Verfahren zur Behandlung von chemischen Stoffen in Scheibeufiltern mit auf einer drehbaren Achse angeordneten Filterelementen
Zwischenprodukte, besonders für die Farbstoffgewinnung, werden fast ausschliesslich in Filterpressen behandelt, nach der Filtration aus diesen entnommen und dann in gesonderten Behältern unter Zugabe einer Flüssigkeit, wie Wasser, Säure, Lauge, Lösungsmittel, usw. weiterverarbeitet. Anschliessend kommen sie bzw. neu aus einer Reaktion hervorgegangenen Stoffe in einer Trübe wieder in die Filterpresse, um darin von der Flüssigkeit getrennt zu werden. Diese Arbeitsmethode ist umständlich, erfordert viel Handarbeit und Zeit. Für manche Stoffe ist sie auch höchst fragwürdig, falls diese Stoffe nicht mit Luft in Berührung kommen dürfen.
Zur Vermeidung der genannten Unzulänglichkeiten schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, welches darin besteht, dass die abfiltrierten Rückstände im Filter selbst weiteren, der Filtration nachfolgenden Behandlungen unterworfen werden, wobei diese Behandlungen durch Rotation der Filterelemente unterstützt werden. Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht aus einem Scheibenfilter mit rotierbaren Filterelementen, dessen Gehäuse mit einer Anzahl von Gefässen für Behandlungsflüssigkeiten über durch Ventile steuerbare Leitungen in Verbindung steht.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Die Anlage besteht aus einem Scheibenfilter mit drehbarer Achse, bei welchem es möglich ist, die Rückstände von den Filterflächen durch Rotation abzuwerfen. Durch Stutzen B wird zuerst die unfiltrierte Lösung eingepumpt und filtriert. Durch Stutzen A verlässt das Filtrat den Filter und kann durch geeignete Umstellung der Ventile 1-14 in jedes beliebige der Gefässe a-d geführt werden. Durch Umstellen der Ventile kann nun z. B.
Waschflüssigkeit (ebenfalls aus einem beliebigen Gefäss) in den Filter gedrückt werden, wobei der Wascheffekt dadurch erhöht wird, dass, nachdem die Waschflüssigkeit den Filter aufgefüllt hat, die Elemente in Rotation gesetzt werden.
Mit Hilfe der Pumpe P kann die Waschflüssigkeit beliebig lange durch die Filterelemente im Kreislauf zirkuliert werden - wobei diese Zirkulation bei rotierenden oder stehenden Filterelementen erfolgen kann.
Wenn z. B. nach Zeichnung im Gefäss b die Waschflüssigkeit angefüllt ist, so werden zum Waschen die Ventile 3, 4, 9, 10 und 14 geöffnet. Die Flüssigkeit zirkuliert nun durch den Filterkuchen, welcher, wie erwähnt, durch periodisches Ein- und Ausschalten des Motors auf dem Filter, zur Erhöhung des Wascheffektes, von den Filterelementen gelöst und aufgeschlämmt werden kann. Nach Beendigung des Waschens wird der Filter mit derjenigen Flüssigkeit angefüllt, in welcher die Rückstände auf gesdilämmt und aus dem Filter ausgetragen werden sollen. Ist dies z. B. die Flüssigkeit im Behälter c, so werden die Ventile 5, 6, 9, 10 und 14 geöffnet. Nun wird der Filter mit Flüssigkeit aus Behälter c gefüllt und rotiert.
Nachdem gleichmässige Aufschlämmung vorhanden ist, werden Ventile 6 und 14 geschlossen und die Aufschlämmung entweder durch Rückwärtsdrehung der Pumpe P oder mit Druckluft in den Behälter c - oder aber in einen anderen Behälter - gedrückt. Der Filter ist nun wieder für die nächste Operation bereit. Er kann entweder für Wiederholung der Filtration mit dem gleichen Produkt oder aber für die nächstfolgende Stufe gebraucht werden.
