DE102006061477B4 - Process for separating and purifying solids from suspensions - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Abtrennung und Reinigung von Feststoffen aus Suspensionen mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer Suspension;
b) Einleiten der Suspension in Filterkammern einer Filterpresse unter Ausbildung eines Filterkuchens;
c) Einleiten eines Stroms eines Waschmediums in die Filterkammern, sodass der Filterkuchen mit dem Waschmedium gespült wird;
d) Anhalten des Stroms des Waschmediums für mindestens 10 Sekunden;
e) Wiederaufnehmen des Einleitens des Waschmediums in die Filterkammern;
f) Wiederholen der Schritte (d) und (e);
g) Anhalten des Stroms des Waschmediums;
h) Entnehmen des Filterkuchens aus der Filterkammer.
Process for separating and purifying solids from suspensions, comprising the steps of:
a) providing a suspension;
b) introducing the suspension into filter chambers of a filter press to form a filter cake;
c) introducing a stream of a washing medium into the filter chambers so that the filter cake is rinsed with the washing medium;
d) stopping the flow of the washing medium for at least 10 seconds;
e) resuming the introduction of the washing medium into the filter chambers;
f) repeating steps (d) and (e);
g) stopping the flow of the washing medium;
h) removing the filter cake from the filter chamber.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung und Reinigung von Feststoffen aus Suspensionen.The invention relates to a process for the separation and purification of solids from suspensions.
Filterpressen werden für die industrielle Aufarbeitung von Schlämmen oder Suspensionen aus den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Derartige Filterpressen umfassen vertikal angeordnete Filterplatten, deren Hauptflächen jeweils mit einem Filtertuch belegt werden. Die Filterplatten werden jeweils zu einem Filterplattenstapel zusammengefasst, wobei der Stapel je nach Anwendungsgebiet eine unterschiedliche Anzahl von Filterplatten umfasst, beispielsweise 50 Filterplatten. Die Filterplatten weisen auf ihren Hauptflächen jeweils eine Vertiefung auf. Werden die Filterplatten zu einem Filterplattenstapel vereinigt, so bildet sich zwischen benachbarten Filterplatten eine Filterkammer aus, die vom Filtertuch ausgekleidet ist. Der Filterplattenstapel wird durch eine Hydraulik zusammengepresst, so dass während des Filtrationsvorganges die Filterkammern durch den Druck des in die Filterkammer einströmenden Mediums nicht geöffnet werden können. Die aufzuarbeitende Suspension wird in die Filterkammer eingeleitet, wobei die flüssige Phase das Filtertuch durchströmt und aus der Filterkammer herausgeleitet wird, während feste Anteile in der Filterkammer zurückgehalten werden und dort einen Filterkuchen aufbauen. Während der Filtration erhöht sich der Gegendruck, welchen die flüssige Phase überwinden muss, durch Aufbau des Filterkuchens ständig. Übersteigt der Druck einen gewissen Grenzwert, bzw. ist die Filterkammer vollständig vom Filterkuchen ausgefüllt, wird die Einleitung der aufzuarbeitenden Suspension unterbrochen. Bei einer besonderen Ausführungsform derartiger Filterpressen, so genannten Membranfilterpressen, kann der Filterkuchen noch weiter entwässert werden. Dazu ist auf der Hauptfläche der Filterplatte eine Membran vorgesehen. Die Membran kann durch ein geeignetes Medium, im Allgemeinen Druckluft oder Wasser, mit Druck beaufschlagt werden, so dass sie sich von der Hauptfläche der Filterplatte wegwölben kann, wodurch das Volumen der Filterkammer verringert wird. Der Filterkuchen wird dadurch ausgepresst, so dass ein Filterkuchen mit einem höheren Feststoffanteil erhalten wird. Zum Entleeren der Filterkammern werden die Filterplatten auseinander gefahren. Die Filterplatten sind dazu verfahrbar in einem Gestell gelagert. Man unterscheidet prinzipiell zwischen Seitenholmfilterpressen und Brückenholmfilterpressen („Overhead-Presse“). Bei der Seitenholmausführung sind beidseitig des Filterplattenstapels Holme angeordnet, in welchen die Filterplatten verschiebbar gelagert sind. Dies hat den Vorteil, dass bei auseinandergefahrenen Filterplatten der Zwischenraum zwischen benachbarten Platten von der Oberseite der Plattenfilterpresse zugänglich ist. Bei der Brückenholmausführung sind die Filterplatten verfahrbar in einen über den Plattenstapel hinweggeführten Holm eingeklinkt. Werden zur Entleerung der Filterkammern die Filterplatten auseinander gefahren, so ist der Zwischenraum von der Seite her zugänglich.Filter presses are used for the industrial processing of sludges or suspensions from the most diverse areas. Such filter presses comprise vertically arranged filter plates whose main surfaces are each covered with a filter cloth. The filter plates are each combined to form a filter plate stack, wherein the stack comprises, depending on the field of application, a different number of filter plates, for example 50 filter plates. The filter plates each have a recess on their major surfaces. If the filter plates combined to form a filter plate stack, so formed between adjacent filter plates from a filter chamber, which is lined by the filter cloth. The filter plate stack is compressed by a hydraulic, so that during the filtration process, the filter chambers can not be opened by the pressure of the medium flowing into the filter chamber. The aufarbeitende suspension is introduced into the filter chamber, wherein the liquid phase flows through the filter cloth and is led out of the filter chamber, while solid portions are retained in the filter chamber and build there a filter cake. During filtration, the back pressure, which must overcome the liquid phase, increases by building the filter cake constantly. If the pressure exceeds a certain limit, or if the filter chamber is completely filled by the filter cake, the introduction of the suspension to be worked up is interrupted. In a particular embodiment of such filter presses, so-called membrane filter presses, the filter cake can be further dehydrated. For this purpose, a membrane is provided on the main surface of the filter plate. The membrane may be pressurized by a suitable medium, generally compressed air or water, so that it may bow away from the main surface of the filter plate, thereby reducing the volume of the filter chamber. The filter cake is thereby squeezed out so that a filter cake with a higher solids content is obtained. To empty the filter chambers, the filter plates are moved apart. The filter plates are movably mounted in a frame. In principle, a distinction is made between side rail filter presses and bridge rail filter presses ("overhead press"). In the Seitenholmausführung spars are arranged on both sides of the filter plate stack, in which the filter plates are slidably mounted. This has the advantage that when the filter plates are moved apart, the space between adjacent plates is accessible from the top of the plate filter press. In the Brückenholmausführung the filter plates are movably latched in a guided over the plate stack spar. If the filter plates are moved apart to empty the filter chambers, the gap is accessible from the side.
Beispielsweise wird in der
In der
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Filterpressen, wie sie oben beschrieben wurden, werden beispielsweise bei der Synthese von Katalysatoren verwendet, um den festen Katalysator aus bei der Synthese anfallenden Katalysatorsuspensionen abzutrennen.Filter presses as described above are used, for example, in the synthesis of catalysts to separate the solid catalyst from catalyst suspensions obtained in the synthesis.
Bei der Herstellung von Alkoholen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff im großindustriellen Maßstab werden häufig Katalysatoren eingesetzt, die im Wesentlichen auf Kupfer und Zink beruhen. Mit solchen Katalysatoren werden kurzkettige Alkohole, wie Methanol und Ethanol, sowie auch längerkettige Alkohole hergestellt, wie Hexanol, Oktanol oder Dekanol. Solche längerkettigen Alkohole werden beispielsweise zu Waschmitteln weiterverarbeitet. Die für die Synthese verwendeten Katalysatoren enthalten meist noch weitere Komponenten, wie beispielsweise Aluminiumoxid, durch welches die Temperaturstabilität des Katalysators verbessert werden kann. Für die Herstellung solcher Katalysatoren wird beispielsweise kollodial gelöstes, disperses Aluminiumhydroxid verwendet. Dieses wird mit einer sauren Kupfer/Zink-Lösung vermischt und das Kupfer bzw. Zink auf das kolloidale Siliziumdioxid ausgefällt. Man erhält eine Suspension, die neben dem Katalysator bzw. einer Katalysatorvorstufe noch größere Mengen an gelösten Salzen enthält. Aus der Suspension kann die Katalysatorvorstufe dann mit Hilfe einer oben beschriebenen Filterpresse abfiltriert werden.In the production of alcohols from carbon monoxide and hydrogen on a large industrial scale catalysts are often used, which are based mainly on copper and zinc. With such catalysts, short-chain alcohols, such as methanol and ethanol, as well as longer-chain alcohols are prepared, such as hexanol, octanol or decanol. Such longer-chain alcohols are further processed, for example, into detergents. The catalysts used for the synthesis usually contain other components, such as alumina, through which the temperature stability of the catalyst can be improved. For the preparation of such catalysts, for example collodially dissolved, dispersed aluminum hydroxide is used. This is mixed with an acid copper / zinc solution and precipitated the copper or zinc on the colloidal silica. A suspension is obtained which contains, in addition to the catalyst or a catalyst precursor, even larger amounts of dissolved salts. From the suspension, the catalyst precursor can then be filtered off with the aid of a filter press described above.
