒(也称为碎片)的产品均匀性很大程度上由颗粒在装置内的停留时间分布和气体的停留时间分布决定。在此，气体能够以相对于颗粒逆流或顺流的方式引导。尤其是在直径大于2m的设备内直径较大的情况下，在根据当前设计的传统构型中，出现较慢通流区和较快通流区。因此，例如对于聚酰胺超过100t/d的生产能力仅可以通过两个并行运行的设备来提供。然而，期望的是，能够实现例如对于聚酰胺在一个装置中具有200t/d和更高的通过量的干燥级。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是，提供一种用于气体和颗粒的流动轮廓，其实现特别一致的干燥。
10.本实用新型的用于颗粒状材料的流动装置，其中，所述流动装置具有进料区域、中间区域和输出区域，所述进料区域布置在所述中间区域上方并且直接与其邻接，所述中间区域布置在所述输出区域上方并且直接与其邻接，所述流动装置具有外壁，所述中间区域具有第一对称轴线，至少在所述中间区域中布置第一主体，所述第一主体在所述中间区域的整个长度上延伸，所述第一主体具有第二对称轴线，所述第一对称轴线和所述第二对称轴线相同，外壁和所述第一主体之间的间距在所述中间区域中恒定，在所述中间区域中或者在所述输出区域中布置至少一个第一流体输入件，所述第一流体输入件构造用于在流动装置的横截面上面式地供给流体。
11.本实用新型的流动装置适合用于颗粒状材料。这种流动装置被用作干燥装置、缩合装置、后缩合装置、调理装置或料仓装置。颗粒状材料特别优选是聚合物颗粒，特别是聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚交酯及其共聚物。特别地，流动装置用于在制备这些聚合
物之后后处理这些聚合物。该流动装置具有进料区域、中间区域和输出区域。
12.在进料区域中，颗粒状材料被加入，然后流淌通过中间区域，然后向下下沉到输出区域，在那里它可以从流动装置中取出。优选地，用于颗粒状材料的出口居中地设置在下侧。因此，进料区域布置在中间区域的上方并直接与之邻接，中间区域布置在输出区域的上方并直接与之邻接。
13.流动装置具有外壁。外壁在本实用新型的意义上应理解为内腔的外部边界。外壁可以在外侧上具有另外的承载结构、绝缘层、传热面或类似物，然而其在本实用新型的术语的意义上不是外壁的一部分。中间区域具有第一对称轴线。对于管状外壁的示例，圆柱的中心轴线是对称轴线。该对称轴线在纵向上垂直地穿过中间区域延伸。类似地，这也可以用于多边形横截面，例如正方形、六边形或八边形横截面。至少在中间区域中布置有第一主体。第一主体在中间区域的整个长度上从上向下延伸。同样，第一主体具有第二对称轴线。关于外壁的横截面和对称轴线所述的内容相应地适用于此。第一对称轴线和第二对称轴线是相同的，也就是说，精确地彼此重叠。例如，如果二者都具有圆形横截面，则两个圆形横截面的中心点处于相同的位置。外壁和第一主体之间的距离在中间区域内是恒定的。这意味着，第一主体例如可以逐渐变细，在这种情况下，逐渐变细也平行地在外壁中进行，从而恒定的间距不会对停留时间分布产生不利影响。在中间区域或在输出区域中设置至少一个第一流体输入件和一个可选的第二流体输入件。优选地，在输出区域中的布置尽可能直接在中间区域下方进行。流体输入件用于将流体、尤其气体供应到内腔中。由此，一方面能够将颗粒状材料流化。然而，优选不引起流化，而是仅引起干燥。另一方面，在干燥的情况下，供应干燥气体，例如氮气或干燥空气，以便干燥颗粒状材料。第一流体输入件和可选的第二流体输入件设计用于在流动装置的横截面上面式地供给流体。在本实用新型的意义中，面式供给理解成经由尤其垂直于或倾斜于对称轴线的横截面来供给流体，其中，沿着径向的走向存在多个供给点。
14.用于流体的面式供给的例子例如是多个环形元件，其具有沿着相应的环的多个供给点，其中不同的环分别具有不同的半径。在此，用于面式分布的元件也可以是非环形的，例如可以是不同大小的相同类型的多边形，例如具有共同中心点的六边形。替代地，流体输入件也可以螺旋形地构造。此外，面式供给可以具有倾斜度，特别是流体输入件倾斜成使得其在外侧上布置得比在中心高。替代地，面式的供给可通过双锥供气实现，在其中，流体供给从侧面通过罩壳的锥形的设计方案产生缝隙状的供给。由此，流体以向下和向内指向的速度分量被供给，从而产生流体的面状分布。此外，锥形的形状已经可以是向布置在下端部上的材料提取装置的收缩部的组成部分。该实施方式特别优选用于布置在下端部处的流体输入件。特别优选地，双锥供气通过在第一主体的下端部处的附加的同时的流体输入件来补充。在此，流体输入可以整面地或结构化地进行，例如通过侧面的喷嘴。如果使用两个相叠布置的流体输入件，则上面的流体输入件优选不实施为双锥供气。
15.特别地，流体输入件不必是平面的，即垂直于对称轴线布置。特别地，流体输入件能够实施为，使得所述流体输入件在朝向外壁的外侧上比在朝向第一主体的侧面上更高。这在流体输入件牢固地连接到第一主体而不是外壁时是特别优选的，因为由此优化了力流。
16.第一流体输入件和第二流体输入件上下叠置，优选地，第一流体输入件布置在中
间区域的上部的20％中，并且第二流体输入件布置在中间区域的下部的20％中。
17.颗粒状材料与外壁以及第一主体接触。当然，这也导致颗粒状材料和外壁或第一主体之间的热传递。
18.颗粒状材料通常可具有1至5mm的粒度。例如，平均粒度可以为2.5mm。
19.在本实用新型的另一实施方式中，外壁在中间区域上具有恒定的第一横截面。在本实用新型的意义上，这应当被理解为意味着中间区域具有例如且优选地具有半径r的圆形横截面。那么，中间区域在沿着纵轴线的每个位置上都具有半径为r的该圆形横截面，因此得到空心圆柱体的基本形状。在这种情况下，外壁在中间区域中于是几乎是具有恒定直径r的管。在该实施方式中，第一主体在中间区域上具有恒定的第二横截面，类似于外壁。
