CS255655B1

CS255655B1 - A method for continuously filtering suspensions and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS255655B1
Application number: CS862132A
Authority: CS
Inventors: Jiri Medek; Zuzana Weishauptova
Original assignee: Jiri Medek; Zuzana Weishauptova
Priority date: 1986-03-26
Filing date: 1986-03-26
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS213286A1

Abstract

Způsob nepřetržité filtrace suspenzí s obtížně snímatelným filtračním koláčem, zejména roztavené černouhelné smoly, je založen na tom, že suspenze se filtruje filtračním materiálem přetlakem 0,1 až 0,2 MPa, přičemž filtrační materiál, výhodně filtrační papír, ve formě pásu se kontinuálně obměňuje. Zařízení k provádění filtrace je uspořádáno tak, že sestává z hermeticky uzavřené soustavy tvořené přetlakovou skříní, zásobníkem a jímkou upotřebeného filtračního materiálu, zásobník a jímka jsou s přetlakovou skříní spojeny přes uzavíratelné klapky, v přetlakové skříni je umístěn filtrační buben dělený na sekce ústící do duté osy, jejíž horní část je opatřena pevnou clonou, pod kterou je umístěn pomocný kanál, k filtračnímu bubnu je vyveden přívod suspenze, do přetlakové skříně je zaústěn přívod plynu, zásobník je opatřen osou pro uložení kotouče filtrovaného materiálu, v přetlakové skříni jsou uloženy rotační válce pro posuv filtračního materiálu ze zásobníku přes obvod filtračního bubnu do jímky, výhodně jsou před uzavíratelnou klapkou zásobníku a před uzavíratelnou klapkou jímky ve směru posuvu filtračního materiálu upraveny odstřihovače a do dráhy tvořené rotačními válci je vložen napínací válec k vytvoření zásoby filtračního materiálu.The method of continuous filtration of suspensions with a difficult-to-remove filter cake, especially molten coal pitch, is based on the suspension being filtered through a filter material at an overpressure of 0.1 to 0.2 MPa, whereby the filter material, preferably filter paper, in the form of a strip is continuously changed. The device for performing filtration is arranged so that it consists of a hermetically sealed system formed by a pressure box, a reservoir and a sump of used filter material, the reservoir and sump are connected to the pressure box via closable flaps, a filter drum is placed in the pressure box, divided into sections opening into a hollow axis, the upper part of which is provided with a fixed screen, under which an auxiliary channel is placed, a suspension supply is led to the filter drum, a gas supply is connected to the pressure box, the reservoir is provided with an axis for accommodating a disk of filtered material, rotary cylinders are placed in the pressure box for moving the filter material from the reservoir over the circumference of the filter drum into the sump, preferably, cutters are arranged in front of the closable flap of the reservoir and in front of the closable flap of the sump in the direction of movement of the filter material, and a tensioning roller is inserted into the path formed by the rotary cylinders to create a supply filter material.

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení na nepřetržitou filtraci suspenzi s obtížné snímatelným filtračním koláčem, zejména černouhelné smoly, a řeší problém jednoduché technologie a zlepšení pracovního prostředí.The invention relates to a method and apparatus for continuously filtering a slurry with a difficult removable filter cake, in particular hard coal pitch, and solves the problem of simple technology and improved working environment.

Stávající zařízení na filtraci viskozních suspenzí jsou převážně vybavena bud stacionárním filtrem^v podobě kovových nebo keramických filtračních svíček nebo sít přiměřené hustoty, nebo pohyblivým filtrem v podobě nekonečných nebo omezených filtračních pásů.Existing devices for filtering viscous suspensions are predominantly equipped with either a stationary filter in the form of metal or ceramic filter cartridges or screens of adequate density, or a movable filter in the form of endless or limited filter bands.

