DE10050072B4 - Process for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance and device for carrying out the process - Google Patents

Process for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance and device for carrying out the process Download PDF

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Abstract

Verfahren zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung von mindestens einem Stoff, welcher ein Bestandteil einer Suspension ist, bei dem – der Stoff aus der Suspension separiert und in einer durchströmbaren Schicht auf einem Filtermedium angelagert wird, – die an dem Filtermedium angelagerte durchströmbare Schicht in mehreren, zeitlich und/oder räumlich voneinander getrennten Reaktionszonen mit mehreren unterschiedlichen dampfförmigen Behandlungsfluiden beaufschlagt wird, – das Behandlungsfluid durch die durchströmbare Schicht in Filtrationsrichtung zum Filtermedium durchgeleitet wird, wobei das Behandlungsfluid wenigstens teilweise in der durchströmbaren Schicht kondensiert und dabei Kondensationswärme abgibt, und – in den einzelnen getrennten Reaktionszonen jeweils Druck und/oder Temperatur so eingestellt werden, dass mit der frei werdenden Kondensationswärme der in der durchströmbaren Schicht enthaltene, mindestens eine Stoff wenigstens zum Teil definiert chemisch und/oder thermisch umgesetzt wird.Method for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance which is a component of a suspension, in which - the substance is separated from the suspension and deposited in a permeable layer on a filter medium, - the permeable layer deposited on the filter medium in several , temporally and / or spatially separated reaction zones with several different vaporous treatment fluids, - the treatment fluid is passed through the flowable layer in the direction of filtration to the filter medium, the treatment fluid at least partially condenses in the flowable layer and thereby gives off condensation heat, and - in the individual separate reaction zones each pressure and / or temperature are set so that with the released heat of condensation of the at least one substance contained in the flowable layer at least partially defined chemically and / or thermally ch is implemented.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung von mindestens einem Stoff, welcher ein Bestandteil einer Suspension ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a process for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance which is a constituent of a suspension, and to a device for carrying out this process.

In der Verfahrenstechnik sind vielfältige Verfahren bekannt, pulverförmige Stoffe unter Einbringung von Energie chemisch und/oder thermisch umzuwandeln. Beispielsweise bei der Aluminiumherstellung aus Bauxit werden Autoklaven, Drehrohröfen oder sonstige Reaktoren eingesetzt. Dabei besteht das Problem, dass größere Stoffmengen nur sehr schwer gleichmäßigen Bedingungen ausgesezt werden können. Somit können sich ungleichmäßige oder nicht vollständige chemische Umwandlungen ergeben, wodurch die Produktqualität stark beeinträchtigt werden kann.In the field of process engineering, various methods are known for converting powdery substances chemically and / or thermally with the introduction of energy. For example, in the production of aluminum from bauxite autoclaves, rotary kilns or other reactors are used. There is the problem that larger amounts of substance can be very difficult uniform conditions ausgeesezt. Thus, uneven or incomplete chemical transformations can result, which can severely affect product quality.

Viele Stoffe müssen dabei als Feststoffbestandteil vorab aus einer Suspension durch Filtrieren gewonnen werden.Many substances must be obtained as a solid component in advance from a suspension by filtration.

Es ist bekannt, einen Feststoffbestandteil einer Suspension nach einer Filtration oder filtrierenden Zentrifugation Dampf auszusetzen, um bestimmte Bestandteile zu extrahieren. Dabei wird einerseits eine einem Filtertuch abgewandte Seite eines Filterkuchens mit einem unter Überdruck stehenden dampfförmigen Fluid beaufschlagt. Andererseits wird eine Filtratseite evakuiert oder unter Normaldruck belassen.It is known to expose a solid component of a suspension to a vapor after filtration or filtering centrifugation to extract certain components. In this case, on the one hand, a filter cloth facing away from a side of a filter cake is acted upon by a pressurized vaporous fluid. On the other hand, a filtrate side is evacuated or left under normal pressure.

Durch die Druckdifferenz zwischen Suspensions- und Filtratseite kann so eine gewisse Durchströmung eingestellt werden. Ziel dieser Durchströmung ist eine Erwärmung des Filterkuchens durch die freigesetzte Kondensationsenergie, um dadurch die Viskosität der in den Poren eingeschlossenen Flüssigkeit herabzusetzen und somit die Entfeuchtung zu intensivieren.Due to the pressure difference between the suspension and filtrate side so a certain flow can be adjusted. The aim of this flow is a heating of the filter cake by the released condensation energy, thereby reducing the viscosity of the trapped liquid in the pores and thus to intensify dehumidification.