Die
Die
Die Aktivität des Cu/Zn/Al-Katalysators bei der Methanolsynthese wird stark durch die Konzentration an Alkalimetallsalzionen beeinflusst, die nach der Synthese noch im Katalysator verbleiben. Kleine Alkalimetallsalzkonzentrationen erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit der Methanolbildung signifikant. Bei steigender Konzentration blockieren die Alkalimetallionen aber gleichzeitig die aktiven Zentren des Cu/Zn-Katalysators. Bei steigender Alkalimetallsalzkonzentration wird daher die Reaktionsgeschwindigkeit der Alkoholsynthese oberhalb eines Schwellenwerts deutlich verlangsamt. Während der Herstellung des Katalysators gelangen hohe Alkalimetallsalzkonzentrationen in die Katalysatorvorstufe. Die Cu/Zn/Al-Katalysatorvorstufe muss daher nach dem Abtrennen aus der Synthesemischung noch gewaschen werden. In der Regel ist es jedoch nicht möglich, die Alkalimetallsalzkonzentration im Katalysator mit lediglich einem Waschschritt unter den geforderten Schwellenwert abzusenken. Bei der Herstellung des Katalysators im industriellen Maßstab wird die aus der Synthesemischung abgetrennte Katalysatorvorstufe im Allgemeinen nicht erneut in Wasser aufgeschlämmt und der gereinigte Katalysator dann in einer Filterpresse aus der Suspension abgetrennt. Üblicherweise wird in der Weise vorgegangen, das zunächst die rohe Katalysatorvorstufe in einer Filterpresse aus der bei der Synthese anfallenden Suspension abgetrennt wird. Anschließend wird Waschwasser durch die Filterkammer geleitet, sodass der Filterkuchen mit Waschwasser gespült wird. Die Spüldauer kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass die Alkalimetallkonzentration im Abwasser gemessen wird. Fällt die Alkalimetallkonzentration unter einen bestimmten Schwellenwert, wird der Fluss des Waschwassers gestoppt und die gereinigte Katalysatorvorstufe aus der Filterkammer entnommen.The activity of the Cu / Zn / Al catalyst in methanol synthesis is strongly influenced by the concentration of alkali metal salt ions remaining in the catalyst after synthesis. Small alkali metal salt concentrations significantly increase the reaction rate of methanol formation. As the concentration increases, however, the alkali metal ions simultaneously block the active centers of the Cu / Zn catalyst. As the alkali metal salt concentration increases, therefore, the rate of reaction of the alcohol synthesis above a threshold is significantly slowed. During the preparation of the catalyst, high alkali metal salt concentrations enter the catalyst precursor. The Cu / Zn / Al catalyst precursor must therefore After separation from the synthesis mixture to be washed. In general, however, it is not possible to lower the alkali metal salt concentration in the catalyst to below the required threshold with only one wash step. In preparing the catalyst on an industrial scale, the catalyst precursor separated from the synthesis mixture is generally not reslurried in water and the purified catalyst is then separated from the suspension in a filter press. Usually, the procedure is that the crude catalyst precursor is first separated in a filter press from the resulting in the synthesis of suspension suspension. Subsequently, wash water is passed through the filter chamber, so that the filter cake is rinsed with wash water. The rinsing time can be determined, for example, by measuring the alkali metal concentration in the wastewater. If the alkali metal concentration falls below a certain threshold value, the flow of wash water is stopped and the purified catalyst precursor is removed from the filter chamber.
Während des Spülens werden die wasserlöslichen Anteile des Filterkuchens, beispielsweise Alkalimetallsalze, aus der Filterkammer ausgetragen. Dadurch nimmt das Feststoffvolumen des Filterkuchens ab. Es bilden sich Risse im Filterkuchen, durch welche das Waschwasser leichter fließt als durch kompaktere Bereiche des Filterkuchens. Je weiter der Spülschritt fortschreitet, umso schlechter werden daher die verbleibenden kompakten Bereiche des Filterkuchens gespült. Bei sehr hohen Anteilen an wasserlöslichen Bestandteilen im Filterkuchen kann es daher erforderlich werden, den Spülvorgang zu unterbrechen und den Filterkuchen aus den Filterkammern zu entnehmen. Der noch lösliche Salze enthaltende Filterkuchen muss dann erneut in Wasser oder einem anderen geeigneten Waschmedium aufgeschlämmt und die erhaltene Suspension erneut in die Filterpresse gepumpt werden, um den Spülschritt fortzusetzen.During rinsing, the water-soluble portions of the filter cake, for example alkali metal salts, are discharged from the filter chamber. As a result, the solids volume of the filter cake decreases. Cracks form in the filter cake, through which the wash water flows more easily than through more compact areas of the filter cake. Therefore, as the rinsing step progresses, the worse the residual compact portions of the filter cake are rinsed. With very high proportions of water-soluble constituents in the filter cake, it may therefore be necessary to interrupt the rinsing process and remove the filter cake from the filter chambers. The filter cake still containing soluble salts must then be reslurried in water or other suitable washing medium and the resulting suspension pumped again into the filter press to continue the rinsing step.
Es besteht daher das Problem, dass, obwohl im Abwasser nur noch geringe Mengen an Alkalimetallionen nachgewiesen werden können, die Katalysatorvorstufe nach der Entnahme aus der Filterpresse oft noch relativ große Mengen an Alkalimetallverbindungen enthält. Man führt dies darauf zurück, dass der Filterkuchen über sein Volumen hinweg ungleichmäßig vom Waschwasser durchströmt wird und sich im ungünstigsten Fall Bereiche ergeben, die nicht oder nur wenig vom Waschwasser durchspült werden. Um sicher zu sein, dass die Katalysatorvorstufe nur noch höchstens die geforderte maximale Menge an Alkalimetallionen enthält, muss daher auch dann, wenn im Abwasser der Filterpresse kein bzw. nur noch sehr geringe Mengen Alkalimetall mehr nachgewiesen werden können, der Filterkuchen oft noch für längere Zeit mit Frischwasser gespült werden. Dadurch fallen große Mengen an Abwasser an, die entsorgt werden müssen. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn das Abwasser Ionen enthält, die nicht ohne weitere in die Umgebung abgegeben werden können. Beispielsweise dürfen Abwässer, die Nitrationen enthalten, wegen der Gefahr einer Überdüngung nicht einfach beispielsweise in ein Gewässer eingeleitet werden. Die Nitrationen müssen zuvor durch biologische oder physikalische Verfahren aus dem Abwasser entfernt werden. Als weiterer Nachteil ergibt sich, dass sich durch die langen Spülzeiten die Produktionszeit für den Katalysator verlängert, die Abtrennung und Reinigung der Katalysatorvorstufe also eine Art Flaschenhals bei der Herstellung des Katalysators bildet.There is therefore the problem that, although only small amounts of alkali metal ions can be detected in the wastewater, the catalyst precursor often still contains relatively large amounts of alkali metal compounds after removal from the filter press. This is due to the fact that the filter cake is traversed unevenly across its volume by the wash water and in the worst case arise areas that are not or only slightly rinsed by the wash water. To be sure that the catalyst precursor contains only at most the required maximum amount of alkali metal ions, therefore, even if no or only very small amounts of alkali metal can be detected in the wastewater of the filter press, the filter cake often for a long time be rinsed with fresh water. This results in large amounts of wastewater, which must be disposed of. This is particularly problematic if the wastewater contains ions that can not be released without further into the environment. For example, wastewater containing nitrate ions should not simply be discharged into, for example, a body of water because of the risk of over-fertilization. The nitrate ions must first be removed from the wastewater by biological or physical processes. A further disadvantage is that the production time for the catalyst is prolonged by the long rinsing times, so the separation and purification of the catalyst precursor forms a kind of bottleneck in the preparation of the catalyst.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren unter Verwendung einer Filterpresse bereitzustellen mit welchem die Konzentration von wasserlöslichen Salzen im Filterkuchen effizient mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Abwassermenge zuverlässig bis auf eine geringe, vorzugsweise zu vernachlässigende Restkonzentration abgesenkt werden kann.The invention was therefore based on the object to provide a method using a filter press with which the concentration of water-soluble salts in the filter cake can be lowered efficiently with a smaller compared to the prior art wastewater quantity reliably to a low, preferably negligible residual concentration.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren unter Verwendung einer Filterpresse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method using a filter press having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filterpresse unterscheidet sich von den bisher bekannten Filterpressen dadurch, dass die Flüssigkeitszufuhr zu den Filterkammern bzw. die Flüssigkeitsableitung aus den Filterkammern über eine Steuerungsvorrichtung intervallartig reguliert wird. Beim Betrieb der Filterpresse kann daher der Strom eines Waschmediums, welches durch einen in der Filterkammer angeordneten Filterkuchen strömt an- und ausgeschaltet werden. Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung der Filterpresse wesentlich geringere Mengen an Waschwasser benötigt werden und innerhalb kürzerer Spülzeiten die Konzentration an im Filterkuchen verbleibenden wasserlöslichen Ionen zuverlässig unter einen vorgegebenen Schwellenwert gedrückt werden kann.The filter press used in the method according to the invention differs from the previously known filter presses in that the liquid supply to the filter chambers and the liquid discharge from the filter chambers is regulated by means of a control device interval. During operation of the filter press, therefore, the flow of a washing medium which flows through a filter cake arranged in the filter chamber can be switched on and off. It has been shown that when using the filter press much smaller amounts of wash water are needed and within shorter flushing times, the concentration of water soluble ions remaining in the filter cake can be reliably pressed below a predetermined threshold.
In der nachfolgenden Beschreibung wird unter einer Flüssigkeit sowohl eine Suspension eines Feststoffs in einer Flüssigkeit als auch eine reine Flüssigkeit, beispielsweise Waschwasser, verstanden.In the following description, a liquid is understood as meaning both a suspension of a solid in a liquid and a pure liquid, for example washing water.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filterpresse umfasst mehrere in Form eines Filterplattenstapels nebeneinander angeordnete, vertikal ausgerichtete, zwischen einer Betriebsstellung und einer Entleerungsstellung horizontal verschiebbare Filterplatten, welche in der Betriebsstellung zwischen Hauptflächen benachbarter Filterplatten eine Filterkammer ausbilden. Zumindest ein Teil der Filterplatten weist eine Flüssigkeitszu- und/oder - ableitung auf. Erfindungsgemäß umfasst die in dem Verfahren verwendete Filterpresse eine Steuerungsvorrichtung, durch welche eine Strömung in der Flüssigkeitszu- und/oder -ableitung intervallartig ansteuerbar ist. The filter press used in the method according to the invention comprises a plurality in the form of a filter plate stack juxtaposed, vertically aligned, between an operating position and a discharge position horizontally displaceable filter plates which form a filter chamber in the operating position between major surfaces of adjacent filter plates. At least a part of the filter plates has a liquid supply and / or - derivative. According to the invention, the filter press used in the method comprises a control device, by means of which a flow in the liquid supply and / or discharge can be controlled at intervals.