Ve všech případech se požadované ostrosti dělení dosahuje až po vzniku dostatečně účinného filtračního koláče, jehož tlouštka však s délkou doby filtrace narůstá, čímž se sice dále zvyšuje ostrost dělení, často již nad nutnou mez, avšak současně stoupá hydrodynamický odpor filtru a klesá jeho propustnost. Pro udržení stejné rychlosti filtrace je proto třeba zvyšovat tlak nad filtrem. Po dosažení určitého přetlaku je další zvyšová ní tlaku již technicky i ekonomicky nevýhodné a proto je nutné odstraňovat filtrační koláč bud jeho snímáním s filtru nebo jeho vynášením na filtračním pásu do odpadu mimo filtrační zařízení.In all cases, the desired sharpness of the separation is achieved only after the formation of a sufficiently efficient filter cake, the thickness of which, however, increases with the length of filtration, thus increasing the sharpness of the separation, often above the necessary limit. To maintain the same filtration rate, it is therefore necessary to increase the pressure above the filter. After a certain overpressure has been achieved, further pressure build-up is already technically and economically disadvantageous and it is therefore necessary to remove the filter cake either by removing it from the filter or by discharging it onto the filter belt to waste outside the filter device.

Je známo, že pro další zpracování černouhelné smoly na smolný koks s usměrněnou lamelární strukturou je třeba provést její předkarbonizační úpravu, která je spojena s odstraněním inertních látek obsažených v černouhelné smole v podobě částic o velikosti 0,1 až 10 jum. Protože inertní látky jsou netavítelné a nerozpustné jak v černouhelné smole, tak v organických rozpouštědlech, jsou metody jejich separace založeny jednak na přímé filtraci nebo odstředování roztavené smoly, jednak filtraci, odstředování nebo sedimentaci z roztoku černouhelné smoly ve vhodném rozpouštědle za normální nebo zvýšené teploty. Z uvedených postupů je technologicky nejjednodušší filtrace roztavené černouhelné smoly, jejíž mechanismus má současně příznivý vliv na tvorbu mezofáze.It is known that for further processing of bituminous pitch into pitched coke with a rectified lamellar structure, it is necessary to carry out its pre-carbonization treatment, which is associated with removal of inert substances contained in the bituminous pitch in the form of particles of 0.1 to 10 µm. Since inert substances are non-fusible and insoluble in both coal pitch and organic solvents, their separation methods are based either on direct filtration or centrifugation of molten pitch, or on filtration, centrifugation or sedimentation from a solution of coal pitch in a suitable solvent at normal or elevated temperature. Of these procedures, the most technologically simplified is the filtration of molten bituminous pitch, whose mechanism also has a favorable effect on mesophase formation.

Jestliže se filtruje roztavená černouhelné smola, konzistence filtračního koláče se při teplotě filtrace vyznačuje vysokou vazkostí a lepivosti a po ochlazení pod bod měknuti černouhelné smoly značnou tuhostí až tvrdostí a proto odstraňování filtračního koláče patří k hlavním technickým problémům filtrace roztavené černouhelné smoly. Při nepřetržitém provozu zařízení na filtraci roztavené černouhelné smoly se používá v podstatě dvou způsobů na odstraňování filtračního koláče, vyřazení filtru z činnosti a snímání filtračního koláče v klidovém stavu, přičemž pracovní funkci přebírá druhý filtr v paralelním zapojení nebo je filtr vybaven pomocným zařízením na průběžné snímání filtračního koláče během pracovního procesu, které však nezaručuje obnovení původní propustnosti filtru.When filtering molten bituminous pitch, the consistency of the filter cake at high filtration temperature is characterized by high viscosity and tack and, after cooling below the softening point of the bituminous pitch, considerable stiffness to hardness and therefore removal of the filter cake is one of the major technical problems of molten bituminous filtration. In the continuous operation of the molten coal pitch filtration apparatus, essentially two methods are used to remove the filter cake, disable the filter, and remove the filter cake at rest, the second filter in parallel operation taking over the filter or the filter is equipped with a continuous scanning aid. filter cake during the working process, but does not guarantee restoration of the original filter throughput.

