Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anschwemmung und Dosierung von abrasiven Filterhilfsmitteln, insbesondere zur Anschwemmfiltration viskoser Medien.
Zur Dosierung von Filterhilfsmitteln bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Bier, werden in der Regel Membrandosierpumpen mit stufenlos regulierbarer Zugabemenge eingesetzt. In einem Behälter sorgt ein langsam laufendes, sehr wirksames Rührwerk für die gründliche Durchmischung des Filterhilfsmittels mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser. Die so erhaltene Suspension kann sowohl als Anschwemmung als auch als Dosierung während der Filtration dienen. Eine automatische Dosieranlage der genannten Art ist aus der DT-OS Nr. 2 150 549 bekannt. Darin wird eine Anlage aus mehreren Dosiergeräten beschrieben, die zum Einsatz in der Bierfiltration geeignet ist.
Solche Dosiereinrichtungen der genannten Art sind zum Einsatz bei der direkten Filtration von hochviskosen Medien, wie beispielsweise Acetatcellulose ungeeignet. Die Filtration hochviskoser Lösungen kann erfolgreich vorzugsweise mit Quarzsand durchgeführt werden. Hierzu ist jedoch eine starke Verdünnung von viskosen Lösungen erforderlich, um diese pumpfähig zu machen.
Acetatcellulose zum Verspinnen oder zur Herstellung von Folien besteht aus einer Suspension von 1#30 % Celluloseacetat in einem organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Aceton. Wird die Suspension weiter mit Lösungsmittel verdünnt, wie es bisher üblich war, muss anschliessend an die Anschwemmung, vor der eigentlichen Filtration, das verdünnte Medium verdrängt und eventuell wieder aufkonzentriert werden. Eine Aufkonzentrierung ist jedoch kostspielig, sowohl bezüglich der Energiekosten als auch der teuren Lösungsmittel, bei welchen durch die leichte Flüchtigkeit Verluste auftreten. Auch bilden flüchtige Lösungsmittel eine Belastung für die Umwelt.
Ein weiterer Nachteil bei der Behandlung viskoser Lösungen ist die Alterung, die bei Erhöhung der Temperatur beschleunigt wird. So tritt bei der Aufkonzentrierung beispielsweise einer Polyacrylnitril-Dimethyl4ormamid-Lösung neben der irreversiblen Alterung eine störende Verfärbung auf. Die Anschwemmung bei der erforderlichen Weiterverarbeitungskonzentration ist wegen der hohen Viskositäten auch mit Zentrifugalpumpen nicht möglich. Volumetrische Pumpen dagegen, welche zur Förderung geeignet wären, zerstören den als Filterhilfsmittel verwendeten Sand und werden selbst zerstört, wenn Sand zwischen die mechanisch bewegten Teile der Pumpe eindringt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen zur Dosierung und Anschwemmung von in hochviskosen Lösungen suspendierten Filterhilfsmitteln auf Druckscheibenfilter.
Diese Aufgabe wird nach Patentanspruch I durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Förderung abwechselnd durch Schwerkraft und Druckgas erfolgt, sowie eine Vorrichtung nach Patentanspruch II, die dadurch gekennzeichnet ist, dass drei oder mehrere Behälter übereinander durch Ventile miteinander verbunden angeordnet sind.
Das Verfahren und die Vorrichtung sollen am Beispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden.
Der Behälter 1 ist über dem Behälter 1' und letzterer über Behälter 1" angeordnet. Die Kesselwand 2, 2,',2" ist im oberen Teil zylindrisch und im unteren Teil konisch ausgebildet. Der zylindrische Teil der Kesselwand 2, 2', 2" ist von einem Doppelmantel 3, 3', 3" für Heizmedium ausgestattet. Im oberen Teil des Kessels 1 sind ein Zulauf 4 für Klarfiltrat und ein Gasanschluss 5 vorgesehen, welcher mit einer drucklosen Inertgasquelle verbunden ist. Das Rührwerk 7 kann senkrecht oder schräg angebracht sein. Der Ausgang des Kessels 1 und der Eingang zu Kessel 1' sind durch ein Ventil 6, welches als Schieber ausgebildet sein kann, verbunden. Im oberen Teil des Behälters 1' ist der Gasanschluss 8 über das Ventil 9 und die Leitung 10 mit dem oberen Teil des Behälters 1 verbunden.