Soll der trockene oder halbtrockene Rückstand aus dem Filter entfernt werden, so werden nach beendigter Filtration die Hauptventile A und B ge schlossen, die Elemente rotiert und gleichzeitig Luft durch H in die Düse J und durch G in den Injektor gegeben. Die Rückstände werden durch diese Luftströmungen erfasst und durch E aus dem Filter entladen. Die Stutzen D und C können für die Trocknung der Rückstände mit Warmluft oder Vakuum verwendet werden. Durch das Ventil 12 kann der Filter im untersten Punkt durch Ausdrücken entleert werden.
Wie schon erwähnt, eignet sich das beschriebene Verfahren beispielsweise ausgezeichnet für die Herstellung von künstlichen Farbstoffen. Zwischenprodukte wie Diazoverbindungen, usw., können nach dem Verfahren filtriert und gereinigt werden, ohne durch die umständliche Filterpresse zu gehen. Die anschliessende Kupplung und Fällung wird in einem der beschriebenen Zwischengefässe a-d durchgeführt und nachträglich wieder im Filter filtriert. Es kann jedoch auch direkt im Filter selbst gekuppelt und gefällt werden. Die ganze Herstellung eines Farbstoffes kann also bis zur Endstufe, d. h. bis zur letzten Filtration, ohne jegliche Handarbeit durchgeführt werden, nur durch Betätigen von Ventilen und Schaltern. Diese Betätigungen können ohne Mühe, z.
B. mit pneumatischen oder elektrischen Antrieben, erfolgen, so dass der ganze Fabrikationsablauf ferngesteuert und automatisiert werden kann.
Die beschriebene Anlage zur Durchführung des genannten Verfahrens kann, wie schon oben erwähnt, auch zum rationellen Auswaschen und Extrahieren von Produkten angewandt werden. Bei Verwendung einer ganzen Anzahl von angeschlossenen Gefässen ist es nun auch möglich, Rückstände in einer Art Gegenstromprinzip auszuwaschen oder zu extrahieren.
Wenn als Funktion 1 das zu extrahierende Produkt aus Kessel a auf die Filterflächen gegeben wird, kann der Extrakt, d. h. das Filtrat 1, in Kessel b gepumpt werden. Aus Kessel b wird dieser konzentrierteste Extrakt (oder Waschflüssigkeit) zur Weiterverarbeitung weggeleitet.
Als Funktion 2 wird die zweite Extraktion aus Kessel c durchgeführt und das Filtrat in Kessel b gegeben und zur ersten Extraktion verwendet. Die dritte Extraktion aus Kessel d mit dem frischesten Lösungsmittel wird in Kessel c gepumpt und Kessel d mit frischem Lösungsmittel angefüllt. Nun wird der Rückstand, welcher z. B. dreimal (zuletzt mit dem reinsten Lösungsmittel) extrahiert worden ist, d. h. durch Abschleudern aus dem Filter entfernt und frisch gefüllt. Der frische Rückstand wird nun wieder in obiger Reihenfolge, d. h. b, c, d, extrahiert wobei jede Extraktion mit dem jeweils reineren Lösungsmittel erfolgt. Wie schon oben erwähnt, kann das eigentliche Extrahieren oder Auswaschen bei stehenden oder rotierenden Filterelementen erfolgen, wobei gleichzeitig ein Umpumpen des Lösungsmittels in den jeweiligen Behälter erfolgen kann.
Das Entfernen eines Lösungsmittels aus dem Filter kann entweder durch Auspumpen oder Ausdrükken erfolgen - oder aber durch Nachdrücken des nächstfolgenden Lösungsmittels. Zum selektiven Auswaschen, wie dies beispielsweise bei chromatographischen Trennungen erfolgt, können auch verschiedene Lösungsmittel verwendet werden, welches eines nach dem anderen in obiger Reihenfolge angewandt wird.
Process for the treatment of chemical substances in disc filters with filter elements arranged on a rotatable axis
Intermediate products, especially for dye production, are treated almost exclusively in filter presses, removed from them after filtration and then processed further in separate containers with the addition of a liquid such as water, acid, alkali, solvent, etc. Then they or new substances resulting from a reaction come back into the filter press in a pulp, in order to be separated from the liquid. This working method is cumbersome, requires a lot of manual labor and time. For some substances it is also highly questionable if these substances are not allowed to come into contact with air.