Aby se zabránilo rychlému zanášení filtru jemnými částicemi inertních látek, event. bylo možno použít filtrů s hrubšími póry, přidává se k roztavené černouhelné smole jako pomocná filtrační látka aktivní uhlí nebo křemelina, na jejichž povrchu se shlukují jemné částice inertních látek v aglomeráty a tím zvětšují efektivní velikosti filtrovaných částic. Odstraňování filtračního koláče a přídavek pomocné filtrační látky předpokládá určitý počet vedlejších operací, které rozšiřují nároky na spotřebu energie a vyžadují složitější konstrukci filtračního zařízení. Při vynášení filtračního koláče dochází k ztrátám černouhelné smoly obsažené ve filtračním koláči a při těchto operacích nelze především za tepla vyloučit negativní vliv na hygienu a zdravotní podmínky pracovního prostředí, zvláště když procesy týkající se zpracování černouhelné smoly jsou spojeny s rizikem karcinogenity.To prevent rapid clogging of the filter with fine particles of inert substances, resp. It was possible to use filters with coarser pores, to add to the molten coal pitch activated carbon or diatomaceous earth as a filter aid, on whose surface fine particles of inert substances agglomerate on the surface and thus increase the effective size of the filtered particles. Removal of the filter cake and addition of filter aid entails a number of side operations that increase the power consumption requirement and require a more complex design of the filter device. The removal of the filter cake results in the loss of bituminous pitch contained in the filtercake and during these operations, a negative effect on the hygiene and health conditions of the working environment cannot be ruled out, especially when hot coal pitch processes are associated with a risk of carcinogenicity.

Uvedené nedostatky zmenšuje způsob nepřetržité filtrace suspenze s obtížně snímatelným filtračním koláčem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, suspenze se filtruje filtračním materiálem přetlakem 0,1 až 0,3 MPa, přičemž filtrační materiál ve formě pásu se kontinuálně obměňuje a na svém povrchu vynáší filtrační koláč do odpadu.The method of continuous filtration of a slurry with a difficult-to-remove filter cake according to the invention, which consists in filtering the slurry with an overpressure of 0.1 to 0.3 MPa, removes these drawbacks, wherein the filter material in the form of a strip is continuously varied and filter cake for waste.

K využití způsobu podle vynálezu je účelné použít zařízení podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že sestává z hermeticky uzavřené soustavy tvořené přetlakovou skříni, zásobníkem čerstvého a jímkou upotřebeného filtračního materiálu, zásobník a jímka jsou s přetlakovou skříní spojeny přes uzavíratelné klapky, v přetlakové skříni je umístěn filtrační buben dělený na sekce ústící do duté osy, jejíž horní část je opatřena pevnou clonou^' pod kterou je umístěn pomocný kanál, k filtračnímu bubnu je vyveden přívod suspenze, do přetlakové skříně je zaústěn přívod plynu, zásobník je opatřen osou pro uložení kotouče filtračního materiálu, v přetlakové skříni jsou uloženy rotační válce pro posuv filtračního materiálu ze zásobníku přes obvod filtračního bubnu do jímky upotřebeného filtračního materiálu.In order to use the method according to the invention, it is advantageous to use the device according to the invention, which consists of a hermetically sealed system consisting of a plenum box, a reservoir of fresh and spent filter material, the reservoir and the well connected to the plenum via shut-off flaps. the housing is equipped with a filter drum divided into sections leading into a hollow axis, the upper part of which is provided with a fixed diaphragm under which the auxiliary channel is placed, the filter drum is led with a suspension inlet; In the pressurized housing there are rotary rollers for moving the filter material from the reservoir through the periphery of the filter drum to the well of spent filter material.

Způsob a zařízení podle vynálezu umožňují nepřetržitou činnost filtru, zařízení je řešeno jako uzavřený systém a vyznačuje se jednoduchostí provozu se sníženými provozními náklady.The method and the device according to the invention allow continuous operation of the filter, the device is designed as a closed system and is characterized by simplicity of operation with reduced operating costs.

