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Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoffen aus einer aufschwemmbare
Feststoffe enthaltenden Suspension Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen
von Feststoffen aus einer aufschwemmbare Feststoffe enthaltenden Suspension, bestehend
aus einem Zu- und Ablaufvorrichtungen enthaltenden Behälter mit einer geneigten
Schnecke, deren unterer Teil mit dem oberen Teil des Behälters verbunden ist, wobei
der Flüssigkeitsspiegel über dem unteren Ende der Schnecke gehalten wird.
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Unter »flotationsfähigen Feststoffen« werden in diesem Zusammenhang
Feststoffe verstanden, die durch Flotation von einer Flüssigkeit abgetrennt werden
können.
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Bei vielen Verfahren, bei denen man mit feinunterteilten Feststoffen
arbeitet, muß man die Feststoffe von einer Flüssigkeit abtrennen, beispielsweise
bei der Herstellung von festen Polymeren, z. B. von Olefinpolymeren. Bei gewissen
Herstellungsverfahren für feste Olefinpolymere erhält man das Reaktionsprodukt als
Lösung des Polymeren in einem Lösungs- oder Verdünnungsmittel.
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Da man für die meisten Anwendungszwecke das Polymere in fester Form
haben will, wird das Polymere von dem Lösungsmittel z. B. mittels eines Fällungsverfahrens
abgetrennt. Nach der Fällung liegt das Polymere in feinverteilter fester Form vor,
gemischt mit Wasser und dem Lösungsmittel. Ein größerer Teil des Lösungsmittels
kann durch Abstreifen entfernt werden, doch ist die Abtrennung des Wassers schwierig.
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Es ist bereits bekannt, zur Trennung von Feststoff-Flüssigkeits-Mischungen
eine geneigte Bahn zu verwenden, deren unteres Ende unter der Oberfläche der Mischung
liegt. Dabei bleiben die benetzten Feststoffe während ihrer Bewegung auf der ganzen
Bahn unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche und werden dann in einen Behälter ausgetragen,
der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Mit dieser bekannten Vorrichtung kann die Feuchtigkeit
der Feststoffe nicht beseitigt werden, was gerade mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beabsichtigt ist.
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Es sind auch Vorrichtungen bekannt, mit denen die Feststoffe längs
einer geneigten Bahn nach oben über die Flüssigkeitsoberfläche geführt werden, wobei
auch schon vorgeschlagen wurde, diese Feststoffe mittels einer in einem geneigten
Rohr laufenden Schnecke aus der Flüsigkeit zu fördern. Diese bekannten Vorrichtungen
sind jedoch für die Abtrennung von flotationsfähigen Feststoffen aus einer Suspension
konstruiert worden und deshalb für sich allein nicht geeignet, das der Erfindung
zugrunde liegende Problem zu lösen.
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Die oben näher umrissene Aufgabe wird erfin-
dungsgemäß dadurch gelöst,
daß der obere, in die Schnecke leitende Teil des Behälters konisch oder pyramidenförmig
ausgebildet ist und der Auslaß ein an sich bekanntes, in der Höhe verstellbares
Wehr aufweist.
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Der Vorteil, den diese erfindungsgemäße Vorrichtung vor den bisher
bekannten aufweist, ist, daß sich in dem konischen Teil des Flotationsbehälters
kein toter Raum ausbilden kann, da der Schneckenförderer so angeordnet ist, daß
er die Spitze des sich verjüngenden Raumes abschneidet. Bei den obengenannten bekannten
Vorrichtungen dieser Art war stets ein toter Raum vorhanden, der zu Ansammlungen
von Feststoffen und zu Verstopfungen der Anlage führte.
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Bei der erstgenannten bekannten Vorrichtung werden die schwebenden
Feststoffe einfach von der Oberfläche der Flüssigkeit zum Auslaßrand des Behälters
hin abgestrichen. Dieses Abstreichen der flotationsfähigen Feststoffe ist für die
bisher bekannten Vorrichtungen charakteristisch. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
unterscheidet sich also nicht nur durch die räumliche Ausbildung, sondern auch durch
das Prinzip, nach dem sie arbeitet.