In konventionellen Filterpressen werden die aufzutrennende Suspension und das Waschwasser nacheinander durch eine Zuleitung kontinuierlich in die Filterkammer geleitet. Wird eine Suspension eingeleitet, baut sich zunächst ein Filterkuchen auf. Soll nun eine wasserlösliche Verunreinigung, beispielsweise ein Alkalimetallsalz, durch Spülen mit Waschwasser aus dem Filterkuchen entfernt werden, so ist die Strömungsgeschwindigkeit des Waschwassers an verschiedenen Stellen der Filterkammer in Abhängigkeit von der Entfernung zur Einströmungsöffnung und lokalen Inhomogenitäten des Filterkuchens unterschiedlich. Beim Spülen gelangt daher nicht an alle Stellen des Filterkuchens die gleiche Menge an Waschwasser. Vielmehr existieren in der Filterkammer Bereiche, beispielsweise in den Ecken der Filterkammer, an die nur geringe Mengen an Waschwasser gelangen und in denen auch bei langen Spülzeiten daher relativ hohe Salzkonzentrationen verbleiben.In conventional filter presses, the suspension to be separated and the wash water are passed successively through a supply line continuously into the filter chamber. If a suspension is introduced, a filter cake first builds up. If a water-soluble impurity, for example an alkali metal salt, is to be removed from the filter cake by rinsing with washing water, then the flow rate of the washing water at different points of the filter chamber differs depending on the distance to the inflow opening and local inhomogeneities of the filter cake. When rinsing therefore does not reach all points of the filter cake, the same amount of washing water. Rather, there are areas in the filter chamber, for example in the corners of the filter chamber, get to the only small amounts of washing water and in which therefore relatively high salt concentrations remain even with long flushing times.
Die Steuerungsvorrichtung ermöglicht es, den Strom des Waschwassers intervallartig auszuführen, also beispielsweise den Waschwasserstrom nach einer vorgegebenen Strömungsperiode t1 für eine vorgegebene Ruheperiode t2 anzuhalten oder die Strömungsgeschwindigkeit pulsweise zu verändern. Nachdem beispielsweise ein erstes Volumen an Waschwasser in die Filterkammer eingeströmt ist, wird der Strom des Waschwassers angehalten. Die Erfinder nehmen an, dass sich während dieser strömungslosen Zeit die wasserlöslichen Ionen, insbesondere Alkalimetallionen, zunächst im Waschwasser lösen. Da der Lösevorgang im strömungslosen Zustand erfolgt, lösen sich die störenden Ionen an allen Orten des Filterkuchens im Wesentlichen gleich gut. Anschließend können die Ionen von Orten hoher Konzentration zu Orten mit niedriger Ionenkonzentration diffundieren. Dadurch löst sich insgesamt eine größere Menge an Salzen im in der Filterkammer enthaltenen Waschwasser. Wird nun erneut frisches Waschwasser in die Filterkammer geleitet, wird die Salzlösung aus der Filterkammer verdrängt und durch salzfreies Waschwasser ersetzt. Wird der Waschwasserstrom erneut angehalten, lösen sich in allen Abschnitten des Filterkuchens gleichmäßig wieder die zu entfernenden Ionen im Waschwasser. Der Wechsel von Ein- und Ausschalten der Strömung des Waschwassers durch die Filterkammer wird während des Waschschritts mehrmals wiederholt. Mit der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse können Inhomogenitäten im Filterkuchen bzw. im Strömungsprofil des Waschwassers über das Volumen des Filterkuchens hinweg in hohem Maß ausgeglichen werden, sodass das verwendete Volumen an Waschwasser wesentlich effizienter genutzt werden kann. Bei der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse sind daher geringere Mengen an Waschwasser erforderlich, um beispielsweise die Konzentration an Alkaliionen in einer Katalysatorvorstufe, wie sie bei der Synthese in Form einer Suspension anfällt, zuverlässig bis unterhalb einen vorgegebenen Grenzwert zu erniedrigen.The control device makes it possible to carry out the flow of washing water at intervals, so for example to stop the washing water flow after a predetermined flow period t 1 for a predetermined rest period t 2 or to change the flow rate in a pulsed manner. For example, after a first volume of wash water has flowed into the filter chamber, the flow of wash water is stopped. The inventors assume that during this flowless time, the water-soluble ions, in particular alkali metal ions, first dissolve in the washing water. Since the dissolution process takes place in the flowless state, the interfering ions dissolve essentially equally well at all locations of the filter cake. Subsequently, the ions can diffuse from high concentration sites to low ion concentration sites. This dissolves a total of a larger amount of salts in the wash water contained in the filter chamber. If again fresh wash water is led into the filter chamber, the salt solution is displaced from the filter chamber and replaced by salt-free wash water. If the washing water flow is stopped again, the ions to be removed dissolve uniformly in the washing water in all sections of the filter cake. The change of switching on and off the flow of wash water through the filter chamber is repeated several times during the washing step. With the filter press used in the method according to the invention inhomogeneities in the filter cake or in the flow profile of the wash water over the volume of the filter cake can be compensated to a high degree, so that the volume of wash water used can be used much more efficiently. In the filter press used in the method according to the invention, therefore, smaller amounts of wash water are required, for example, to lower the concentration of alkali metal ions in a catalyst precursor, as obtained in the synthesis in the form of a suspension, reliably below a predetermined limit.
Der mit der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse erreichbare Effekt, die zuverlässige Entfernung störender Ionen aus einem Feststoff durch einen Spülschritt, bei dem der Strom des Waschwassers intervallartig angehalten wird, kann an sich bereits mit einer Filterpresse erreicht werden, die lediglich eine Filterkammer umfasst. Bevorzugt umfasst die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filterpresse jedoch mehrere Filterkammern, bevorzugt mehr als 10 Filterkammern, besonders bevorzugt mehr als 30 Filterkammern, insbesondere mehr als 50 Filterkammern. Eine Filterkammer wird von jeweils zwei vertikal aufgehängten Filterplatten gebildet. In den Raum zwischen dem Rahmen der Filterplatte und der jeweiligen Hauptfläche der Filterkammer wird beispielsweise die aus der Synthese eines Katalysators erhaltene Suspension eingeleitet. Dazu ist in einem Abschnitt der Filterplatten zumindest eine Flüssigkeitszu- und/oder - ableitung angeordnet. Über diese kann sowohl die Suspension als auch in einem späteren Spülschritt ein Waschmedium, beispielsweise Waschwasser, eingeleitet werden. Die in der Suspension enthaltenen Feststoffe werden durch eine geeignete Filtervorrichtung in der Filterkammer zurückgehalten. Dazu können an den Filterplatten beispielsweise Filtertücher angebracht sein. Die flüssige Phase kann durch die Filtertücher hindurchtreten und aus der Filterkammer abfließen, während die Feststoffe in der Filterkammer zurückgehalten werden und dort einen Filterkuchen aufbauen. Die Filtertücher können beispielsweise an einem schwenkbaren Rahmen befestigt sein, sodass beim Entleeren der Filterkammer das Filtertuch von der Hauptfläche der betreffenden Filterplatte weggeschwenkt werden kann.The effect achievable with the filter press used in the method according to the invention, the reliable removal of interfering ions from a solid by a rinsing step in which the flow of washing water is stopped at intervals, can in itself be achieved with a filter press comprising only one filter chamber. However, the filter press used in the method according to the invention preferably comprises a plurality of filter chambers, preferably more than 10 filter chambers, more preferably more than 30 filter chambers, in particular more than 50 filter chambers. A filter chamber is formed by two vertically suspended filter plates. In the space between the frame of the filter plate and the respective main surface of the filter chamber, for example, the suspension obtained from the synthesis of a catalyst is introduced. For this purpose, at least one liquid supply and / or discharge is arranged in a section of the filter plates. About this, both the suspension and in a subsequent rinsing step, a washing medium, such as washing water, are introduced. The solids contained in the suspension are retained in the filter chamber by a suitable filter device. For this purpose, for example filter cloths may be attached to the filter plates. The liquid phase can pass through the filter cloths and drain off the filter chamber while the solids are retained in the filter chamber where they build up a filter cake. The filter cloths may for example be attached to a pivotable frame, so that when emptying the filter chamber, the filter cloth can be pivoted away from the main surface of the respective filter plate.
Zum Entleeren der Filterkammern werden benachbarte Filterplatten in horizontaler Richtung auseinander bewegt. Der Filterkuchen kann dann entfernt werden, indem er beispielsweise nach unten von der Filterplatte abfällt. Weist die Filterpresse an schwenkbaren Rahmen befestigte Filtertücher auf, so können die Filtertücher von den Hauptflächen der zugehörigen Filterplatten abgehoben und in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Filterplatten hineingeschwenkt werden. Die im Rahmen eingehängten Filtertücher hängen bauchartig durch, so dass sich der Filterkuchen durch sein Gewicht in der Regel vollständig von den Filtertüchern ablöst.To empty the filter chambers adjacent filter plates are moved apart in the horizontal direction. The filter cake can then be removed, for example, by falling down from the filter plate. If the filter press has filter cloths attached to swiveling frames, then the Filter cloths are lifted from the main surfaces of the associated filter plates and pivoted into the space between two adjacent filter plates. The hanging in the frame filter cloths hang through like a bulb, so that the filter cake by its weight usually completely detached from the filter cloths.