Na připojeném vyobrazení filtračního zařízení podle vynálezu, vhodného k.filtraci roztavené černouhelné smoly, je znázorněn jeho svislý řez.A vertical section of the filter device according to the invention, suitable for filtering molten bituminous pitch, is shown.

V uzavřené přetlakové skříni 2/ je^íž dno ve tvaru válce je zevně vytápěno, je umístěn filtrační buben 2 rozdílený přepážkami na řadu sekcí 2· Cela bubnu jsou plná, plášt bubnu tvoří děrovaný plech. Filtrační buben 2_ má dutou osu 4^, do které ústí výtokovými štěrbinami jednotlivé sekce 2· Horní část otáčející se duté osy j4 je opatřena pevnou clonou 5, která uzavírá výtokovou štěrbinu té sekce 2* j®ž je v poloze nad clonou. Pod clonou je umístěn pomocný kanál 6_, který vyplňuje část obvodu duté osy 4. Do přetlakové skříně 2 je zaveden přívod stlačeného plynu 2 a přívod roztavené smoly 2/ jehož ústí je opatřeno sprchou V zásobníku 10 je umístěn kotouč 11 filtračního materiálu 12.In the closed plenum box 2, the cylinder-shaped bottom is heated externally, a filter drum 2 is placed, divided by partitions into a series of sections 2. The drum is full, the drum housing is formed by perforated sheet. The filter drum 2 has a hollow axis 4 into which the individual slots 2 exit through the outflow slots. The upper part of the rotating hollow axis 14 is provided with a fixed orifice 5 which closes the outlet slot of that section 2j above the orifice. Under the orifice is an auxiliary channel 6, which fills part of the circumference of the hollow axis 4. Into the plenum 2 a compressed gas supply 2 and a molten pitch 2 are introduced, the mouth of which is provided with a shower.

Filtrační materiál, např. filtrační papír, je veden přes rotační válce 13 a napínací válec 19 ze zásobníku 10 přes obvod filtračního bubnu 2 do jímky 21· Před uzavíratelnou klapkou 15 zásobníku 10 a před uzavíratelnou klapkou 16 jímky 14 ve směru posuvu filtračního papíru jsou upraveny odstřihovače 22/ 18 na přestřižení pásu filtračního papíru.The filter material, e.g., filter paper, is guided through the rotary rollers 13 and the tensioning roller 19 from the cartridge 10 through the perimeter of the filter drum 2 to the well 21. · The closable flap 15 of the cartridge 10 and the closable flap 16 cutters 22/18 to cut the filter paper web.

PříkladExample

Funkce filtračního zařízení podle vynálezu je následující:The function of the filter device according to the invention is as follows:

Potrubím 2 ^se vhání stlačený plyn, kterým se v přetlakové skříni 2 vytváří přetlak 0,1 až 0,3 MPa vůči tlaku plynu v duté ose 4. Potrubím 2 ^se tlakem vyšším než je tlak plynu v přetlakové skříni 2 nastřikuje do přetlakové skříně 2 roztavená černouhelná smola s teplotou o 80 až 100 K vyšší než je její teplota měknutí. Stejnou teplotu má lázeň roztavené černouhelné smoly v přetlakové skříni 2* kde se hladina lázně udržuje na konstantní výši. V lázni roztavené černouhelné smoly v přetlakové skříni 2 se otáčí filtrační buben 2 opásaný pásem filtračního papíru, který se tahem na obvodu filtračního bubnu 2 odvíjí přes soustavu rotačních válců 13 a napínacího válce 19 ze zásobního kotouče 22 filtračního papíru.A pressurized gas ^is injected through line 2 through which a positive pressure of 0.1 to 0.3 MPa is generated in the plenum 2 relative to the pressure of the gas in the hollow axis 4. Line 2 ^is injected into the plenum 2 by ^a pressure higher than the gas pressure in the plenum 2. coal pitch with a temperature of 80 to 100 K higher than its softening point. The bath of molten coal pitch has the same temperature in the plenum 2 where the bath level is kept constant. In the bath of molten coal pitch in the pressurized housing 2, the filter drum 2 is wrapped around a filter paper belt which, by pulling on the periphery of the filter drum 2, unwinds through a set of rotary rollers 13 and a tension roller 19 from the filter paper supply disk 22.