Eine Druckausgleichsleitung besteht aus den Leitungsstücken 11 und 12, in welche das Absperrventil 13 eingebaut ist. Die Leitung 11 führt in den Dom des Behälters 1". Die Auslassöffnung des Behälters 1' ist mit der Eingangsöffnung durch das Abschlussorgan 6' mit dem Behälter 1" verbunden, welcher im Apex des Konus ein gleiches Anschlussorgan 6" aufweist. Die Dome der Behälter 1' und 1" sind noch durch eine unabhängige Druckleitung verbunden, welche aus den Leitungsstücken 14, 15 und 17 besteht. Zwischen der Gaszufuhrleitung 18 und dem Behälter 1' ist das Ventil 19 installiert. Das Ventil 20 ist zwischen dem Leitungstück 15 und 17 eingebaut. Die Leitung 21 führt zu einem Zentrifugalreinigungsfilter 22. Eine Leitung 23 verbindet den Klarfiltratraum des Filters 22 mit dem Behälter 1. Die Dosieröffnung 24 führt in den Behälter 1.
Eine Leitung 25 bildet die Verbindung zur Inertgas-Drucküberlagerung.
Es wird davon ausgegangen, dass vor dem Anfahren der erfindungsgemässen Vorrichtung allle Ventile geschlossen sind.
Im Betrieb wird der Behälter 1 mit beispielsweise 10-30%iger Acetatcelluloselösung über einen Anschluss 24 so befüllt, dass noch ein genügender Gasraum im Dom des Behälters 1 vorhanden ist. Die Lösung wird über den Gasanschluss 5 mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff, von Atmosphärendruck bis maximal 1 bar überlagert. Das Rührwerk 7 wird in Bewegung gesetzt und beispielsweise gereinigter Quarzsand von 50 bis 250 Mikron über Anschluss 24 zugegeben und mit der viskosen Lösung homogenisiert. Durch Öffnen des Ventils 9 wird der Behälter 1' entlüftet, so dass gleicher Gasdruck im Behälter 1 und 1' herrscht. Darauf wird das Rührwerk 7' eingeschaltet und das Ventil 6 geöffnet.
Der Inhalt des Behälters 1 fliesst nun allein durch die Schwerkraft in den Behälter 1'.Nachdem sich die Filterhilfsmittelsuspension im Behälter 1' befindet, werden die Ventile 6 und 9 geschlossen und Behälter 1 ist zur Aufnahme einer weiteren Charge bereit. Das Rührwerk 7' soll ein allmähliches Absetzen des Filterhilfsmittels verhindern und die Suspension in homogenem Zustand halten. Nun wird Inertgas mit einem Druck bis zu 10 bar über die Druckleitung 18, das nun geöffnete Ventil 19 auf den Behälter 1' gegeben.
Danach wird das Ventil 20 geöffnet, wodurch auch im Behälter 1" der gleiche Druck über die Zuleitung 15, das Ventil 20 und das Leitungsteilstück 17 aufgebaut wird. Herrscht nun gleicher Druck im Behälter 1' und 1" kann das Ventil 6' drucklos geöffnet werden, und die Suspension fliesst allein durch die Schwerkraft von Behälter 1' in den Behälter 1". Auch hier erfüllt das Rührwerk 7" die Aufgabe, die Filterhilfsmittelsuspension homogen zu halten. Nachdem sich der Inhalt aus Behälter 1' in Behälter 1" befindet, werden die Ventile 6' und 19 geschlossen und Ventil 9 geöffnet. Damit wird der Behälter 1' drucklos und ist zur Aufnahme der nächsten Charge bereit.
