DE1642834A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme der fluessigen Phase aus einer Suspension mittels kontinuierlicher Filtration - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme der fluessigen Phase aus einer Suspension mittels kontinuierlicher FiltrationInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur'Entnahme der flüssigen
Phase aus einer Suspension mittels kontinuierlicher Filtration ' ■
Gegenstand der Erfindung sind .ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Durchführung einer kontinuierlichen Filtra-. tion, ohne daß es dabei zur Abscheidung eines .Filterkuchens
kommt.
Die Aufbereitung von Suspensionen führt allgemein über
eine Trennung der Phasen, z, B, der festen Phase von der
flüssigen Phase. Für die Durchführung der Trennung bedient man sich der Wirkung natürlicher oder künstlicher
Filtermittel, die-nur für die eine der beiden zu trennenden
Phasen durchlässig sind, nämlich für die flüssige-Phase. Die feste Phase setzt sich an den Filterkörper
an und bildet an ihm den sogenannten Filterkuchen,
Dabei wird entsprechend den qewelügen Erfordernissen
V/ert darauf gelegt, -entweder das Filtrat oder den Filterkuchen
zu gewinnen und weiterzuverwerten. Die Arbeitsweise
kann sich jeweils darauf ausrichten, das eine oder das andere möglichst rein und ohne Verluste zu erhalten.
Es kommt aber auch nicht selten v®r, daß man beides, FiI- ' ä
torrückctand und Filtrat, gewinnen und verwerten will/
Alle bisherigen technischen Trennungsmethoden dieser Art
sind daraufhin ausgerichtet, die Phasentrennung möglichst volle'bändig zu bewerke belligen, so daß die Bildung-eines
Filterkuchens eine wichtige Voraussetzung für den technisch erfolgreichen Ablauf einer derartigen Arbeitsweise
darstellt. Vergleiche hierzu ."Filterapparate" von Dipl. ~
Ing. Cp '.ierner and."Dipl. Ing,. F, Litzenfcerger in "Chemie-Ingenieur-Technik"
Heft 12/1964-, Seiten 1285 - 1292; "Zentrifugen,
ilyroxyhloiie und Kläreindicker" von Dr0 H.: Trash!
in "Choiai o-IriCjonlt-ur-Technil'-" Heft 12/1'9'GAS weiten
- 12o3; "Koj-iüinuiorliche Filtration bei beliebig lan-
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ger Preß- und V/aschzeit" von Dr. H. Rumpelt in "Deeheina-Honographien"
Band 19, ITr0 4-77 - £02, Seiten 155 ff;
"Neuere Methoden der Eeinfiltration" νο,η Dr. U. Krämer in
"Dechema-Lonographien" Band 19, i.r. 226 - 243, leiten 79
ff; "Keramische Filter" von L0 Schätzer in "Glas-Ümail-
- Eeramo-Iechnik" lieft 6/1964, Seiten 169 -191. Sine Zusammenfassung des bisherigen Standes der Technik ist dargestellt
in der Publikation über "Filtration" von Prof.
Dr. Orlicek, Dr, Hackl und Dr. Kindermann im-Auftrag der
Dechema, im Rahmen des "Dechema-Erf ahrungsaustausch.es" ,
Mai 1964.
Alle bekannten Filtrationsmethoden arbeiten entweder unter
Ausnutzung des Druckgefälles im Filtermittel oder durch Fließ- und Sedimentationswirkung. Gemeinsam ist dabei, daß
ein mehr oder weniger zusammenhängender Filterkuchen gebildet wird. Dies wird auch erkennbar aus den Hinweisen
auf die Notwendigkeit, einen Filterkuchen entweder· von
Zeit zu Zeit, also diskontinuierlich oder kontinuierlich
während dexv Filtration von der Filterunterlaf-e absunehmen,
abzubauen, zu entfernen.
Viill man dies automatisch machen, so kann es bekanntermaßen
geschehen durch eine zweckmäßige Bedienung von Schnüren, Ketten, Drähten, Sieben oder Spiralfedern, die in
den Filterkuchen eingebettet sind. Man läßt auch durch Kämme, Schaber, Schermesser, Abnehmerwalzen laufend oder
periodisch den gebildeten Filterkuchen abnehmen. Die Ent-, fernung läßt sich auch, wie bekannt, durch Ivegwaschen und,
nach -evtl. erfolgtem Trocknen, durch Vjerrblasen bewerkstelligen
ο -
bberraschenderweiise wurde nun gefunden, da*.'· €\X3 Phasentrennung.