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An Hand der Zeichnungen, die beispielsweise Ausführungsformen nach
der Erfindung darstellen, soll diese näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufriß, F i g. 2 einen Grundriß der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Feste Olefinpolymere erhält man häufig als Aufschiämmung feinverteilter
Feststoffe in einer Mischung von Wasser und Lösungsmittel. Um das trockene Produkt
zu erhalten, wird aus der Aufschlämmung zuerst der größere Teil des Lösungsmittels
und dann der größte Teil des Wassers entfernt. Bei einem Verfahren wird das Lösungsmittel
durch Dampfdestillation entfernt, worauf ein großer Teil des Wassers durch Dekantieren
entfernt werden kann.
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Die beanspruchte Vorrichtung besteht aus einem Behälter57, der sich
aus einem zylindrischen Abschnitt und einem kegelförmigen Oberteil zusammensetzt,
der durch das untere Ende einer geneigt angeordneten Fördereinrichtung 59 mit Schnecke
71 abgestumpft ist, sowie aus einem zweiten, sich an diesen ersten zylindrischen
Abschnitt anschließenden, im Grundriß rechteckigen Abschnitt 41, der mit diesem
ersten Abschnitt eine Wand 60 gemeinsam hat. Dieser zweite Abschnitt des Flotationsbehälters
ist höher als der erste und enthält ein einstellbares Wehr 58, das unten abgedichtet
und oben offen ist, so daß das aus dem ersten in diesen Abschnitt 41 einströmende
Wasser nach oben über das Wehr strömt und durch Leitung 42 aus dem unteren Teil
des zweiten Abschnittes abgezogen wird. Der zweite Abschnitt ist an seinem oberen
Rand mit einer lose aufliegenden Deckelplatte überdeckt. Die Verbindung zwischen
diesen beiden Abschnitten erfolgt im unteren Teil der gemeinsamen Wand. Im ersten
Abschnitt des Flotationsbehälters ist ein zweiter zylindrischer Abschnitt 61 vorgesehen,
der einen geringeren Querschnitt hat und der den Einlaß 40 umschließt. Dieser Abschnitt
enthält eine Prallplatte 63, und seine Wände reichen über den oberen Rand der Verbindungsöffnung
zwischen den beiden Abschnitten, die durch die Wand 60 voneinander getrennt sind.
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Die Fördereinrichtung 59 im Gehäuse 69 besteht aus einer endlosen
Schnecke 71, deren Welle 72 an den Stirnwänden des Gehäuses gelagert ist und durch
dessen Wände führt. Die Schnecke wird wie üblich durch einen Motor 73 über Keilriemen
75 angetrieben. Das untere Ende der Fördereinrichtung ist mit dem oberen Teil des
Flotationsbehälters, das obere Ende mit dem Auslaß 50 verbunden.
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Der Winkel, den die Fördereinrichtung 59 mit der Horizontalen bildet,
kann beispielsweise zwischen 10 und 30 oder mehr Grad liegen. Im allgemeinen hängt
die untere Grenze der Neigung von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Förderschnecke
ab, die obere Grenze wird durch eine Funktion der Austragsleistung der Schnecke
bestimmt, die üblicherweise bei einem Winkel über etwa 300 ziemlich unvermittelt
abnimmt.
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Die in den Flotationsbehälter eintretende Polymerenaufschlämmung
wird gegen die Prallplatte 63 geführt, um die Turbulenz zu verringern, sie strömt
nach oben durch den dritten Abschnitt 61 und tritt dann in den Hauptabschnitt 57
des Flotationsbehälters ein. Die festen Polymeren, die leichter sind als das Wasser,
strömen weiter nach oben am Fenster 65 vorbei und treten in das untere Ende der
Schneckeneinrichtung 59 ein. Wegen der Stellung des einstellbaren Wehres 58 ist
der Flotations-
behälter beim Betrieb mit Flüssigkeit gefüllt, wobei das Wasser nach
oben bis in das untere Ende der Schneckeneinrichtung reicht. Das Wasser, das sich
von dem Polymeren abtrennt, strömt von dem Hauptabschnitt 57 des Flotationsbehälters
in den danebenliegenden Abschnitt 41, über das einstellbare Wehr 58 und durch Leitung
42 aus dem unteren Teil des Abschnittes 41 ab. Die in die Schneckeneinrichtung eintretenden
festen Polymeren und das Wasser werden nach oben geführt und treten aus dem oberen
Ende der Schneckeneinrichtung durch Leitung 50 aus. Wegen der Neigung der Schneckeneinrichtung
und wegen der Umwälzung des Polymeren während seines Weges durch die Schneckeneinrichtung
wird weiteres Wasser von den festen Polymeren abgegeben, das durch die Förderschnecke
nach unten und von dem Flotationsbehälter in Leitung 42 gelangt.