20.在本实用新型的另一个实施例中，第一主体的直径至少为颗粒状材料的粒度的十倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。
21.在本实用新型的另一实施例中，第一主体的直径是外壁直径的 0.1至0.2倍。
22.在本实用新型的另一实施方式中，第一主体和外壁由相同的材料制成，特别是由不锈钢制成。
23.在本实用新型的另一替代实施方式中，外壁由第一材料、例如不锈钢构成，并且第一主体由第二材料、例如有机玻璃构成。特别优选地，第一材料和第二材料具有可比较的(vergleichbar)粗糙度。
24.在本实用新型的另一实施方式中，外壁的直径与第一主体的直径的比例在中间区域内在5：1至10：1的范围中。该比例特别优选为8：1。由此，在用于颗粒状材料的体积的均匀化和减小之间实现了最佳效果。
25.在本实用新型的另一个实施方式中，第一主体的长度，特别是第一主体的直线部分的长度，准确地对应于中间区域的长度。
26.在本实用新型的另一实施方式中，第一流体输入件和第二流体输入件至外壁具有间距，其中第一流体输入件和外壁之间的间距或者第二流体输入件和外壁之间的间距相应于颗粒状材料的粒度的至少 10倍、优选20倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。同样地，第一流体输入件和第二流体输入件相对于第一主体具有间距，其中，在第一流体输入件和第一主体或者第二流体输入件和第一主体之间的间距相应于颗粒状材料的粒度的至少10 倍、优选20倍，其中，作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。如果第一流体输入件和第二流体输入件由不同的元件、例如环形元件构成，那么这些元件彼此间优选同样具有如下间距，所述间距至少相当于颗粒状材料的粒度的10倍、优选20倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。
27.在本实用新型的另一实施方式中，第一流体输入件和第二流体输入件至外壁具有间距，其中在第一流体输入件和外壁之间的间距或者在第二流体输入件和外壁之间的间距最高相当于颗粒状材料的粒度的120倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小 (d
p50
)。同样地，第一流体输入件和第二流体输入件相对于第一主体具有间距，其中，在第一流体输入件和第一主体或第二流体输入件和第一主体之间的间距最高相应于颗粒状材料的粒度的120倍，其中，作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。如果第一流体输入件和第二流体输入件由不同的元件、例如环形元件构成，那么这些元件彼此优选同样具有间距，所述间距最高对应于颗粒状材料的粒度的120倍，其中作为粒度使用所
有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。
28.在本实用新型的另一实施方式中，第一流体输入件和第二流体输入件至外壁具有间距，其中在第一流体输入件和外壁之间的间距或者在第二流体输入件和外壁之间的间距相应于颗粒状材料的粒度的 80倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。同样地，第一流体输入件和第二流体输入件至第一主体具有间距，其中，在第一流体输入件与第一主体或者第二流体输入件与第一主体之间的间距相应于颗粒状材料的粒度的80倍，其中，作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。如果第一流体输入件和第二流体输入件由不同的元件、例如环形元件构成，那么这些元件彼此优选同样具有间距，该间距相当于颗粒状材料的粒度的80倍，其中作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。
29.在本实用新型的另一个实施方式中，流动装置具有第三流体输入件，其中第三流体输入件优选布置在中间区域的中间(中点
±
10％)。
30.在本实用新型的另一实施方式中，在进料区域中，第一主体具有锥形形状，其中尖端向上指向。这实现了颗粒状材料的良好分布，并且在第一主体上不会形成颗粒状材料的积聚。
31.在本实用新型的另一实施方式中，在进料区域中第一主体的尖端具有到材料供给装置的间距，其中，尖端和材料供给装置之间的间距相当于颗粒状材料的粒度的50倍至300倍，其中，作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。尖端和材料供给装置之间的间距优选相当于颗粒状材料的粒度的200倍。
32.在本实用新型的另一实施方式中，第一流体输入件和第二流体输入件旋转对称地、尤其是环形地或多边形地构造，特别优选以具有不同直径的多个同心的环的形式构造。
33.在另一替代实施方式中，流体输入件螺旋形地构造。优选地，所述螺旋形的流体输入件具有倾斜，其中优选地，外侧高于内侧，此外，在所述螺旋形的流体输入件的情况下，螺旋的不同区域之间的间距相应于颗粒状材料的粒度的50至100倍，特别优选地80倍，其中，作为粒度使用所有颗粒的50％小于该粒度的大小(d
p50
)。
34.在本实用新型的另一个实施方式中，流动装置具有通向第一流体输入件并通向第二流体输入件的流体供给装置，其中，流体供给装置设置在第一主体中。通过流体供给装置，从外部供给的流体到达流体输入件，并因此到达流动装置的内部。