Die Steuerungsvorrichtung der Filterpresse ermöglicht eine intervallartige Flüssigkeitszu- und -ableitung in die bzw. aus den Filterkammern. Insbesondere ermöglicht es die Steuerungsvorrichtung, den Flüssigkeitsstrom durch die Filterkammer periodisch anzuhalten. Vorteilhaft ist dies vor allem beim Spülen des Filterkuchens. Durch eine intervallartige Spülung wird die Aufnahme löslicher Bestandteile in das Waschmedium über das gesamte Volumen des Filterkuchens hinweg verbessert. Damit wird die vorhandene Menge an Waschmedium optimal genutzt und bei gegebener Menge an Waschmedium der Gehalt an löslichen Salzen im Filterkuchen im Vergleich zu einer Filterpresse ohne Steuerungsvorrichtung, d.h. mit einem kontinuierlichen Waschwasserstrom, deutlich abgesenkt.The control device of the filter press allows an interval-like liquid supply and discharge into and out of the filter chambers. In particular, the control device makes it possible to periodically stop the flow of liquid through the filter chamber. This is particularly advantageous when rinsing the filter cake. Intermittent flushing improves the absorption of soluble constituents into the wash medium throughout the entire volume of the filter cake. Thus, the existing amount of washing medium is used optimally and for a given amount of washing medium, the content of soluble salts in the filter cake compared to a filter press without control device, i. with a continuous washing water flow, significantly lowered.
Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise eine Uhr sein, durch welche ein Ventil in der Zuleitung für das Waschwasser in vorgegebenen zeitlichen Abständen geöffnet bzw. geschlossen wird. Als Steuergerät kann jedoch auch ein Computer verwendet werden, was eine komplexere Steuerung des Waschvorgangs ermöglicht. Beispielsweise kann die Dauer, für welche der Waschwasserstrom angehalten wird, zu Beginn des Waschschritts, wenn im Filterkuchen noch große Mengen an löslichen Salzen enthalten sind, kürzer gewählt werden und zum Ende des Waschschritts, wenn nur noch geringe Mengen an Salzen aus dem Filterkuchen gelöst werden müssen, länger. Ferner können an der Filterpresse geeignete Messinstrumente vorgesehen sein, beispielsweise zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit, des Drucks oder der Leitfähigkeit des Waschmediums, welche Daten an den Computer liefern, um den Waschschritt zu optimieren oder zu automatisieren.The control device may be, for example, a clock through which a valve in the supply line for the wash water is opened or closed at predetermined time intervals. However, a computer may be used as the controller, allowing a more complex control of the washing process. For example, the duration for which the washing water flow is stopped at the beginning of the washing step, if the filter cake still contains large amounts of soluble salts, be chosen shorter and at the end of the washing step, when only small amounts of salts are released from the filter cake need, longer. Further, suitable measuring instruments may be provided on the filter press, for example for determining the flow rate, pressure or conductivity of the washing medium which provide data to the computer to optimize or automate the washing step.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Filterkammer zumindest eine Entwässerungsöffnung auf. Die Entwässerungsöffnung ist bevorzugt in einer der Filterplatten, die zusammen die Filterkammer bilden, an einer an sich beliebigen Stelle angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse können mehrere Entwässerungsöffnungen pro Filterkammer vorgesehen sein. Werden mehrere Entwässerungsöffnungen pro Filterkammer vorgesehen, ermöglicht dies eine gleichmäßigere Durchströmung des Filterkuchens und damit eine weitere Verbesserung der Reinigungswirkung.According to a preferred embodiment, each filter chamber has at least one drainage opening. The drainage opening is preferably arranged in one of the filter plates, which together form the filter chamber, at an arbitrary location. According to one embodiment of the filter press used in the method according to the invention, a plurality of drainage openings may be provided per filter chamber. If several drainage openings per filter chamber provided, this allows a more uniform flow through the filter cake and thus a further improvement of the cleaning effect.
Bevorzugt umfasst die Flüssigkeitszu- oder -ableitung zur bzw. von der Filterkammer ein Ventil, mit welchem der in die Filterkammer eingeleitete Flüssigkeitsstrom angehalten werden kann. Dies ermöglicht insbesondere eine einfache Steuerung des Stroms des Waschwassers.The liquid supply or discharge to or from the filter chamber preferably comprises a valve with which the liquid flow introduced into the filter chamber can be stopped. This allows in particular a simple control of the flow of wash water.
Bevorzugt ist eine gemeinsame Zuleitung und/oder eine gemeinsame Ableitung zu bzw. von den Filterkammern vorgesehen, mit welcher die einzelnen Filterkammern zentral mit Suspension bzw. Waschmedium versorgt werden, bzw. die das Abwasser aus den Filterkammern aufnimmt. Bevorzugt ist das Ventil zur Steuerung des Waschwasserstroms in der gemeinsamen Zuleitung vorgesehen, sodass der Waschwasserstrom in allen Filterkammern durch einen Schaltvorgang eines einzelnen Ventils zentral angehalten bzw. wieder aufgenommen werden kann.Preferably, a common supply line and / or a common discharge to or from the filter chambers is provided, with which the individual filter chambers are supplied centrally with suspension or washing medium, or which receives the wastewater from the filter chambers. Preferably, the valve for controlling the washing water flow is provided in the common supply line, so that the washing water flow can be stopped centrally or resumed in all filter chambers by a switching operation of a single valve.
Es ist jedoch auch möglich, den Entwässerungsöffnungen der Filterplatten jeweils einzelne Ventile zuzuordnen. Durch diese Maßnahme können die Strömungsverhältnisse in der Filterkammer beeinflusst werden. Das Waschwasser kann durch eine unterschiedliche Schaltung der Ventile auf unterschiedlichen Bahnen durch den Filterkuchen geleitet werden. Da auf diese Weise eine gleichmäßigere Durchströmung des Filterkuchens erreicht werden kann, lässt sich die Waschwassermenge bzw. die Zeit, die für den Spülschritt benötigt wird, weiter verringern.However, it is also possible to assign the drainage openings of the filter plates each individual valves. By this measure, the flow conditions in the filter chamber can be influenced. The wash water can be passed through a different circuit of the valves on different paths through the filter cake. Since a more uniform flow through the filter cake can be achieved in this way, the amount of wash water or the time required for the rinsing step can be further reduced.
Zur Anpassung der Strömungsverhältnisse in der Filterkammer können die Ventile gemeinsam oder auch einzeln beispielsweise von einer zentralen Steuerungseinheit angesteuert werden.To adapt the flow conditions in the filter chamber, the valves can be controlled jointly or individually, for example, by a central control unit.
Bei der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse ist pro Filterkammer zumindest eine Zuleitungsöffnung vorgesehen. Die zumindest eine Zuleitungsöffnung ist, wie die Entwässerungsöffnung, bevorzugt in zumindest einer der Filterplatten vorgesehen, die gemeinsam eine Filterkammer ausbilden. Die Zuleitungsöffnung kann sowohl für das Zuleiten der Suspension wie auch des Waschmediums, insbesondere Waschwassers dienen. Es ist jedoch auch möglich, getrennte Zuleitungsöffnungen für die Suspension und das Waschwasser vorzusehen. Bevorzugt sind mehrere Zuleitungsöffnungen pro Filterkammer vorgesehen. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Füllung der Filterkammer bzw. eine effizientere Durchströmung des Filterkuchens mit dem Waschwasser.In the filter press used in the method according to the invention, at least one supply opening is provided per filter chamber. The at least one inlet opening, like the drainage opening, is preferably provided in at least one of the filter plates, which together form a filter chamber. The inlet opening can serve both for the supply of the suspension as well as the washing medium, in particular washing water. However, it is also possible to provide separate supply openings for the suspension and the washing water. Preferably, several supply openings per filter chamber are provided. This allows a more uniform filling of the filter chamber or a more efficient flow through the filter cake with the wash water.
Die Zuleitungsöffnung kann an sich an einer beliebigen Stelle auf der Hauptfläche einer Filterplatte angeordnet sein. Bevorzugt ist die Zuleitungsöffnung, insbesondere eine Zuleitungsöffnung für die Zuleitung der Suspension, zentral auf der Hauptfläche der Filterplatte angeordnet. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Suspension in der Filterkammer und damit eine homogenere Struktur des Filterkuchens. Beim Spülen kann dann eine gleichmäßige Durchströmung des Filterkuchens mit Waschwasser erreicht werden.The feed opening may be arranged at any point on the main surface of a filter plate. Preferably, the feed opening, in particular a feed opening for the supply of the suspension, is arranged centrally on the main surface of the filter plate. This allows a uniform distribution of the suspension in the filter chamber and thus a more homogeneous structure of the filter cake. When rinsing a uniform flow through the filter cake can then be achieved with washing water.
In der Zuleitung für die Suspension und/oder das Waschmedium ist bevorzugt eine Pumpe vorgesehen. Die Steuerung der Strömung kann dann beispielsweise auch in der Weise erfolgen, dass die Pumpe an- bzw. ausgeschaltet wird. Die Pumpe wird dazu mit der Steuerungsvorrichtung verbunden.In the supply line for the suspension and / or the washing medium, a pump is preferably provided. The control of the flow can then be carried out, for example, in such a way that the pump is switched on or off. The pump is connected to the control device.