Die DE 42 38 087 A1 beschreibt ein Verfahren zur mechanischen Entfeuchtung eines Filterkuchens, wobei der Filterkuchen aufgrund einer anliegenden Druckdifferenz von einem Behandlungsfluid durchströmt wird, und Druck und Temperatur auf der der Filterfläche zugewandten Seite des Filterkuchens derart eingestellt werden, dass das Behandlungsfluid dort in seiner flüssigen Phase vorliegt. Dabei werden Druck und Temperatur auf der der Filterfläche abgewandten Seite des Filterkuchens derart eingestellt, dass das Behandlungsfluid auf dieser Seite in seiner gasförmigen Phase vorliegt.The DE 42 38 087 A1 describes a method for the mechanical dehumidification of a filter cake, wherein the filter cake is traversed due to an applied pressure difference of a treatment fluid, and pressure and temperature on the filter surface facing the filter cake side are adjusted so that the treatment fluid is present there in its liquid phase. In this case, the pressure and temperature on the side facing away from the filter surface of the filter cake are adjusted so that the treatment fluid is present on this page in its gaseous phase.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches, kostengünstiges und dabei schnelles Verfahren zur gezielten chemischen und/oder thermischen Umwandlung mindestens eines Bestandteiles einer Suspension anzugeben sowie eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.The object of the invention is to provide a particularly simple, cost-effective and at the same time rapid process for the targeted chemical and / or thermal conversion of at least one constituent of a suspension and to provide a suitable apparatus for carrying out this process.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.This object is achieved by the method having the features of claim 1 and by the device having the features of claim 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beansprucht.Advantageous developments of the method and embodiments of the device are claimed in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung von mindestens einem Stoff, welcher ein Bestandteil einer Suspension ist,

  • – der Stoff aus der Suspension separiert und in einer durchströmbaren Schicht auf einem Filtermedium angelagert,
  • – die an dem Filterkuchen angelagerte durchströmbare Schicht in mindestens einer Reaktionszone mit einem dampfförmigen Behandlungsfluid beaufschlagt,
  • – das Behandlungsfluid durch die durchströmbare Schicht von seiner Oberseite zum Filtermedium durchgeleitet, wobei das Behandlungsfluid wenigstens teilweise in der durchströmbaren Schicht kondensiert und dabei Kondensationswärme abgibt, und
  • – in der Reaktionszone Druck und/oder Temperatur so eingestellt, dass mit der frei werdenden Kondensationswärme der in der durchströmbaren Schicht enthaltene, mindestens eine Stoff wenigstens zum Teil definiert chemisch und/oder thermisch umgesetzt wird.
According to the invention, in a process for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance which is a constituent of a suspension,
  • The substance is separated from the suspension and deposited in a flow-through layer on a filter medium,
  • - Applied to the filter cake deposited flow-through layer in at least one reaction zone with a vapor treatment fluid,
  • - The treatment fluid passed through the flow-through layer from its top to the filter medium, wherein the treatment fluid condenses at least partially in the permeable layer and thereby emits condensation heat, and
  • - Adjusted in the reaction zone pressure and / or temperature so that at least one substance is at least partially defined chemically and / or thermally reacted with the liberated condensation heat contained in the permeable layer.

Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Inhaltsstoffe einer auf einer Filterfläche abgesetzten durchströmbaren Schicht, bei welcher es sich insbesondere um einen Filterkuchen handeln kann, noch in der Filtrationsvorrichtung, d. h. unmittelbar nach dem Filtrationsvorgang einer chemischen und/oder thermischen Umwandlung unterzogen werden. Die dazu notwendige Energie wird dabei dem Behandlungsfluid entnommen, sei es in Form von Kondensationswärme, was eine sehr effektive Möglichkeit der Energieübertragung darstellt, oder in Form einfacher Abkühlung des Behandlungsfluids. Die chemische und/oder thermische Umwandlung kann dabei mit derselben Vorrichtung durchgeführt werden, mit der auch die Filtration erfolgt. Dies reduziert Investitionskosten, spart Stellflächen, schont das Produkt und reduziert den Aufwand für das Produkthandling.A core idea of the invention can be seen in the fact that the ingredients of a permeable layer deposited on a filter surface, which may in particular be a filter cake, are still in the filtration device, i. H. be subjected to chemical and / or thermal conversion immediately after the filtration process. The energy required for this is taken from the treatment fluid, be it in the form of condensation heat, which is a very effective way of transferring energy, or in the form of simple cooling of the treatment fluid. The chemical and / or thermal conversion can be carried out with the same device with which the filtration takes place. This reduces investment costs, saves space, protects the product and reduces the effort involved in product handling.