Po průchodu lázní se filtrační papír s filtračním koláčem oddělí z filtračního bubnu 2 a dále je tažen do jímky 14, na jejímž dně se hromadí jako odpad.After passing through the bath, the filter paper with filter cake is separated from the filter drum 2 and further drawn into a sump 14, at the bottom of which it accumulates as waste.

Sekce 2 procházejí při jedné otáčce filtračního bubnu 2 čtyřmi rozdílnými polohami I až IV. V poloze I jsou sekce 2 potopeny v lázni roztavené černouhelné smoly a filtrace probíhá protlačováním roztavené černouhelné smoly účinkem přetlaku přes filtrační koláč a filtrační papír do sekce 2/ ^z níž přechází filtrovaná černouhelná smola do duté osy 4., odkud je odváděna mimo filtr. V poloze II vystupuje sekce 2 ² lázně roztavené černouhelné smoly a filtrační koláč je vysušován proudem plynu, který prochází filtračním koláčem a filtračním papírem a protlačuje volné zbytky roztavené černouhelné smoly z filtračního koláče do sekce 3The sections 2 pass through four different positions I to IV at one revolution of the filter drum 2. In position I, the sections 2 are sunk in a bath of molten coal pitch and filtration takes place by passing the molten coal pitch under pressure through the filter cake and filter paper to section 2 / ^from which the filtered coal pitch passes into the hollow axis 4 from where it is discharged off the filter. In position II, section 2 performs ^two molten baths coal pitches, and the filter cake is dewatered by the gas stream which passes through the filter cake and the filter paper and pressed loose residues molten pitch from coal filtercake section 3

Přitom se snižuje hydrodynamický odpor filtračního koláče a současně zvyšuje tlak plynu v sekci 2 ³ tím se urychluje výtok filtrované černouhelné smoly do duté osy odkud je odváděna mimo filtr. V poloze III uzavírá clona 2 výtokovou štěrbinu vyprázdněné sekce 2* úímž zamezuje unikání plynu do duté osy 2·It reduces the hydrodynamic resistance of the filter cake, while increasing the gas pressure in the section 2 ³ thereby accelerating discharge of filtered coal tar pitch in the hollow axle from where it is discharged outside the filter. In position III, the orifice 2 closes the outlet slot of the emptied section 2 * to prevent gas leakage into the hollow axis 2 ·

Při vstupu sekce 2 éo polohy III se odděluje filtrační papír s filtračním koláčem od filtračního hubnu 2^ při výstupu z polohy III se na filtrační buben 2 navíjí čistý filtrační papír. V poloze IV je filtrační papír sprchován roztavenou černouhelnou smolou, která je filtračním papírem protlačována, přičemž se na povrchu filtračního papíru vytváří filtrační koláč. Filtrovaná černouhelná smola, která je po filtraci v poloze IV zakalena prošlými tuhými částicemi, odtéká ze sekce 2 4o pomocného kanálu 6 a je vracena zpět do lázně v přetlakové skříni 1,.At the inlet of section 2 at position III, the filter paper with the filter cake is separated from the filter sponge 2. At the exit of the position III, clean filter paper is wound onto the filter drum 2. In position IV, the filter paper is sprayed with molten bituminous pitch, which is forced through the filter paper, forming a filter cake on the surface of the filter paper. The filtered bituminous pitch, which, after filtration in position IV, is turbid by the expired solid particles, flows from the section 2 4o of the auxiliary channel 6 and is returned to the bath in the plenum 1.