Bei der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse sind die Filterplatten bevorzugt in Form eines Filterplattenstapels angeordnet. Jede Filterplatte ist daher zwischen zwei benachbarten Filterkammern angeordnet. Bevorzugt ist zumindest jede zweite Filterplatte als Membranfilterplatte mit einer durch ein Druckmedium mit Druck beaufschlagbaren Membran ausgebildet. Wird die Membran der Filterplatte mit Druck beaufschlagt, wölbt sich diese in die Filterkammer hinein und verringert dadurch deren Volumen. Nach Abschluss des Befüllens der Filterkammer kann der Filterkuchen daher weiter ausgepresst werden, um einen Teil der Mutterlauge bzw. des Waschmediums zu entfernen, so dass ein Filterkuchen mit einem verminderten Feuchtigkeitsgehalt erhalten wird.In the filter press used in the method according to the invention, the filter plates are preferably arranged in the form of a filter plate stack. Each filter plate is therefore arranged between two adjacent filter chambers. Preferably, at least every second filter plate is designed as a membrane filter plate with a membrane which can be pressurized by a pressure medium. If the membrane of the filter plate is pressurized, it bulges into the filter chamber and thereby reduces its volume. After completion of the filling of the filter chamber, the filter cake can therefore be further pressed to remove a portion of the mother liquor or the washing medium, so that a filter cake is obtained with a reduced moisture content.
Die Filterplatte kann auf nur einer oder bevorzugt auf beiden Hauptflächen mit einer Membran versehen sein. Mit einer einzelnen Filterplatte können dann zwei benachbarte Filterkammern ausgepresst werden.The filter plate may be provided with a membrane on only one or preferably on both main surfaces. With a single filter plate then two adjacent filter chambers can be pressed.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filterpresse ermöglicht die Abtrennung von Feststoffen aus Suspensionen und die effiziente Reinigung der abgetrennten Feststoffe. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Abtrennung und Reinigung von Feststoffen aus Suspensionen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen einer Suspension;
- b) Einleiten der Suspension in Filterkammern einer Filterpresse unter Ausbildung eines Filterkuchens;
- c) Einleiten eines Stroms eines Waschmediums in die Filterkammern, sodass der Filterkuchen mit dem Waschmedium gespült wird;
- d) Anhalten des Stroms des Waschmediums für mindestens 10 Sekunden;
- e) Wiederaufnehmen des Einleitens des Waschmediums in die Filterkammern;
- f) Wiederholen der Schritte (d) und (e);
- g) Anhalten des Stroms des Waschmediums;
- h) Entnehmen des Filterkuchens aus der Filterkammer.
- a) providing a suspension;
- b) introducing the suspension into filter chambers of a filter press to form a filter cake;
- c) introducing a stream of a washing medium into the filter chambers so that the filter cake is rinsed with the washing medium;
- d) stopping the flow of the washing medium for at least 10 seconds;
- e) resuming the introduction of the washing medium into the filter chambers;
- f) repeating steps (d) and (e);
- g) stopping the flow of the washing medium;
- h) removing the filter cake from the filter chamber.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Suspension in Filterkammern einer Filterpresse eingeleitet, sodass sich in den Filterkammern ein Filterkuchen aufbauen kann. Die Feststoffkonzentration der Suspension wird in den üblichen Bereichen gewählt. Beispielsweise sollte die Suspension vorteilhaft noch mit einer Pumpe förderbar sein. Die Förderrate der Suspension hängt von der Dimensionierung der Filterpresse ab und kann vom Fachmann durch entsprechende Vorversuche ermittelt werden. In the method according to the invention, a suspension is first introduced into filter chambers of a filter press, so that a filter cake can build up in the filter chambers. The solids concentration of the suspension is chosen in the usual ranges. For example, the suspension should advantageously still be pumpable with a pump. The delivery rate of the suspension depends on the dimensioning of the filter press and can be determined by the skilled person by appropriate preliminary tests.
Nachdem sich ein Filterkuchen in den Filterkammern aufgebaut hat, wird die Einleitung der Suspension beendet. Der Zeitpunkt, zu dem die Einleitung der Suspension in die Filterkammer beendet wird, kann beispielsweise über den Gegendruck bestimmt werden, der in der Filterkammer erzeugt wird. Nach dem Befüllen wird ein Waschmedium durch die Filterkammern geleitet. Als Waschmedium wird bevorzugt Wasser eingesetzt. Die Förderrate des Waschmediums in die Filterkammern hängt wiederum von der Dimensionierung der Filterpresse sowie den zur Verfügung stehenden Geräten, wie beispielsweise Pumpen, und der Packungsdichte des Filterkuchens ab. Die geeignete Flussrate kann vom Fachmann durch entsprechende Vorversuche ermittelt werden.After a filter cake has built up in the filter chambers, the introduction of the suspension is stopped. The time at which the introduction of the suspension is terminated in the filter chamber, for example, can be determined by the back pressure generated in the filter chamber. After filling, a washing medium is passed through the filter chambers. The washing medium used is preferably water. The delivery rate of the washing medium into the filter chambers in turn depends on the dimensioning of the filter press and the available equipment, such as pumps, and the packing density of the filter cake. The suitable flow rate can be determined by the skilled person by means of appropriate preliminary tests.
Nach einer vorgegebenen Zeitspanne wird der Strom des Waschmediums angehalten. Die Zeitspanne wird geeignet so gewählt, dass das Volumen der Filterkammer zumindest einmal durch das Waschmedium ausgetauscht wird. Vorzugsweise wird die Zeitspanne so gewählt, dass das Volumen der Filterkammer mehrmals, bevorzugt zumindest zehn Mal, insbesondere zumindest fünfzig Mal durch das Waschmedium ausgetauscht wird. Die für den Austausch des Waschmediums erforderliche Zeitspanne hängt von der Dimensionierung der Filterkammer ab. Bevorzugt wird die Zeitspanne zwischen 30 Sekunden und 10 Minuten, insbesondere bevorzugt zwischen ein und fünf Minuten gewählt.After a predetermined period of time, the flow of the washing medium is stopped. The period of time is suitably chosen so that the volume of the filter chamber at least once through the washing medium is exchanged. Preferably, the time period is selected so that the volume of the filter chamber is replaced several times, preferably at least ten times, in particular at least fifty times through the washing medium. The time required for the replacement of the washing medium depends on the dimensioning of the filter chamber. Preferably, the time interval between 30 seconds and 10 minutes, more preferably between one and five minutes is selected.
Anschließend wird der Strom des Waschmediums durch die Filterkammer angehalten. Die Filterkammer enthält nun zunächst den aus der Suspension abgetrennten Feststoff sowie frisches Waschmedium. Im Waschmedium lösen sich nun lösliche Verunreinigungen aus dem Feststoff heraus. In Abhängigkeit von der örtlichen Konzentration der Verunreinigung und der Dauer, für die das Waschmedium in der Filterkammer verbleibt, können höher konzentrierte Lösungen der Verunreinigungen im Waschmedium entstehen. Die im Waschmedium gelösten Verunreinigungen können während der Zeit, in welcher der Strom des Waschmediums durch die Filterkammer angehalten wird, im Waschmedium diffundieren, sodass sich gelöste Verunreinigungen aus Bereichen mit hoher Konzentration in Bereiche mit niedriger Konzentration bewegen können.Subsequently, the flow of the washing medium is stopped by the filter chamber. The filter chamber now contains first the solid separated from the suspension and fresh washing medium. In the washing medium, soluble impurities now dissolve out of the solid. Depending on the local concentration of the contaminant and the duration for which the wash medium remains in the filter chamber, more concentrated solutions of the contaminants in the wash medium may result. The contaminants dissolved in the wash medium may diffuse in the wash medium during the time that the flow of wash medium is stopped by the filter chamber, so that dissolved contaminants can move from high concentration areas to low concentration areas.
Die Zeitspanne, für welche der Strom des Waschmediums durch die Filterkammer angehalten wird, wird vorzugsweise ausreichend lange gewählt, dass sich die Verunreinigungen in höherer Konzentration im Waschmedium lösen und ggf. in Bereiche niedrigerer Konzentration diffundieren können. Die Zeitspanne wird zu zumindest 10 Sekunden, vorzugsweise zumindest 30 Sekunden, insbesondere bevorzugt zumindest 1 Minute gewählt. Mit steigender Konzentration der Verunreinigung im Waschmedium nimmt die pro Zeiteinheit im Waschmedium gelöste Menge an Verunreinigung ab. Um eine effiziente Reinigung des Filterkuchens zu erreichen ist es daher nicht erforderlich, die Zeitspanne, während der der Strom des Waschmediums angehalten wird, so lange zu wählen, bis eine gesättigte Lösung der Verunreinigung im Waschmedium erhalten wird. Meist ist es vorteilhaft, dass nur bis zu etwa 50 %, vorzugsweise bis zu etwa 40 % der maximal erreichbaren Konzentration der Verunreinigung im Waschmedium gelöst wird. Bevorzugt wird die Zeitspanne, für welche der Strom des Waschmediums angehalten wird, kürzer als 10 Minuten, vorteilhaft kürzer als 5 Minuten gewählt.The period of time for which the flow of the washing medium through the filter chamber is stopped is preferably chosen to be sufficiently long that the contaminants may dissolve in a higher concentration in the washing medium and may possibly diffuse into areas of lower concentration. The time period is selected to be at least 10 seconds, preferably at least 30 seconds, more preferably at least 1 minute. As the concentration of the impurity in the washing medium increases, the amount of impurity dissolved in the washing medium per unit time decreases. In order to achieve efficient cleaning of the filter cake, it is therefore not necessary to choose the period during which the flow of the washing medium is stopped until a saturated solution of the impurity in the washing medium is obtained. In most cases it is advantageous that only up to about 50%, preferably up to about 40%, of the maximum attainable concentration of the impurity is dissolved in the washing medium. Preferably, the period of time for which the flow of the washing medium is stopped is chosen to be shorter than 10 minutes, advantageously shorter than 5 minutes.