Die relativ poröse Struktur eines an eine Filterfläche anfiltrierten Filterkuchens erlaubt eine gute Durchströmung mit dem Behandlungsfluid, so dass außerordentlich gleichmäßige Reaktionsergebnisse erzielbar sind.The relatively porous structure of a filter cake, which has been filtered onto a filter surface, allows good flow through the treatment fluid, so that extremely uniform reaction results can be achieved.

Bei der thermischen Umwandlung kann es sich beispielsweise um eine Veränderung der Partikelgröße und/oder Partikelform der in der durchströmbaren Schicht enthaltenen Stoffe handeln. Weiterhin können Partikel der im Filterkuchen enthaltenen Stoffe durch das erfindungsgemäße Verfahren miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden.The thermal conversion may be, for example, a change in the particle size and / or particle shape of the substances contained in the permeable layer. Furthermore, particles of the substances contained in the filter cake can be connected to one another or separated from one another by the method according to the invention.

Nach dem Abnehmen oder Abrakeln des Filterkuchens von der Filterfläche steht somit im Vergleich zu bekannten Verfahren ein höherverarbeitetes Produkt zur Verfügung und Verarbeitungsschritte in gesonderten Reaktionsbehältern, wie beispielsweise Autoklaven oder Drehrohröfen, können entfallen.After removing or scraping the filter cake from the filter surface is thus compared to known methods, a higher-processed product available and processing steps in separate reaction vessels, such as autoclaves or rotary kilns, can be omitted.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Vielzahl von Variationsmöglichkeiten.Another significant advantage of the method according to the invention is the large number of possible variations.

So können z. B. in der durchströmbaren Schicht enthaltene Stoffe wenigstens zum Teil miteinander chemisch umgesetzt werden. Das Behandlungsfluid dient in diesem Fall zur Bereitstellung der notwendigen Reaktionswärme und/oder der für die gewünschte Reaktion notwendigen Aktivierungsenergie. Durch die gezielte Einstellung der thermodynamischen Parameter Druck und/oder Temperatur des Behandlungsfluids können dann beispielsweise Reaktionsgeschwindigkeit und/oder Reaktionsgleichgewicht sehr genau eingestellt werden.So z. B. substances contained in the flow-through layer are at least partially chemically reacted with each other. The treatment fluid is used in this case to provide the necessary heat of reaction and / or necessary for the desired reaction activation energy. By the targeted adjustment of the thermodynamic parameters pressure and / or temperature of the treatment fluid then, for example, reaction rate and / or reaction equilibrium can be set very accurately.

Andererseits kann es aber auch bevorzugt sein, wenn der in der durchströmbaren Schicht enthaltene, mindestens eine Stoff wenigstens zum Teil mit Inhaltsstoffen des Behandlungsfluids chemisch umgewandelt wird.On the other hand, it may also be preferred if the at least one substance contained in the permeable layer is at least partially chemically converted with ingredients of the treatment fluid.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Reaktanden dem Behandlungsfluid in der gewünschten Konzentration beigemischt werden, d. h. dass die stoffliche Zusammensetzung des Behandlungsfluids gezielt eingestellt wird.It is expedient here if the reactants are added to the treatment fluid in the desired concentration, d. H. that the material composition of the treatment fluid is adjusted specifically.