Fest von Flüs^i,;'·; sich in einer für technische
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Dr.MEd.OU
Prozeßabläufe recht vorteilhaften fteise derart vollziehen
läßt, daß man zwar filtriert, es jedoGh auf der Rückstandeseite
nicht zur Bildung', eines zusanmenhängenden
Filterkuchens lcoramen laßt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entnahme
der flüssigen Phase aus einer-Suspension mittels kontinuierlicher
Filtration, we1ehes dadurch gekennzeichnet ist,
daß der Feststoff in zeitlich konstanter Konzentration im M
System homogen verteilt bleibt und die in ihre Phasen zu ■ ~"
trennende Suspension mit Druck- bzw, Saugkraft-Anwendung
in kontinuierlichem Fluß über eine als Filter wirkende poröse
Trennwand geleitet wird, auf deren Außenseite das klare Filtrat abgezogen wird, ohne daß es, dabei auf der
Innenseite der. Trennwand zu einer bleibenden oder vorübergehenden
Festsetzung von Feststoffteilchen, z. B0 unter
Filterkuchenbildun.~, kommt.
Die Ausübbarkeit dieses FiItrationsverfahrens ist nicht
auf eheii engen Temperaturbereich begrenzt, sondern kann
durchgeführt werden in dem ganzen Vlärmebereicli, in dem die
flüssige Phase, meist die wässrige Lösung, sich im flüssi- I
gen Aggregatzustand befindet,, Auch ist die Form, in der
sich das Filtermaterial befindet, nicht entscheidend; Das
Filter kann z. B. zylindrische, konische oder auch rechtkantige Form besitzen. Das Filter kann ferner feststehen
oder sich in translatoriseher, auch vibrierender oder rotierender
Bewegung befinden«, '
.Als Filtermaterial haben sich anorganische Stoffe auf
Al2O-,- oder Silikat-Grundlage, auch Metalle (z. B. in
ßiebf orm) , or anische Materialien auf Basis von-V/.olle bzw. ν
Zellulose, gemischt anorganisch-organische, wie Asbest-Zellulose-Fasorn
und vor allem auch Kunststoffe in poröser
BAD ORfGiMAL
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Dr-MED1GER
Form (wie-'Polystyrole) bewährt,
■-=■-■ " Die Filtration geht in der Weise vor sich , daß die Suspension
am Filter entlangströmt und dabei entsprechend dem Druckgefälle im Filtermittel einen Teil der Flüssigkeit
durch das Filter abgibt. Der auf der Suspensionsseite verbleibende .Anteil der Feststoffpartikel wird durch die
Strömungskraft, die der fließenden Suspensioiismasse innewohnt,
mitgerissen, so daß alles in Suspension bleibt und
a . eine Bildung eines Filterkuchens völlig vermieden wird,,
Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der Erfindung
besteht im Prinzip aus einem Gefäß, in welches die Suspension durch eine Zufuhrleitung eingeleitet wird,
einem in dieses Gefäß eingebauten Filter, durch welches das Filtrat austreten kann und einer Abführleitung, durch
welche die filtratarme, d.h. konzentrierte Suspension,
abgeleitet .wird« Die Fig. I - V zeigen verschiedene Arten
von erfindungsgemäßen Filtriervorrichtungen. Bei der in Fig. I gezeigten Vorrichtung=ist ein horizontal liegender,
zylindrischer Filterkörper 4 .-in einen vertikal angeordneten Hohlzylinder 5 eingebaut, in den die Suspension bei 1
eintritt und bei 2 austritt, während das'·klare Filtrat
durch den Stutzen 3 entnommen werden kann.
Die Fig. II gibt eine' Fi-Itariervorrichtung wieder, bei der
die Suspension bei 1 in einen horizontal gelagerten Hohl-■
zylinder 5 eintritt und bei 2 austritt, nachdem sie über
ein plattenförmiges Filter 4 geströmt ist, so daß das
klare Filtrat durch den Stutzen 3 abließen" kann..."
■ Figo III zeigt wieder eine vertikal angeordnete Filter- vorrichtung.