Anschließend wird der Zustrom von frischem Waschmedium in die Filterkammer wieder aufgenommen. Dadurch wird das mit Verunreinigungen aus dem Feststoff belastete Waschmedium aus der Filterkammer verdrängt und durch frisches Waschmedium ersetzt.Subsequently, the influx of fresh washing medium in the filter chamber is resumed. As a result, the contaminated with impurities from the solid washing medium is displaced from the filter chamber and replaced by fresh washing medium.
Anschließend wiederholt sich der oben geschilderte Vorgang. Der Wechsel von Einleiten des Waschmediums in die Filterkammer und Unterbrechen des Stroms des Waschmediums wird zumindest ein Mal wiederholt. Die Anzahl der Wiederholungen ist abhängig von der Löslichkeit der Verunreinigung, der Konzentration der Verunreiigung im Filterkuchen sowie von der geforderten Reinheit des Filterkuchens. Bevorzugt werden die Schritte (d) und (e) zumindest fünfmal, insbesondere bevorzugt zumindest zehn Mal wiederholt. Bevorzugt wird der Vorgang so oft wiederholt, bis der gewünschte Reinigungsgrad beim Feststoff erreicht ist.Subsequently, the above-described process is repeated. The change of introducing the washing medium into the filter chamber and interrupting the flow of the washing medium is repeated at least once. The number of repetitions depends on the solubility of the impurity, the concentration of impurity in the filter cake and the required purity of the filter cake. Preferably, steps (d) and (e) are repeated at least five times, more preferably at least ten times. Preferably, the process is repeated until the desired degree of purification of the solid is reached.
Zum Abschluss der Reinigung des Feststoffs wird der Strom des Waschmediums angehalten, die Filterkammer geöffnet und der gereinigte Feststoff aus der Filterkammer entnommen.To complete the purification of the solid, the flow of the washing medium is stopped, the filter chamber is opened and the purified solid is removed from the filter chamber.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vor der Entnahme des Feststoffs aus der Filterkammer ein Teil des noch im Filterkuchen vorhandenen Waschmediums entfernt werden, indem ein Gas, beispielsweise Druckluft oder Stickstoffgas, durch die Filterkammer gepresst wird.According to one embodiment of the method according to the invention, a part of the washing medium still present in the filter cake can be removed before the removal of the solid from the filter chamber by a gas, for example compressed air or nitrogen gas, is pressed through the filter chamber.
Die Zeitspanne, während welcher der Strom des Waschmediums angehalten wird, kann für aufeinanderfolgende Schritte gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Wird die Zeitspanne, für welche der Strom des Waschmediums angehalten wird, konstant gewählt, erleichtert dies vorteilhaft die Regelung des Reinigungsvorgangs. Es ist aber auch möglich, die Zeitspanne, für die der Strom des Waschmediums angehalten wird, variabel zu gestalten. Beispielsweise kann zu Beginn der Reinigung, wenn noch hohe Konzentrationen an Verunreinigungen im Filterkuchen enthalten sind, die Zeitspanne kürzer gewählt werden, während in einem späteren Stadium der Reinigung, wenn nur noch geringe Mengen an Verunreinigungen im Filterkuchen enthalten sind, die Zeitspanne länger gewählt wird.The period of time during which the flow of washing medium is stopped may be the same or different for successive steps. If the time span for which the flow of the washing medium is stopped is selected to be constant, this advantageously facilitates the regulation of the cleaning process. But it is also possible to make the period of time for which the flow of the washing medium is stopped, variable. For example, at the beginning of the cleaning, when high concentrations of impurities are still present in the filter cake, the period of time can be selected shorter, while at a later stage of the cleaning, when only small amounts of impurities are contained in the filter cake, the period is longer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird im Strom des Waschmediums, welches die Filterkammer verlässt, die Konzentration einer Verunreinigung gemessen. Dies kann bei ionischen Verunreinigungen beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Leitfähigkeit des die Filterkammer verlassenden Waschmediums gemessen wird. In Abhängigkeit von der Konzentration der Verunreinigung im Waschmedium kann dann gesteuert werden, ob die Schritte (d) und (e) erneut wiederholt werden.According to a preferred embodiment, the concentration of an impurity is measured in the flow of the washing medium leaving the filter chamber. With ionic impurities, this can be done, for example, by measuring the conductivity of the washing medium leaving the filter chamber. Depending on the concentration of the impurity in the washing medium, it may then be controlled whether steps (d) and (e) are repeated again.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zwischen den Schritten (d) und (e) der Filterkuchen ausgepresst. Auf diese Weise wird ein Teil des mit Verunreinigungen belasteten Waschmediums bereits aus dem Filterkuchen entfernt, ehe frisches Waschmedium in die Filterkammer einströmen kann. Dazu kann die Filterpresse beispielsweise mit Membranfilterplatten ausgerüstet sein, die ein Auspressen des Filterkuchens ermöglichen. According to a further embodiment, the filter cake is pressed out between steps (d) and (e). In this way, some of the contaminated with impurities wash medium is already removed from the filter cake before fresh wash medium can flow into the filter chamber. For this purpose, the filter press can be equipped, for example, with membrane filter plates, which allow the filter cake to be pressed out.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Entnehmen des Filterkuchens aus der Filterkammer der Filterkuchen ausgepresst. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Membranfilterplatten erfolgen.According to a further preferred embodiment, the filter cake is pressed out of the filter chamber before the filter cake is removed. This can be done for example by means of membrane filter plates.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Volumen der Filterkammer während des Waschvorgangs fortwährend verringert werden. Dies kann kontinuierlich oder auch schrittweise erfolgen. Dazu kann die Filterpresse beispielsweise mit Membranfilterplatten ausgestattet sein. Werden diese mit Druck beaufschlagt, wölben sich die Membranen in die Filterkammer hinein und verringern damit deren Volumen. Auf diese Weise kann der Volumenverlust des Filterkuchens aufgefangen werden, den dieser durch den Austrag der Verunreinigung erleidet, sodass Rissbildung im Filterkuchen verhindert werden kann.According to another embodiment, the volume of the filter chamber during the washing process can be continuously reduced. This can be done continuously or step by step. For this purpose, the filter press may be equipped with membrane filter plates, for example. If these are pressurized, the membranes bulge into the filter chamber and thus reduce their volume. In this way, the volume loss of the filter cake can be collected, which it suffers from the discharge of the contaminant, so that cracking in the filter cake can be prevented.
Das Waschmedium tritt beim erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise durch eine Einlassöffnung, die im unteren Abschnitt der Filterkammer angeordnet ist, in die Filterkammer ein, um dann entgegen der Schwerkraft durch den Filterkuchen zu fließen und die Filterkammer durch eine Auslassöffnung, die in einem oberen Abschnitt der Filterkammer angeordnet ist, wieder zu verlassen. Um über nacheinander folgende Schritte (e) eine gleichmäßige Durchströmung des Filterkuchens zu erreichen, ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Waschmedium im Filterkuchen eine Strömungsrichtung aufweist und die Strömungsrichtungen in aufeinander folgenden Schritten (e) unterschiedlich gewählt wird. Dazu können beispielsweise zwei Einlassöffnungen vorgesehen sein, beispielsweise im unteren Abschnitt der Filterkammer an gegenüberliegenden äußeren Abschnitten der Hauptflächen einer Filterplatte, und das Waschmedium einmal durch die eine Einlassöffnung und einmal durch die andere Einlassöffnung in die Filterkammer eingeleitet werden. Durch diese Maßnahme werden Bereiche, die vom Waschmedium weniger gut durchströmt werden, weitgehend zurückgedrängt.The washing medium occurs in the inventive method, for example, through an inlet opening which is arranged in the lower portion of the filter chamber in the filter chamber to then flow against the force of gravity through the filter cake and the filter chamber through an outlet opening, which is arranged in an upper portion of the filter chamber is to leave again. In order to achieve a uniform flow through the filter cake via successive steps (e), in one embodiment of the method according to the invention, the washing medium in the filter cake has a flow direction and the flow directions are selected differently in successive steps (e). For this purpose, for example, two inlet openings may be provided, for example in the lower portion of the filter chamber at opposite outer portions of the main surfaces of a filter plate, and the washing medium are introduced once through the one inlet port and once through the other inlet port into the filter chamber. By this measure, areas which are less well flowed through by the washing medium, largely pushed back.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufarbeitung von Suspensionen eingesetzt, die bei der Herstellung von Cu/Zn(Al)-Katalysatoren anfallen. Derartige Katalysatoren werden, wie in der Einleitung beschrieben, beispielsweise für die Herstellung von Alkoholen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff großtechnisch eingesetzt.According to a particularly preferred embodiment, the process according to the invention is used for working up suspensions which are obtained in the preparation of Cu / Zn (Al) catalysts. Such catalysts are, as described in the introduction, for example, for the production of alcohols from carbon monoxide and hydrogen used industrially.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Suspension aus der Herstellung von Cu/Zn-Katalysatoren bereitgestellt, indem:
- - eine Kupfer/Zinknitratlösung bereitgestellt wird;
- - eine Sodalösung bereitgestellt wird;
- - eine Natrium/Aluminiumnitratlösung bereitgestellt wird;
- - die Lösungen vereinigt werden, wobei die Suspension aus der Herstellung von Cu/Zn-Katalysatoren erhalten wird.
- providing a copper / zinc nitrate solution;
- a soda solution is provided;
- a sodium / aluminum nitrate solution is provided;
- - The solutions are combined, wherein the suspension is obtained from the production of Cu / Zn catalysts.