Grundsätzlich können mit der Beaufschlagung des Filterkuchens mit dem Behandlungsfluid chemische Reaktionen beliebiger Art im Filterkuchen erzielt werden. Beispielsweise kann das Behandlungsfluid Säuren, Basen und/oder Puffermoleküle enthalten. Weiterhin können auch Oxidations- und/oder Reduktionsmittel Bestandteile des Behandlungsfluids und/oder des Filterkuchens sein.In principle, chemical reactions of any type in the filter cake can be achieved by applying the filter cake to the treatment fluid. For example, the treatment fluid may contain acids, bases and / or buffer molecules. Furthermore, oxidizing and / or reducing agents can also be constituents of the treatment fluid and / or of the filter cake.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird vor der Zugabe von Behandlungsfluid die durchströmbare Schicht mit einer Waschflüssigkeit oder einem Waschfluid durchströmt, welche bzw. welches Reagenzien und/oder katalytische aktive Substanzen enthält. Hierdurch können zum einen unerwünschte Bestandteile der durchströmbaren Schicht oder des Filterkuchens herausgespült werden. Zum anderen kann durch die in der Waschflüssigkeit enthaltenen Reagenzien und/oder katalytisch aktive Substanzen eine chemische Umwandlung von Inhaltsstoffen der durchströmbaren Schicht erfolgen. Hierdurch wird eine nachfolgende chemische und/oder thermische Umsetzung mit dem Behandlungsfluid intensiviert.In a particularly preferred development of the invention, before the addition of treatment fluid, the flow-through layer is traversed by a washing liquid or a washing fluid which contains reagents and / or catalytic active substances. As a result, unwanted components of the flow-through layer or the filter cake can be flushed out. On the other hand, can be carried out by the reagents contained in the washing liquid and / or catalytically active substances, a chemical conversion of ingredients of the permeable layer. This intensifies a subsequent chemical and / or thermal reaction with the treatment fluid.

Zweckmäßig kann weiterhin sein, wenn das Behandlungsfluid katalytisch aktive Substanzen enthält. Dadurch kann die Aktivierungenergie einer gewünschten chemischen Reaktion gezielt abgesenkt werden und die Reaktion kann bei gleicher Temperatur schneller ablaufen und die Gefahr von unerwünschten Nebenreaktionen wird reduziert. Andererseits werden manche Reaktionspfade durch katalytische Aktivsubstanzen überhaupt erst eröffnet, d. h. es werden neue chemische Umwandlungen ermöglicht.It can also be expedient if the treatment fluid contains catalytically active substances. Thereby, the activation energy of a desired chemical reaction can be deliberately lowered and the reaction can proceed faster at the same temperature and the risk of undesirable side reactions is reduced. On the other hand, some reaction paths are opened by catalytic active substances in the first place, d. H. new chemical transformations are possible.

Weiterhin laufen Reaktionen in flüssiger Phase schneller ab und sind gezielter steuerbar (besonders bei katalysierten Reaktionen).Furthermore, reactions in the liquid phase proceed more quickly and are more specifically controllable (especially in catalyzed reactions).

Als Behandlungsfluid wird vorzugsweise Wasserdampf verwendet, da Wasser eine besonders große Übergangswärme des Phasenübergangs flüssig-gasförmig aufweist und somit bei Kondensation des Wasserdampfs im Filterkuchen besonders viel Energie im Filterkuchen deponiert werden kann.Water vapor is preferably used as the treatment fluid, since water has a particularly large transition heat of the liquid-gaseous phase transition, and therefore a particularly high level of energy can be deposited in the filter cake upon condensation of the water vapor in the filter cake.

Es kann auch erwünscht sein, die Beaufschlagung des Filterkuchens mit dem Behandlungsfluid komplett unter Ausschluss von Luft durchzuführen. Bevorzugt wird reiner Wasserdampf, d. h. ohne Beimischung von Luft, als Behandlungsfluid verwendet. Zweckmäßig ist in diesem Zusammenhang, wenn der Filterkuchen unmittelbar nach dem Auftauchen aus der Suspension mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt wird.It may also be desirable to perform the loading of the filter cake with the treatment fluid completely in the absence of air. Preference is given to pure steam, d. H. without admixture of air, used as treatment fluid. It is expedient in this context if the filter cake is acted upon immediately after emergence from the suspension with the treatment fluid.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt weiterhin darin, dass Verfahrensschritte, die bisher nacheinander ausgeführt werden mussten, nunmehr zeitlich parallel und damit in wesentlich kürzerer Zeit erfolgen können. So kann beispielsweise gleichzeitig mit der chemischen Umsetzung die durchströmbare Schicht vor, während und/oder nach der Beaufschlagung mit dem Behandlungsfluid entfeuchtet werden. Außerdem kann die durchströmbare Schicht während oder nach der Beaufschlagung mit dem Behandlungsfluid gespült werden. Hierbei können unerwünschte Reaktionsprodukte aus dem Filterkuchen herausgespült werden.A particular advantage of the method according to the invention is furthermore that method steps which until now had to be carried out one after the other can now take place parallel in time and thus in a much shorter time. Thus, for example, simultaneously with the chemical reaction, the through-flowable layer can be dehumidified before, during and / or after the treatment with the treatment fluid. In addition, the flow-through layer may be rinsed during or after exposure to the treatment fluid. In this case, unwanted reaction products can be flushed out of the filter cake.