Při výměně naplněné odpadní jímky 14 se odstřihovačem 18 přeruší pás filtračního papíru s filtračním koláčem, uzavíratelnou 16 klapkou se plynotěsně odpojí odpadni jímka 14 od přetlakové skříně na níž se napojí prázdná odpadní jímka. V průběhu této operace se hromadí filtrační papír s filtračním koláčem na uzavíratelné klapce 16 a po jejím otevření' klesne do prázdné odpadni jímky 14.When replacing the filled sump 14, the filter paper strip with filter cake is cut off by the cutter 18, the closure 16 is gastably detached from the sump 14 from the overpressure box to which the empty sump is connected. During this operation, the filter paper and filter cake accumulate on the closable flap 16 and, when opened, drop into the empty sump 14.

Při výměně zásobního kotouče 11 se zásobník 10 plynotěsně odpojí uzavíratelnou klapkou 15, která současně pevně přidrží pás filtračního papíru. Zvednutím napínacího válce 19 se uvolní smyčka filtračního papíru, jejíž délka je tak volena, aby pg dobu výměny zásobního kotouče 11 tvořila zásobu pásu filtračního papíru. Pod uzavřenou klapkou 15 se odstřihovačem 17 přeruší pás filtračního papíru a po zavedeni nového zásobního kotouče 11 se na konec starého pásu filtračního papíru napojí začátek nového pásu filtračního papíru.When replacing the storage disc 11, the container 10 is gastightly detached by a closable flap 15 which at the same time firmly holds the filter paper web. Lifting the tension roller 19 releases the filter paper loop, the length of which is selected such that pg the replacement time of the storage disc 11 constitutes the supply of the filter paper web. Under the closed flap 15, the filter paper strip is interrupted by the cutter 17 and after the introduction of the new supply disc 11, the beginning of the new filter paper strip is attached to the end of the old filter paper strip.

Po otevření uzavíratelné klapky 15 se pás filtračního papíru opět napne napínacím válcem n.After opening the closable flap 15, the filter paper web is again tensioned by the tension roller n.

Uvedená zařízení na výměnu odpadní jímky 14 a zásobního kotouče 11 umožňuje nepřetržitou práci filtračního zařízení při dodržení všech reálných nároků na hygienu pracovního prostředí.Said devices for replacing the sump 14 and the storage disc 11 allow continuous operation of the filtering device, while respecting all the real hygiene requirements of the working environment.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of continuously filtering slurries with a difficult to remove filter cake, in particular molten coal pitch, characterized in that the slurry is filtered with filter material at an overpressure of 0.1 to 0.3 MPa, wherein the filter material in the form of a strip is continuously varied.

2. A process according to claim 1, characterized in that the filtration of the coal pitch is carried out at temperatures 80 to 100 K higher than the softening point of the coal pitch.

3. Method according to claim 1, characterized in that filter paper is used as filter material.

Device for carrying out the method according to Claims 1 to 3, characterized in that it consists of a hermetically sealed system comprising a plenum box (1), a reservoir (10) and a well (14) of spent filter material (12), a reservoir (10) and a well ( 14) are connected to the plenum box (1) via lockable flaps (15, 16), in the plenum box (1) there is a filter drum (2) divided into sections (3) leading to a hollow axis (4), the upper part of which provided with a fixed orifice (5), under which an auxiliary channel (6) is placed, to the filter drum (2) the inlet (8) of the suspension is led, the gas inlet (7) is connected to the plenum (1); provided with an axis for storing the filter material disc (11) and rotary cylinders (13) for moving the filter material (12) from the reservoir (10) through the perimeter of the filter drum (2) to the sump ( 14).

Device according to claim 4, characterized in that shears (17, 18) are provided in front of the closable flap (15) of the container (10) and in front of the closable flap (16) of the well (14) in the feed direction of the filter material (12).

Device according to Claims 4 and 5, characterized in that a tensioning cylinder (19) coupled to a closable flap (15) is arranged between the rotary rollers (13) displacing the filter material (12) on the container side (10).