Bei der Herstellung dieser Suspension kann in der Weise verfahren werden, dass zunächst eine Sodalösung hergestellt wird. Dazu wird Na2CO3 vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, beispielsweise etwa 50 °C in destilliertes Wasser eingerührt. Zur Herstellung der Kupfer/Zinknitratlösung kann beispielsweise Cu(NO3)2 × 3 H2O in destilliertem Wasser gelöst werden. Zu dieser Lösung kann dann Zinkoxid gegeben werden, das in Salpetersäure dispergiert ist. Das Gemisch wird vorzugsweise so lange gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wird. Diese Lösung ist durch die enthaltene Salpetersäure stark sauer.In the preparation of this suspension can be moved in such a way that first a soda solution is prepared. For this Na 2 CO 3 is preferably stirred at elevated temperature, for example about 50 ° C in distilled water. To prepare the copper / zinc nitrate solution, for example, Cu (NO 3 ) 2 × 3 H 2 O can be dissolved in distilled water. To this solution may then be added zinc oxide dispersed in nitric acid. The mixture is preferably stirred until a clear solution is obtained. This solution is very acidic due to the nitric acid contained.
Für die Herstellung der Al/Na-Nitratlösung wird NaAlO2 vorzugsweise bei Raumtemperatur in destilliertes Wasser gegeben. Zu dieser Mischung wird Salpetersäure gegeben, sodass sich der Niederschlag auflöst. Die Al/Na-Nitratlösung kann dann zur Kupfer/Zinknitratlösung gegeben werden. Zum Fällen wird nun die Sodalösung zur wie oben geschildert hergestellten Lösung der Metallionen gegeben. Dazu kann die Sodalösung zur Lösung der Metallionen gegeben werden. Es ist aber auch möglich, die beiden Lösungen gemeinsam in einen Fällbehälter zu pumpen. Das Ausfällen des Cu/Zn/Al-haltigen Feststoffs kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden oder auch bei erhöhter Temperatur. Bevorzugt wird die Fällung bei erhöhter Temperatur durchgeführt, insbesondere bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 90 °C. Der entstandene Niederschlag kann anschließend gealtert werden. Die Dauer der Alterung kann an sich beliebig gewählt werden. Bevorzugt wird die Alterung für eine Dauer im Bereich von 30 bis 120 Minuten gewählt. Die Alterung kann bei Raumtemperatur oder bevorzugt bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Temperatur im Bereich von 50 bis 90 °C gewählt. Insbesondere wird die Alterung bei einer Temperatur durchgeführt, bei der auch die Fällung durchgeführt wurde. Die entstandene Suspension wird dann wie oben beschrieben filtriert und gewaschen. For the preparation of the Al / Na nitrate solution, NaAlO 2 is preferably added to distilled water at room temperature. Nitric acid is added to this mixture so that the precipitate dissolves. The Al / Na nitrate solution can then be added to the copper / zinc nitrate solution. For precipitation, the soda solution is added to the metal ion solution prepared as described above. For this, the soda solution can be added to the solution of the metal ions. But it is also possible to pump the two solutions together in a precipitation tank. The precipitation of the Cu / Zn / Al-containing solid can be carried out at room temperature or else at elevated temperature. Preferably, the precipitation is carried out at elevated temperature, in particular at temperatures in the range of 50 to 90 ° C. The resulting precipitate can be aged afterwards. The duration of aging can be chosen arbitrarily. Preferably, the aging is chosen for a duration in the range of 30 to 120 minutes. The aging can be carried out at room temperature or preferably at elevated temperature. Preferably, the temperature in the range of 50 to 90 ° C is selected. In particular, the aging is carried out at a temperature at which the precipitation was carried out. The resulting suspension is then filtered and washed as described above.
Besonders bevorzugt wird die Reinigung solange fortgesetzt, bis das aus der Filterkammer abfließende Waschmedium einen Alkaligehalt von weniger als 700 ppm, vorzugsweise weniger als 500 ppm aufweist.Particularly preferably, the cleaning is continued until the effluent from the filter chamber washing medium has an alkali content of less than 700 ppm, preferably less than 500 ppm.
Der nach der Reinigung erhaltene Filterkuchen kann noch getrocknet werden. Bevorzugt wird der Filterkuchen durch Sprühtrocknen getrocknet.The filter cake obtained after the cleaning can be dried. Preferably, the filter cake is dried by spray drying.
Um Störstoffe zu entfernen kann der getrocknete Feststoff noch calciniert werden. Die Calcinierung wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 250 bis 450 °C während einer Dauer von 2 bis 4 Stunden durchgeführt.To remove impurities, the dried solid can still be calcined. The calcination is preferably carried out at temperatures in the range of 250 to 450 ° C for a period of 2 to 4 hours.
Um den Cu/Zn-Katalysator in die aktive Form zu überführen, kann der calcinierte Feststoff noch reduziert werden. Für die abschließende Reduktion kann ein Reduktionsgas verwendet werden, das beispielsweise aus 98 % N2 und 2 % H2 besteht. Die Reduktion wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 180 bis 250 °C durchgeführt.In order to convert the Cu / Zn catalyst into the active form, the calcined solid can still be reduced. For the final reduction, a reducing gas can be used, which consists for example of 98% N 2 and 2% H 2 . The reduction is preferably carried out at temperatures in the range of 180 to 250 ° C.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Filterpresse wird im Weiteren anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Gegenstände sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The filter press used in the method according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. The same objects are provided with the same reference numerals.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1 : eine schematischen Darstellung einer Seitenansicht der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Filterpresse; -
2 : eine Detailansicht einer Filterplatte mit schwenkbarem Rahmen in der Entleerungsstellung; -
3 : ein Schema der Herstellung eines in der Filterpresse gefilterten und gewaschenen Cu/Zn/(Al)-Katalysators
-
1 a schematic representation of a side view of the filter press used in the method according to the invention; -
2 : a detailed view of a filter plate with a pivotable frame in the emptying position; -
3 FIG. 2: a schematic of the preparation of a filtered in the filter press and washed Cu / Zn / (Al) catalyst
Nachdem der Zyklus von Einleiten von Waschwasser in die Filterkammern und Anhalten des Waschwasserstroms mehrmals durchlaufen wurde, sodass die Konzentration der löslichen Verunreinigungen im Filterkuchen bzw. dem abfließenden unter einen bestimmten Schwellenwert abgesunken ist, kann der Filterkuchen ggf. mit Hilfe von Filtermembranen (nicht dargestellt) ausgepresst werden. Die Filterkammern werden dann nacheinander geöffnet, indem zunächst das bewegliche Widerlager
In der
VergleichsversuchComparative test
Die wie oben beschrieben hergestellte Katalysatorsuspension wurde über den zentralen Trübekanal in die Filterkammern der Filterpresse eingespeist. Nachdem die Filterkammern gefüllt waren, wurden die Membranen der Filterplatten für 5 Minuten mit 3 bar Druck belastet, um den Filterkuchen auszupressen und einen Teil der Mutterlauge zu entfernen. Nachdem der auf den Membranen lastende Druck wieder entspannt war, wurde das Filtrat noch für weitere 8 Minuten aus der Filterpresse abgelassen .The catalyst suspension prepared as described above was fed via the central turbidity channel into the filter chambers of the filter press. After the filter chambers were filled, the membranes of the filter plates were subjected to 3 bar pressure for 5 minutes to squeeze out the filter cake and remove a portion of the mother liquor. After the pressure on the membranes was relaxed again, the filtrate was drained from the filter press for an additional 8 minutes.
Zum Waschen des Filterkuchens wurde entionisiertes Wasser durch die Filterkammern geleitet. Der Einlass des Waschwassers erfolgte über eine Öffnung in der linken unteren Ecke der Filterplatte und die Ableitung über eine Öffnung in deren rechten oberen Ecke. Zu Beginn wurde die Membran drucklos betrieben. Um Rissbildung im Filterkuchen zu vermeiden, wurde der Membrandruck auf 3 bar erhöht und der Filterkuchen für weitere 53 Minuten kontinuierlich mit destilliertem Wasser gewaschen. während des Waschprozesses wurde die Leitfähigkeit des ablaufenden Waschwassers überprüft. Eine gewünschte Leitfähigkeit von < 700 µS/cm konnte jedoch nicht erreicht werden.To wash the filter cake, deionized water was passed through the filter chambers. The inlet of the wash water was via an opening in the lower left corner of the filter plate and the discharge via an opening in the upper right corner. At the beginning, the membrane was operated without pressure. In order to avoid cracking in the filter cake, the membrane pressure was increased to 3 bar and the filter cake was washed continuously for a further 53 minutes with distilled water. During the washing process, the conductivity of the running wash water was checked. However, a desired conductivity of <700 μS / cm could not be achieved.
Nach Beendigung des Waschprozesses wurde der Filterkuchen ausgepresst, indem der Membrandruck zunächst auf 5 bar erhöht wurde. Dieser Druck wurde 4 Minuten aufrecht erhalten und anschließend für weitere 4 Minuten auf 10 bar erhöht.After completion of the washing process, the filter cake was squeezed out by first increasing the membrane pressure to 5 bar. This pressure was maintained for 4 minutes and then increased to 10 bar for an additional 4 minutes.
Nach dem Auspressen wurde der Filterkuchen noch für 9 Minuten mit Druckluft bei 5 bar ausgeblasen.After pressing, the filter cake was blown out for 9 minutes with compressed air at 5 bar.
Versuch 1Trial 1
Die wie oben beschrieben hergestellte Katalysatorsuspension wurde bis zu einem Gegendruck von 4 bar in die Filterkammern der Filterpresse eingeleitet. Dabei wurden 1387 kg Mutterlauge abgetrennt. Anschließend wurde mit 161 kg entionisiertem Wasser gespült, um Reste der Suspension aus den Zuleitungen der Filterpresse zu entfernen. Der Filterkuchen wurde ausgepresst, indem die Membranen der Filterplatten für 2 Minuten mit einem Druck von 4 bar beaufschlagt wurden.The catalyst suspension prepared as described above was introduced into the filter chambers of the filter press up to a back pressure of 4 bar. In this case, 1387 kg of mother liquor were separated. It was then rinsed with 161 kg of deionized water to remove residues of the suspension from the feed lines of the filter press. The filter cake was squeezed out by applying a pressure of 4 bar to the membranes of the filter plates for 2 minutes.