Eine chemische Umwandlung zumindest von Teilen des Filterkuchens kann insbesondere dann erzielt werden, wenn der Filterkuchen wesentlich länger als zur reinen Entfeuchtung notwendig mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt wird. Die Kondensationsfront ist dann längst durch den Filterkuchen hindurchtreten. Der nachströmende Dampf dient dazu, im Filterkuchen einen geeigneten Druck und eine geeignete Temperatur für eine gewünschte chemische Umsetzung bereitzustellen. A chemical conversion of at least parts of the filter cake can be achieved, in particular, if the filter cake is acted upon by the treatment fluid substantially longer than necessary for pure dehumidification. The condensation front is then long pass through the filter cake. The inflowing steam serves to provide a suitable pressure and temperature in the filter cake for a desired chemical reaction.

Die durchströmbare Schicht wird bevorzugt als Filterkuchen in einem kontinuierlichen Verfahren, etwa mittels einer Band-, einer Trommel-, einer Teller- oder einer Scheibenfiltervorrichtung erzeugt und mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt. So können selbst große Stoffmengen behandelt werden, wie sie beispielsweise in der Grundstoffindustrie anfallen.The flow-through layer is preferably produced as a filter cake in a continuous process, for example by means of a belt, a drum, a plate or a disc filter device and charged with the treatment fluid. So even large amounts of material can be treated, as incurred for example in the basic industries.

Hierbei kann die an der Filterfläche durchströmbare Schicht oder der angelagerte Filterkuchen in einer Dampfhaube als Reaktionszone mit dem dampfförmigen Behandlungsfluid beaufschlagt werden.In this case, the layer which can be flowed through on the filter surface or the deposited filter cake can be exposed to the vaporous treatment fluid in a vapor hood as a reaction zone.

Die thermodynamischen Parameter und die stoffliche Zusammensetzung des Behandlungsfluids lassen sich in einer solchen Haube besonders präzise einstellen.The thermodynamic parameters and the material composition of the treatment fluid can be set particularly precisely in such a hood.

Prinzipiell kann die durchströmbare Schicht als Filterkuchen auch in einem diskontinuierlich arbeitenden Verfahren gebildet werden, insbesondere mittels einer Drucknutsche, eines Blatt- oder eines Kerzenfilters.In principle, the flow-through layer can be formed as a filter cake in a discontinuous process, in particular by means of a pressure filter, a blade or a candle filter.

Es ist erfindungsgemäß, dass die durchströmbare Schicht, insbesondere der Filterkuchen, in mehreren, voneinander getrennten Reaktionszonen mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt wird. Es können dann in den einzelnen Reaktionszonen jeweils unterschiedliche stoffliche Zusammensetzungen, Drücke und/oder Temperaturen des Behandlungsfluids eingestellt werden.It is according to the invention that the flow-through layer, in particular the filter cake, is exposed to the treatment fluid in a plurality of reaction zones which are separate from one another. In each case, different material compositions, pressures and / or temperatures of the treatment fluid can be set in the individual reaction zones.

Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Freisetzung der Kondensationsenergie des Behandlungsfluids in der durchströmbaren Schicht bei einem erhöhten Temperatur- und Druckniveau sowohl die Filtrat- als auch die Suspensionsseite des Filtermediums unter Überdruck gesetzt werden, wobei der suspensionsseitige Druck höher ist als der filtratseitige Druck. Der Filterkuchen steht dann insgesamt unter Überdruck und die Kondensationstemperatur des Behandlungsfluids erhöht sich entsprechend.A particularly advantageous variant of the method according to the invention is characterized in that to release the condensation energy of the treatment fluid in the permeable layer at an elevated temperature and pressure level, both the filtrate and the suspension side of the filter medium are pressurized, the suspension-side pressure being higher as the filtrate-side pressure. The filter cake is then under total pressure and the condensation temperature of the treatment fluid increases accordingly.