Da der Behälter 1" noch unter Druck steht, kann durch Öffnen des Ventils 6" und Aufrechterhalten des Gasdruckes auf Leitung 18 die Suspension im Behälter 1" über die Leitung 21 mittels Gasdruck auf das Filter 22 gefördert werden. Zur einwandfreien Filtration ist zunächst eine gleichmässig aufgebaute Anschwemmschicht erforderlich. Diese wird durch konstanten Druck und damit konstanten Fluss auf den Filter erzielt. Das Filterhilfsmittel lagert sich auf den Geweben des Filters ab und bildet die gewünschte Anschwemmschicht. Das Klarfiltrat entweicht über die Hohlwelle des Filters und kann über die Leitung 23 zur Aufbereitung einer weiteren Anschwemm- oder Dosiercharge sowie zur Zirkulation verwendet werden. Nun ist das Filter zur Filtration mittels Acetatcellulose bereit. Der Trüblauf kann über die Zulaufleitung 26 und Leitung 21 in das Filter eintreten.
Der Klarlauf wird aus Leitung 23 über eine Anschlussleitung 27 zur weiteren Verwendung entnommen. Die dazu erforderlichen Ventile wurden der Übersicht wegen weggelassen.
Mindestens 3 Gefässe sind erforderlich, um ein kontinuierliches Arbeiten mit dem Filter für einen gewählten Zyklus zu gewährleisten. Dabei sind die gleichgrossen Behälter so zu dimensionieren, dass der Inhalt eines Behälters sowohl für eine Anschwemmung als auch für eine etwas notwendige oder gewünschte Zudosierung während eines Filtrationszyklus ausreicht.
Zusammenfassend sind als wesentliche Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung zu nennen, die vollständig geschlossene Fahrweise, damit keine Lösungsmittelverluste, keine Umweltverschmutzung, kein Verschleiss an mechanisch bewegten Pumpenteilen.
The invention relates to a method and a device for precoat and metering of abrasive filter aids, in particular for precoat filtration of viscous media.
For the metering of filter aids in the precoat filtration of liquids such as beer, diaphragm metering pumps with infinitely variable addition quantities are usually used. A slow-running, very effective agitator in a container ensures that the filter aid is thoroughly mixed with a liquid, for example water. The suspension obtained in this way can serve both as a precoat and as a metering device during the filtration. An automatic dosing system of the type mentioned is known from DT-OS No. 2,150,549. It describes a system made up of several metering devices that is suitable for use in beer filtration.
Such metering devices of the type mentioned are unsuitable for use in the direct filtration of highly viscous media such as, for example, acetate cellulose. The filtration of highly viscous solutions can be carried out successfully, preferably with quartz sand. However, this requires a strong dilution of viscous solutions in order to make them pumpable.
Acetate cellulose for spinning or for the production of films consists of a suspension of 1% 30% cellulose acetate in an organic solvent such as acetone. If the suspension is further diluted with solvent, as was customary up to now, the diluted medium must be displaced and possibly concentrated again after the precoat, before the actual filtration. However, a concentration is expensive, both in terms of energy costs and the expensive solvents, in which there are losses due to the easy volatility. Volatile solvents are also harmful to the environment.
Another disadvantage of treating viscous solutions is aging, which is accelerated when the temperature is increased. For example, when a polyacrylonitrile-dimethylormamide solution is concentrated, in addition to irreversible aging, a disruptive discoloration occurs. The precoat at the required further processing concentration is not possible even with centrifugal pumps because of the high viscosities. Volumetric pumps, on the other hand, which would be suitable for conveying, destroy the sand used as a filter aid and are themselves destroyed when sand penetrates between the mechanically moving parts of the pump.
The object of the invention is to create a method and a device for metering and depositing filter aids suspended in highly viscous solutions on pressure disk filters.
This object is achieved according to claim I by a method which is characterized in that the conveyance takes place alternately by gravity and pressurized gas, as well as a device according to claim II, which is characterized in that three or more containers are arranged one above the other connected to one another by valves .
The method and the device will be described in more detail using the example using a drawing.