To avoid the above-mentioned inadequacies, the invention proposes a method which consists in subjecting the filtered residues in the filter itself to further treatments following the filtration, these treatments being supported by rotation of the filter elements. The device for carrying out this method consists of a disc filter with rotatable filter elements, the housing of which is connected to a number of vessels for treatment liquids via lines that can be controlled by valves.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment for carrying out the method according to the invention. The system consists of a disc filter with a rotatable axis, with which it is possible to throw off the residues from the filter surfaces by rotation. The unfiltered solution is first pumped in through port B and filtered. The filtrate leaves the filter through port A and can be fed into any of the vessels a-d by appropriately adjusting the valves 1-14. By switching the valves, z. B.
Washing liquid (also from any vessel) can be pressed into the filter, the washing effect being increased by the fact that, after the washing liquid has filled the filter, the elements are set in rotation.
With the help of the pump P, the washing liquid can be circulated through the filter elements in the circuit as long as desired - this circulation can take place with rotating or stationary filter elements.
If z. B. the washing liquid is filled in the vessel b according to the drawing, the valves 3, 4, 9, 10 and 14 are opened for washing. The liquid now circulates through the filter cake, which, as mentioned, can be loosened and suspended by the filter elements by periodically switching the motor on and off to increase the washing effect. After washing is complete, the filter is filled with the liquid in which the residues are to be removed and discharged from the filter. Is this z. B. the liquid in container c, the valves 5, 6, 9, 10 and 14 are opened. Now the filter is filled with liquid from container c and rotated.
After the slurry is uniform, valves 6 and 14 are closed and the slurry is pressed into container c - or into another container - either by rotating the pump P backwards or with compressed air. The filter is now ready for the next operation. It can either be used to repeat the filtration with the same product or for the next step.
If the dry or semi-dry residue is to be removed from the filter, the main valves A and B are closed after the filtration, the elements are rotated and air is simultaneously fed through H into nozzle J and through G into the injector. The residues are captured by these air currents and discharged from the filter by E. The nozzles D and C can be used for drying the residues with warm air or vacuum. The filter can be emptied at the lowest point through the valve 12 by squeezing it out.
As already mentioned, the process described is, for example, excellently suited for the production of artificial colors. Intermediate products such as diazo compounds, etc., can be filtered and purified using the process without going through the cumbersome filter press. The subsequent coupling and precipitation is carried out in one of the intermediate vessels described a-d and subsequently filtered again in the filter. However, it can also be coupled and felled directly in the filter itself. The whole production of a dye can be carried out up to the final stage, i.e. H. up to the last filtration, without any manual work, only by operating valves and switches. These operations can be carried out easily, e.g.
B. with pneumatic or electric drives, so that the entire production process can be remotely controlled and automated.
As already mentioned above, the system described for carrying out the process mentioned can also be used for the efficient washing and extraction of products. When using a large number of connected vessels, it is now also possible to wash out or extract residues in a kind of countercurrent principle.
If, as function 1, the product to be extracted from tank a is added to the filter surfaces, the extract, i.e. H. the filtrate 1, pumped into kettle b. This concentrated extract (or washing liquid) is diverted from vessel b for further processing.
As function 2, the second extraction from kettle c is carried out and the filtrate is added to kettle b and used for the first extraction. The third extraction from kettle d with the freshest solvent is pumped into kettle c and kettle d is filled with fresh solvent. Now the residue, which z. B. has been extracted three times (last with the purest solvent), d. H. removed from the filter by centrifuging and freshly filled. The fresh residue is now again in the above order, i.e. H. b, c, d, extracted, each extraction being carried out with the purer solvent in each case. As already mentioned above, the actual extraction or washing out can take place with stationary or rotating filter elements, it being possible at the same time to pump the solvent into the respective container.
A solvent can be removed from the filter either by pumping it out or squeezing it out - or by pressing in the next following solvent. Various solvents can also be used for selective washing, as is done, for example, in chromatographic separations, which are applied one after the other in the above order.