35.在本实用新型的另一实施方式中，第一主体在进料区域中以承载的方式与外壁连接。因此，第一主体实际上以悬置的方式布置在内部。优点是，在进料区域中颗粒状材料的流动是不规则的，但在下部区域中则不再受到承载结构的干扰。
36.在本实用新型的另一实施方式中，第一主体在输出区域中与外壁连接。特别地，第一主体由此被支撑。特别优选地，第一主体在进料区域中以承载的方式连接到外壁，并且在输出区域中连接到外壁。由此，在中间区域中以对流动的最小干扰实现最佳的固定。
37.在本实用新型的另一个实施方式中，流体供给装置部分地设置在进料区域中的第一主体和外壁之间的连接件中。
38.在本实用新型的另一个实施方案中，流动装置是一种干燥装置。
39.在本实用新型的另一实施方式中，第一主体也可以更复杂地构造。例如，第一主体可以由三个管状子主体构成，它们彼此相连并且关于对称轴线对称地构造。
40.在运行中，优选调节颗粒状材料的体积流量，使得内部体积与体积流量的比例在2至25之间，优选在3至20之间，特别优选为 18。这意味着为颗粒状材料调节2至25，优选3至20，特别优选18h 的平均停留时间。
附图说明
41.下面借助于在附图中示出的实施例详细阐述根据本实用新型的流动装置。
42.图1示出了第一示例性纵剖面
43.图2示出了第一示例性横截面
44.图3示出了第二示例性横截面
45.图4示出了第二示例性纵剖面
具体实施方式
46.示例性的实施方式是示意性的并且不是按照比例的，并且仅用于说明根据本实用新型的构思。
47.在图1中示出了流动装置10的第一示例性纵剖面。流动装置10 具有布置在上方的进料区域20、布置在其下方的中间区域30和布置在最下方的输出区域40。材料供给装置130通入到进料区域20中，通过该材料供给装置可以供给颗粒状材料。然后，颗粒状材料流淌穿过流动装置10，然后可以通过通到输出区域40的材料提取装置140 再次被移除。流动装置10具有第一对称轴线60。第一主体70具有第二对称轴线，该第二对称轴线与第一对称轴线60相同，该第一主体通过在进料区域20中的承载的连接件120与流动装置10的外壁 50连接并且因此被机械地保持。第一流体输入件80和第二流体输入件90布置在第一主体70上。在进料区域20中，第一主体70具有锥形的尖端100，从而将颗粒状材料可靠地导入到中间区域30中，所述颗粒状材料从材料供给装置130引入到流动装置10中。锥形尖端 100在尖端处具有20
°
至120
°
的角度，优选40
°
的角度。同样，输出区域40可具有10
°
至60
°
的角度，优选为45
°
的角度。
48.为了能够将流体导入流动装置10内部，流动装置10具有流体供给装置110。通过流体供给装置110，流体通过承载的连接件120 和第一主体70被导入两个流体输入件80、90中，并在那里通过流体出口被导入流动装置10的内部，所述流体出口有利地布置在两个流体输入件80、90的下侧。
49.在图2和图3中示出了沿图1中的a-a的两个不同的可能的示例性横截面。
50.图2示出了外壁50的圆形横截面和第一主体70的圆形横截面。在所示示例中，第一流体输入件80由两个环形部件和四个支柱组成。这两个环形部件以及优选地这些支柱在下侧具有流体出口。
51.在图3中示出了替代的第二横截面。如在示出的第一示例中，外壁50和第一主体70具有圆形横截面。与第一示例不同，第一流体输入件80以六边形形状实施，由此简化第一流体输入件80的制造。
52.图4中示出的第二示例性纵剖面与图1中示出的第一示例性纵剖面的不同之处在于，两个流体输入件80、90具有倾斜。由此，通过从上面出现的颗粒状材料引起的力更好地导出到第一主体70中。
53.附图标记说明
54.10
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流动装置
55.20
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进料区域
56.30
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中间区域
57.40
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输出区域
58.50
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外壁
59.60
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第一对称轴线
60.70
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第一主体
61.80
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第一流体输入件
62.90
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第二流体输入件
63.100
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锥形尖端
64.110
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流体供给装置
65.120
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承载的连接件
66.130
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材料供给装置
67.140
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材料提取装置。