The container 1 is arranged above the container 1 'and the latter above the container 1 ". The boiler wall 2, 2,', 2" is cylindrical in the upper part and conical in the lower part. The cylindrical part of the boiler wall 2, 2 ', 2 "is equipped with a double jacket 3, 3', 3" for heating medium. In the upper part of the boiler 1, an inlet 4 for clear filtrate and a gas connection 5 are provided, which is connected to a pressureless inert gas source. The agitator 7 can be mounted vertically or at an angle. The output of the boiler 1 and the input to the boiler 1 'are connected by a valve 6, which can be designed as a slide. In the upper part of the container 1 ′, the gas connection 8 is connected to the upper part of the container 1 via the valve 9 and the line 10.
A pressure equalization line consists of the line sections 11 and 12 in which the shut-off valve 13 is installed. The line 11 leads into the dome of the container 1 ". The outlet opening of the container 1 'is connected to the inlet opening through the closing element 6' with the container 1", which has an identical connecting element 6 "in the apex of the cone. The dome of the container 1 'and 1 "are also connected by an independent pressure line, which consists of the line pieces 14, 15 and 17. The valve 19 is installed between the gas supply line 18 and the container 1 '. The valve 20 is installed between the line piece 15 and 17. The line 21 leads to a centrifugal cleaning filter 22. A line 23 connects the clear filtrate space of the filter 22 to the container 1. The metering opening 24 leads into the container 1.
A line 25 forms the connection to the inert gas pressure overlay.
It is assumed that all valves are closed before the device according to the invention is started up.
During operation, the container 1 is filled with, for example, 10-30% acetate cellulose solution via a connection 24 in such a way that there is still a sufficient gas space in the dome of the container 1. The solution is overlaid with inert gas, for example nitrogen, at atmospheric pressure up to a maximum of 1 bar via the gas connection 5. The agitator 7 is set in motion and, for example, cleaned quartz sand from 50 to 250 microns is added via connection 24 and homogenized with the viscous solution. By opening the valve 9, the container 1 'is vented so that the same gas pressure prevails in the container 1 and 1'. The agitator 7 'is then switched on and the valve 6 is opened.
The contents of the container 1 now flow into the container 1 'solely by gravity. After the filter aid suspension is in the container 1', the valves 6 and 9 are closed and the container 1 is ready to receive another batch. The agitator 7 'is intended to prevent the filter aid from gradually settling and to keep the suspension in a homogeneous state. Inert gas at a pressure of up to 10 bar is now applied to the container 1 'via the pressure line 18 and the valve 19, which is now open.
Thereafter, the valve 20 is opened, whereby the same pressure is built up in the container 1 "via the supply line 15, the valve 20 and the line section 17. If the pressure in the container 1 'and 1" is the same, the valve 6' can be opened without pressure , and the suspension flows from container 1 'into container 1 ″ solely by gravity. Here, too, the agitator 7 ″ fulfills the task of keeping the filter aid suspension homogeneous. After the contents of container 1 'are in container 1 ", valves 6' and 19 are closed and valve 9 is opened. This means that container 1 'is depressurized and is ready to receive the next batch.
Since the container 1 ″ is still under pressure, the suspension in the container 1 ″ can be conveyed to the filter 22 via the line 21 by means of gas pressure by opening the valve 6 ″ and maintaining the gas pressure on the line 18 This is achieved by constant pressure and thus constant flow on the filter. The filter aid is deposited on the fabric of the filter and forms the desired precoat. The clear filtrate escapes through the hollow shaft of the filter and can be processed via line 23 The filter is now ready for filtration with acetate cellulose. The cloudy flow can enter the filter via the feed line 26 and line 21.
The clear runoff is removed from line 23 via a connection line 27 for further use. The valves required for this have been omitted for the sake of clarity.
At least 3 vessels are required to ensure that the filter can be used continuously for a selected cycle. The containers of the same size are to be dimensioned in such a way that the contents of a container are sufficient both for an alluvial layer and for a somewhat necessary or desired metering during a filtration cycle.
In summary, the main advantages of the method and the device according to the invention are the completely closed mode of operation, thus no loss of solvent, no environmental pollution, and no wear and tear on mechanically moving pump parts.