Insbesondere ist es bevorzugt, die Drücke beidseitig so anzuheben, dass der Druckabfall von der Suspensions- zur Filtratseite kleiner ist als wenn auf der Filterseite nahezu Umgebungsdruck herrscht. Auf diese Weise strömt wenig Dampf ab und gleichzeitig kann die Kondensationswärme bei einer erhöhten Temperatur im Filterkuchen deponiert werden.In particular, it is preferable to raise the pressures on both sides so that the pressure drop from the suspension to the filtrate side is smaller than when there is almost ambient pressure on the filter side. In this way, little steam flows and at the same time the heat of condensation can be deposited at an elevated temperature in the filter cake.

Zweckmäßig kann eine Filtration z. B. mit einem suspensionsseitigen Druck von 6 bar und einem filtratseitigen Druck von 5 bar, also einer Druckdifferenz von 1 bar durchgeführt werden. Die Kondensationstemperatur des Wasserdampfes steigt dann von im Mittel 100–120°C auf 159–165°C an und die Kondensationswärme kann im Filterkuchen bei etwa 160°C für Reaktionswärmen abgegeben werden.Appropriately, a filtration z. B. with a suspension-side pressure of 6 bar and a filtratseitigen pressure of 5 bar, so a pressure difference of 1 bar are performed. The condensation temperature of the water vapor then rises from an average of 100-120 ° C to 159-165 ° C and the heat of condensation can be discharged in the filter cake at about 160 ° C for heat of reaction.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Kalzinierung von Filterkuchenbestandteilen geeignet, d. h. zum Austreiben von Kristallwasser, welches in Filterkuchenbestandteilen enthalten ist. Beispielsweise kann Dihydratgips zu Halbhydratgips umgewandelt werden.The inventive method is particularly suitable for calcination of filter cake ingredients, d. H. for expelling crystal water contained in filter cake ingredients. For example, dihydrate gypsum can be converted to hemihydrate gypsum.

Eine Variante der abgetrennten Hauben, die für kontinuierlich arbeitende Filter vorteilhaft sind, lässt sich bei diskontinuierlichen Filtern in den verschiedenen Behandlungszonen dadurch umsetzen, dass die verschiedenen Drücke zwar in ein und derselben Kammer durchgeführt werden, jedoch zeitlich nacheinander. Das gleiche gilt auch beim Einsatz verschiedener Waschflüssigkeiten und Behandlungsfluide, die in derselben Kammer nacheinander eingesetzt werden können.A variant of the separated hoods, which are advantageous for continuous filters, can be implemented in the case of discontinuous filters in the various treatment zones by carrying out the different pressures in one and the same chamber, but in succession. The same applies to the use of different washing liquids and treatment fluids, which can be used in succession in the same chamber.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durchgeführt werden mittels einer Vorrichtung mit einer Filterfläche und einem Suspensionstrog, in welchem die Filterfläche teilweise angeordnet ist, und mit einer Haube, welche zumindest einen Abschnitt der außerhalb des Suspensionstroges liegenden Filterfläche übergreift, wobei die Haube zusammen mit der Filterfläche eine Reaktionszone für ein Behandlungsfluid umschließt, welches zum Durchströmen und zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung eines auf der Filterfläche gebildeten Filterkuchens vorgesehen ist.The method according to the invention can be carried out by means of a device with a filter surface and a suspension trough, in which the filter surface is partially arranged, and with a hood, which overlaps at least a portion of the filter surface lying outside the suspension trough, wherein the hood together with the filter surface forms a reaction zone encloses for a treatment fluid, which is provided for the passage and chemical and / or thermal conversion of a filter cake formed on the filter surface.