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Die Stärke der Umwälzung und der Rührung in der Förderschnecke hat
Einfluß auf die Menge der Feuchtigkeit, die von den aus der Schneckeneinrichtung
abgegebenen Feststoffen zurückgehalten wird. Ein großer Teil derselben kann durch
Ablaufenlassen abgetrennt werden. Durch das Ablaufen, ohne gegenseitige Bewegung
der Feststoffteilchen, wird die Bildung von Wassersäcken in den Feststoffen nicht
vermieden. Durch mildes Umwälzen oder Rühren werden diese Wassersäcke jedoch aufgebrochen,
und es kann weiteres Wasser abfließen. Wird zu stark umgerührt, so bleibt das Wasser
ebenfalls zwischen den Feststoffen verteilt, und ein freies Abfließen wird behindert.
Die Förderschnecke ermöglicht die gewünschte Rührung, da einige Umdrehungen der
Schnecke notwendig sind, um die durchgeführten Feststoffe einmal vollständig umzuwenden.
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Viele Feststoffe neigen zur Klumpenbildung oder zum Anhaften an Metalloberflächen.
Es ist dann wichtig, den Auslaß des oberen Endes der Förderschnecke so weit zu gestalten,
daß Agglomerierung und Pfropfenbildung unmöglich werden. Der Auslaßquerschnitt der
Förderschnecke soll dann wenigstens gleich, vorzugsweise jedoch größer sein als
der Querschnitt der Schnecke. Die gleichen Überlegungen gelten für die Festlegung
der Größe von Leitung 50. Neben Fenster 65, das in der Seitenansicht dargestellt
ist, ist noch ein weiteres Fenster 67 im oberen Teil der Vorrichtung vorgesehen,
durch das die Arbeitsweise beobachtet werden kann.
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Obgleich der eben beschriebene Flotationsbehälter einen kegelförmigen
Oberteil hat, so können auch andere Formen gewählt werden einschließlich der Form
eines umgedrehten V mit vertikalen Stirnflächen oder der Form eines mehrflächigen
Körpers, z. B. einer Pyramide, bei der alle Wände schräg sind. Bei kegelförmigen
Oberteilen soll der Kegelwinkel vorzugsweise nicht weniger als 300 gegen die Horizontale
betragen. Dies gilt auch für einen Oberteil in Form eines umgedrehten V, bei Benutzung
eines pyramidenförmigen Oberteils ist es jedoch wünschenswert, die geringste Neigung
auf 40 bis 500 zu erhöhen, da die Neigung von 300 eine ungünstigere Wirkung hätte.
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An Stelle der einzigen in der Zeichnung dargestellten Schnecke kann
auch eine Doppelschnecke verwendet werden, bei der die beiden Schnecken ineinandergreifen.
Bei dieser Ausbildung kann die
stärkste Neigung der Schnecke wesentlich
über 30° erhöht werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die in den Flotationsbehälter
eintretenden Polymeren sofort nach oben in die Schneckeneinrichtung geführt und
abgezogen. Durch die Kombination einer geneigten Förderschnecke mit einem Flotationsbehälter
erhält man eine bessere Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit, und man kann die
Feststoffe fördern, ohne daß sie zusammengedrückt werden.
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Der Flüssigkeitsspiegel in der Förderschnecke kann z. B. durch den
Einbau eines an sich bekannten Niveaureglers im Abschnitt 41 auf gleicher Höhe gehalten
werden, der durch die Strömung in Leitung 42 betätigt wird. Die Turbulenz in dem
Flotationsbehälter kann z. B. durch Anordnung vertikaler Prallplatten verringert
werden, der Flotationsbehälter kann aber auch ohne Verringerung der Turbulenz betrieben
werden. Der Antrieb für die Schnecke kann beliebig erfolgen.
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Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Beispiel In einer Anlage, worin ein festes Athylenpolymeres, in Cyclohexan
gelöst, gewonnen wird, kontaktiert man die Lösung mit kaltem Wasser, um das
Polymere
niederzuschlagen. Dann wird das Cyclohexan verdampft, und man erhält Polymere als
eine Aufschlämmung in Wasser. Anschließend wird die Aufschlämmung in einer Flotationseinrichtung
der oben beschriebenen Art behandelt. Dabei beträgt die Beschickung für den Flotationsbehälter
4360 kg/h und die Ausbeute etwa 12 kg(h Polymere mit 13,3 Gewichtsprozent Wasser.