Zum Waschen wurde das Waschwasser mit einem Druck von 3,5 bar durch die Filterkammern der Filterpresse geleitet. Um eine Rissbildung im Filterkuchen zu vermeiden, wurden die Membranen der Filterplatten mit einem Druck von 4 bar beaufschlagt. Das Waschwasser wurde durch eine Öffnung in der linken unteren Ecke der Filterplatte in die Filterkammer eingeleitet und über eine Öffnung in der rechten oberen Ecke der Filterplatte wieder ausgeleitet. Nachdem für 6 Minuten Waschwasser durch die Filterkammern geleitet worden war, wurde der Strom des Waschwassers angehalten und solange abgewartet, bis kein Filtrat mehr aus den Kammern ablief. Der Druck des Waschwassers wurde dann auf 4 bar erhöht und der Waschvorgang erneut gestartet. Es wurde für weitere 6 Minuten Waschwasser durch die Filterkammern geleitet und dann die Zuleitung des Waschwassers erneut solange gestoppt, bis kein Filtrat mehr aus den Filterkammern ablief. Dieser Vorgang wurde insgesamt 6 mal wiederholt.For washing, the wash water was passed at a pressure of 3.5 bar through the filter chambers of the filter press. In order to avoid cracking in the filter cake, the membranes of the filter plates were subjected to a pressure of 4 bar. The wash water was introduced through an opening in the lower left corner of the filter plate in the filter chamber and discharged through an opening in the upper right corner of the filter plate. After washing water had been passed through the filter chambers for 6 minutes, the flow of wash water was stopped and waited until no more filtrate drained from the chambers. The pressure of the wash water was then increased to 4 bar and the washing started again. Washing water was passed through the filter chambers for a further 6 minutes, and then the supply line of the washing water was stopped again until no more filtrate ran out of the filter chambers. This process was repeated a total of 6 times.
Zum Trocknen des Filterkuchens wurde zunächst der Membrandruck für 2,5 Minuten auf 6 bar und anschließend für weitere 1,5 Minuten auf 8 bar erhöht. Abschließend wurde der Filterkuchen für 3 Minuten mit Druckluft bei einem Druck von 6 bar trocken geblasen.To dry the filter cake, the membrane pressure was first increased to 6 bar for 2.5 minutes and then to 8 bar for a further 1.5 minutes. Finally, the filter cake was blown dry for 3 minutes with compressed air at a pressure of 6 bar.
Versuch 2
Die wie oben beschrieben hergestellte Katalysatorsuspension wurde bis zu einem Gegendruck von 1 bar in die Filterkammern der Filterpresse eingeleitet. Dabei wurden 521 kg Mutterlauge abgetrennt. Anschließend wurde mit 110 kg entionisiertem Wasser gespült, um Reste der Suspension aus den Zuleitungen der Filterpresse zu entfernen. Der Filterkuchen wurde ausgepresst, indem die Membranen der Filterplatten für 2 Minuten mit einem Druck von 2,5 bar beaufschlagt wurden.The catalyst suspension prepared as described above was introduced into the filter chambers of the filter press up to a back pressure of 1 bar. In this case, 521 kg of mother liquor were separated. It was then rinsed with 110 kg of deionized water to remove residues of the suspension from the feed lines of the filter press. The filter cake was squeezed out by subjecting the membranes of the filter plates to a pressure of 2.5 bar for 2 minutes.
Zum Waschen wurde das Waschwasser für 4 Minuten mit einem Druck von 1 bar durch die Filterkammern geleitet, wobei das Waschwasser durch eine Öffnung in der linken unteren Ecke der Filterplatte in die Filterkammer eingeleitet und durch eine Öffnung in der rechten oberen Ecke der Filterplatte wieder aus der Filterkammer abgeleitet wurde. Der Fluss des Waschwassers wurde angehalten und der Druck auf die Membranen der Filterplatten auf 2,5 bar erhöht. Es wurde abgewartet, bis kein Filtrat mehr ablief, der Druck auf die Membranen entspannt und dann bei umgekehrter Fließrichtung bei einem Vordruck von 1 bar erneut mit Waschwasser gewaschen. Der Waschvorgang wurde zweimal nach jeweils 4 Minuten unterbrochen, wobei während dieser Unterbrechung der Filterkuchen ausgepresst wurde, indem ein Druck von 2,5 bar an den Membranen der Filterplatten angelegt wurde.For washing, the wash water was passed through the filter chambers for 4 minutes at a pressure of 1 bar, the wash water being introduced through an opening in the lower left corner of the filter plate into the filter chamber and out through an opening in the upper right corner of the filter plate Filter chamber was derived. The flow of wash water was stopped and the pressure on the membranes of the filter plates increased to 2.5 bar. It was waited until no more filtrate expired, the pressure on the membranes relaxed and then washed in reverse flow direction at a pressure of 1 bar again with washing water. The washing process was interrupted twice every 4 minutes during which the filter cake was squeezed out by applying a pressure of 2.5 bar to the membranes of the filter plates.
Abschließend wurde der Druck auf die Membranen für 3 Minuten auf 8 bar erhöht und nachdem kein Filtrat mehr ablief der Filterkuchen trocken geblasen, indem für 3 Minuten bei einem Druck von 4,5 bar Druckluft durch den Filterkuchen geblasen wurde.Finally, the pressure on the membranes was increased to 8 bar for 3 minutes and, after no more filtrate expired, the filter cake was blown dry by blowing compressed air through the filter cake for 3 minutes at a pressure of 4.5 bar.
Versuch 3
Die wie oben beschrieben hergestellte Katalysatorsuspension wurde bis zu einem Gegendruck von 1 bar in die Filterkammern der Filterpresse eingeleitet. Anschließend wurde zusätzlich der untere Filtratkanal geöffnet und weiter Suspension in die Filterkammern eingeleitet. Dabei wurden 1108 kg Mutterlauge abgetrennt. Anschließend wurde mit 118 kg entionisiertem Wasser gespült, um Reste der Suspension aus den Zuleitungen der Filterpresse zu entfernen. Der Filterkuchen wurde ausgepresst, indem die Membranen der Filterplatten für 3 Minuten mit einem Druck von 2 bar beaufschlagt wurden.The catalyst suspension prepared as described above was introduced into the filter chambers of the filter press up to a back pressure of 1 bar. Subsequently, the lower filtrate channel was additionally opened and further suspension introduced into the filter chambers. In this case, 1108 kg of mother liquor were separated. It was then rinsed with 118 kg of deionized water to remove residues of the suspension from the feed lines of the filter press. The filter cake was squeezed out by subjecting the membranes of the filter plates to a pressure of 2 bar for 3 minutes.
Zum Waschen wurde das Waschwasser bei einem Druck von 3,0 bar in die Kammern eingeleitet. Um eine Rissbildung zu vermeiden wurde der Druck auf die Membranen der Filterplatten auf 2 bar erhöht. Der Zulauf des Waschwassers erfolgte über eine Öffnung an der linken unteren Ecke der Filterplatte während der Ablauf über eine Öffnung in der rechten oberen Ecke der Filterplatte erfolgte. Für diesen ersten Waschzyklus wurden 350 kg recyceltes Waschwasser aus einer vorherigen Filtration verwendet, das eine Leitfähigkeit von 3,3 Ms/cm aufwies. Der Strom des Waschwassers wurde angehalten und der Filterkuchen ausgepresst, indem der Membrandruck auf 2,5 bar erhöht wurde. Der Filterkuchen wurde mit Druckluft bei 4 bar trocken geblasen.For washing, the wash water was introduced into the chambers at a pressure of 3.0 bar. In order to avoid cracking, the pressure on the membranes of the filter plates was increased to 2 bar. The inlet of the wash water was via an opening at the bottom left corner of the filter plate while the drain was via an opening in the upper right corner of the filter plate. For this first wash cycle, 350 kg of recycled wash water from a previous filtration having a conductivity of 3.3 Ms / cm was used. The stream of wash water was stopped and the filter cake was squeezed out by increasing the membrane pressure to 2.5 bar. The filter cake was blown dry with compressed air at 4 bar.
Anschließend wurde der Filterkuchen zwei mal für jeweils 4 Minuten mit Waschwasser gewaschen, wobei der Filterkuchen dazwischen ausgepresst wurde, indem die Filtermembranen mit einem Druck von 2,0 bar beaufschlagt wurden. Anschließend wurde der Filterkuchen mit Druckluft bei einem Druck von 4 bar trocken geblasen. Es wurde dann erneut mit Waschwasser gewaschen, bis die Leitfähigkeit des ablaufenden Filtrats auf einen Wert von < 700 µS/cm abgesunken war.Subsequently, the filter cake was washed twice for 4 minutes each with washing water, whereby the filter cake was pressed in between by the filter membranes were subjected to a pressure of 2.0 bar. Subsequently, the filter cake was blown dry with compressed air at a pressure of 4 bar. It was then washed again with wash water until the conductivity of the effluent filtrate had dropped to a value of <700 μS / cm.
Nach Beendigung des Waschens wurden die Membranen der Filterplatten zunächst für 2 Minuten mit einem Druck von 6 bar und anschließend für 2 Minuten mit einem Druck von 8 bar beaufschlagt. Zum Schluss wurde der Filterkuchen mit Druckluft (4,5 bar) trocken geblasen.After completion of the washing, the membranes of the filter plates were first pressurized for 2 minutes with a pressure of 6 bar and then for 2 minutes with a pressure of 8 bar. Finally, the filter cake was blown dry with compressed air (4.5 bar).
Die für die oben beschriebenen Versuche ermittelten Daten sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1: Wasserverbrauch und Reinigungswirkung bei kontinuierlichem und periodischem Spülen
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