Zweckmäßig ist dabei ein Gehäuse vorgesehen, welches die Filterfläche und die Haube druckdicht umschließt. Durch diese Maßnahme kann zur Bereitstellung des notwendigen Filtrationsdrucks ein von dem Behandlungsfluid verschiedenes Arbeitsfluid zur Filtrationsdruck-Einstellung verwendet werden. Weiterhin werden durch diese Weiterbildung der Vorrichtung ein erster und ein zweiter Druckraum geschaffen, in welchen grundsätzlich unterschiedliche Drücke und Medien einsetzbar sind. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Druck des Arbeitsfluids im ersten Druckraum und des Behandlungsfluids im zweiten Druckraum, d. h. in der Haube, im Wesentlichen gleich sind.Suitably, a housing is provided which surrounds the filter surface and the hood pressure-tight. By virtue of this measure, a working fluid different from the treatment fluid can be used for the filtration pressure adjustment to provide the necessary filtration pressure. Furthermore, a first and a second pressure chamber are created by this development of the device, in which fundamentally different pressures and media can be used. It can be provided, for example, that the pressure of the working fluid in the first pressure chamber and the treatment fluid in the second pressure chamber, d. H. in the hood, are essentially the same.

Eine Verunreinigung des Behandlungsfluids mit dem Arbeitsfluid lässt sich verhindern, wenn der Druck des Behandlungsfluids im zweiten Druckraum größer ist als der Druck des Arbeitsfluids im ersten Druckraum.Contamination of the treatment fluid with the working fluid can be prevented if the pressure of the treatment fluid in the second pressure chamber is greater than the pressure of the working fluid in the first pressure chamber.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Hauben vorgesehen, welche jeweils unterschiedliche Abschnitte der Filterfläche und damit des Filterkuchens übergreifen. Der Filterkuchen kann dann lokal mit unterschiedlichen Behandlungsfluiden beaufschlagt werden, wodurch auch komplexe Reaktionsabläufe realisiert werden können.In the device according to the invention a plurality of hoods are provided, which overlap each different sections of the filter surface and thus of the filter cake. The filter cake can then be applied locally with different treatment fluids, whereby even complex reaction processes can be realized.

Zur Beaufschlagung des Filterkuchens mit dem Behandlungsfluid unter Ausschluss von Luft kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest eine Haube in eine zu filtrierende Suspension eintaucht. Der Filterkuchen kann dann unmittelbar nach dem Auftauchen aus der Suspension mit einem geeigneten Behandlungsfluid, beispielsweise reinem Wasserdampf, beaufschlagt werden.For loading the filter cake with the treatment fluid in the absence of air, it may be expedient if at least one hood dips into a suspension to be filtered. The filter cake can then be applied immediately after emergence from the suspension with a suitable treatment fluid, such as pure water vapor.

Schließlich kann zur Durchführung komplexer chemischer und/oder thermischer Prozesse vorgesehen sein, dass bei der Vorrichtung Druck und/oder Temperatur des Behandlungsfluids in einer zeitlichen Abfolge unabhängig voneinander einstellbar sind.Finally, in order to carry out complex chemical and / or thermal processes, it may be provided that in the device pressure and / or temperature of the treatment fluid can be set independently of one another in a chronological sequence.

Claims (15)

Verfahren zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung von mindestens einem Stoff, welcher ein Bestandteil einer Suspension ist, bei dem – der Stoff aus der Suspension separiert und in einer durchströmbaren Schicht auf einem Filtermedium angelagert wird, – die an dem Filtermedium angelagerte durchströmbare Schicht in mehreren, zeitlich und/oder räumlich voneinander getrennten Reaktionszonen mit mehreren unterschiedlichen dampfförmigen Behandlungsfluiden beaufschlagt wird, – das Behandlungsfluid durch die durchströmbare Schicht in Filtrationsrichtung zum Filtermedium durchgeleitet wird, wobei das Behandlungsfluid wenigstens teilweise in der durchströmbaren Schicht kondensiert und dabei Kondensationswärme abgibt, und – in den einzelnen getrennten Reaktionszonen jeweils Druck und/oder Temperatur so eingestellt werden, dass mit der frei werdenden Kondensationswärme der in der durchströmbaren Schicht enthaltene, mindestens eine Stoff wenigstens zum Teil definiert chemisch und/oder thermisch umgesetzt wird.Process for the chemical and / or thermal conversion of at least one substance which is a constituent of a suspension, in which The substance is separated from the suspension and deposited in a flow-through layer on a filter medium, - The applied to the filter medium flow-through layer is applied in a plurality of temporally and / or spatially separated reaction zones with a plurality of different vapor treatment fluids, - The treatment fluid is passed through the flow-through layer in the filtration direction to the filter medium, wherein the treatment fluid condenses at least partially in the permeable layer and thereby emits condensation heat, and - In the individual separate reaction zones each pressure and / or temperature are adjusted so that at least one substance is at least partially defined chemically and / or thermally reacted with the liberated heat of condensation contained in the permeable layer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der durchströmbaren Schicht enthaltene, mindestens eines Stoff wenigstens zum Teil mit Inhaltsstoffen des Behandlungsfluids chemisch ungewandelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the at least one substance contained in the permeable layer is at least partially chemically transformed with ingredients of the treatment fluid. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffliche Zusammensetzung des Behandlungsfluids gezielt eingestellt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the material composition of the treatment fluid is adjusted specifically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe von Behandlungsfluid die durchströmbare Schicht mit einer Waschflüssigkeit durchströmt wird, die Reagenzien und/oder katalytisch aktive Substanzen enthält.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that before the addition of treatment fluid, the flow-through layer is traversed by a washing liquid containing reagents and / or catalytically active substances. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsfluid katalytisch aktive Substanzen enthält.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the treatment fluid contains catalytically active substances. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbare Schicht vor, während und/oder nach der Beaufschlagung mit dem Behandlungsfluid entfeuchtet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flow-through layer is dehumidified before, during and / or after the application of the treatment fluid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbare Schicht während oder nach der Beaufschlagung mit dem Behandlungsfluid gespült wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flow-through layer is rinsed during or after the application of the treatment fluid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbare Schicht als Filterkuchen in einem kontinuierlichen Verfahren, etwa mittels einer Band-, einer Trommel-, einer Teller- oder eine Scheibenfiltervorrichtung erzeugt und mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow-through layer is produced as a filter cake in a continuous process, for example by means of a belt, a drum, a plate or a disc filter device and is acted upon with the treatment fluid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbare Schicht in mehreren, voreinander getrennten Reaktionszonen mit dem Behandlungsfluid beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the flow-through layer is acted upon in a plurality of reaction zones separated from each other with the treatment fluid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freisetzung der Kondensationsenergie des Behandlungsfluides in der durchströmbaren Schicht bei einem erhöhten Temperatur- und Druckniveau sowohl die Filtratseite als auch die Suspensionsseite des Filtermediums unter Überdruck gesetzt werden, wobei der suspensionsseitige Druck höher ist als der filtratseitige Druck.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that to release the condensation energy of the treatment fluid in the permeable layer at an elevated temperature and pressure level, both the filtrate side and the suspension side of the filter medium are placed under pressure, the suspension-side pressure is higher as the filtrate-side pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durchströmbare Schicht als Filterkuchen in einem diskontinuierlich arbeitenden Verfahren gebildet wird, insbesondere mittels einer Drucknutsche, eines Blatt- oder eines Kerzenfilters.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the flow-through layer is formed as a filter cake in a batch process, in particular by means of a pressure filter, a blade or a candle filter. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Filterfläche und einem Suspensionstrog, in welchem die Filterfläche teilweise angeordnet ist, und mit mehreren Hauben, welche jeweils unterschiedliche Abschnitte der außerhalb des Suspensionstroges liegenden Filterfläche übergreifen, wobei die Hauben zusammen mit der Filterfläche mehrere Reaktionszonen für ein oder mehrere Behandlungsfluide umschließen, welche zum Durchströmen und zur chemischen und/oder thermischen Umwandlung eines auf der Filterfläche gebildeten Filterkuchens vorgesehen sind.Apparatus for carrying out a method according to one of claims 1 to 11, having a filter surface and a suspension trough, in which the Filter surface is partially arranged, and with a plurality of hoods, which each overlap different portions of lying outside the suspension trough filter surface, the hoods together with the filter surface a plurality of reaction zones for one or more treatment fluids, which for flowing through and for the chemical and / or thermal transformation of a provided on the filter surface formed filter cake. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse vorgesehen ist, welches die Filterfläche und die Haube druckdicht umschließt.Apparatus according to claim 12, characterized in that a housing is provided, which surrounds the filter surface and the hood pressure-tight. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hauben vorgesehen sind, welche jeweils unterschiedliche Abschnitte der Filterfläche übergreifen.Device according to one of claims 12 or 13, characterized in that a plurality of hoods are provided which engage over different sections of the filter surface in each case. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Druck und/oder Temperatur des Behandlungsfluids in einer zeitlichen Abfolge unabhängig voneinander einstellbar sind.Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that pressure and / or temperature of the treatment fluid in a time sequence are independently adjustable.
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