In diesem Falle liegt ein konisch geformter Filterkörper 4 in den' die Suspension fasnenden Ilohlsylin-
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der 5 vertikal eingebettet* Das Eigentümliche dieser Vorrichtung
III besteht darin, daß die Suspension unten bei
1 in den Hohlsyllnder 5 eintritt. Sie streicht aufwärts strömend über den konischen Filterkörper 4, gibt durch ihn
das Filtrat ab, das durch den Stutzen 3 klar abläuft, während die konzentrierte Suspension den' Hohlzylinder oben
bei 2 verläßt. Die Suspension fließt also von unten nach
oben, während das Filtrat von oben nach unten abfließto
Die Fig, IV stellt eine Filtriervorrichtung dar, bei der
sowohl der Suspensionsbehälter 5 als auch der inliegende
Filterkörper 4 zylindrisch und beide horizontal angeordnet
sind. Die Suspension tritt bei 1 unten in den äußeren Hohlzylinder ein, umspült den Filterzylinder, um danach
den Hohlzylinder parallel verschoben zu der Eintrittsstelle,
oben bei 2 wieder zu verlassen. Das Filtrat fließt seitlich aus dem inneren Filterzylinder bei 3 ab,
E1Ig. V stellt ein Filtriersystem dar ,^ bei dem der Filterkörper
4 die Form von drei (oder mehr) Kammern aufweist, die so in den horizontal angeordneten und beidseitig konisch
auslaufenden Jriohlzylinder 5 eingebaut sind, daß die I
Suspension bei 1 eintretend in j3eitwärtsfluß nacheinander
die Filtorlcammern umspült, um den_ Zylinder bei 2, als konzentrierte biisüension zu verlassen. Das Filtrat wird oben
durch den Stutzen 3 abgeleitet. Beim Überströmen oder
beim Abfließen der Suspension über die Filter achtet man vorzugsweise darauf, daß die Strömungsgeschwindigkeit
schnell bleibt und daß nirgends strömungstote Zonen auftreten, d. h,. die Strömung darf nicht laminar, sondern
muß stets turbulent sein.
!Beispiel 1 (siehe Figur V) V
Dan Verfahren dient zur Produktentnahme(Flüssigkeit) aus
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einera Kreislaufsystem einer Suspension, wobei der !feststoff
(Katalysator) im System homogen verteilt zurückbehalten wird, ' . -
Die flüssige Phase der Suspension besteht aus 1,5 n Sp
1,5 η (NE5OH)2SQ^; 0,2 η (HH^)2SO4 und H2O. Als feste !hase
sind 5 fi Aktivkohle-Partikel pro Liter Suspension zugegeben.
Als Filtermittel dienen Polystyrol-Hohlz-ylinder (4-), die
gemäß Figur V angeordnet sind. Der mittlere forendurchmesser
beträgt ca. 90 yum und die totale Filterfläche mißt I7QO cm2 0 ' ■
Von 450 l/min, durchfließender Suspension (1) können 2
l/min. Filtrat (3) abgezapft werden, v/obei der Druckabfall
im Filter- von 2,5 at zeitlich konstant bleibt.
Beispiel 2 (siehe FigurΊ7)
Entnahme von Wasser aus einer V/asser-Aktivkohle Suspension
mit ca, 5 g Aktivkohle-Partikel pro Liter Wasser»
Figur IV zeigt die Anordnung der Filterapparatur. Das
Filtermittel (4·) besteht in einem porösen Polystyrol-
Hohlzylinder, der eine Filterfläche von cao 4-25 cm und'
eine mittlere PorengrÖße von ca. 90 /um aufweist.
Bei einem über die Zeit konstant bleibenden Druckabfall
von. 0,3 a-t im Filtermittel können 0,22 l/min«, Eil trat (3)
abgenommen werden« Der Polystyrol-Hohlzylinder wird dabei von 72,5 l/minο Suspension umströmt (1) (2)„
10^819/0276
. - 7 - ■ - - ■„-■■·.
Beispiel 3 (siehe Figur IV)
Entnahme von Wasser aus einer Wasser-Graphit-Suspension mit
ca» 5 g Graphit-Partikel pro Liter Wasser,
Die Anordnung der Filterapparatur und die FiIterfläche
entspricht derjenigen'vom zweiten Beispiel. Die mittlere
Porengröße mißt 40 /um. - - '
Bei konstanter Fahrweise Beträgt der Druckabfall im
Filtermittel (4) 3~ at,- das Filtratvolumen (3) 0,35 l/min,
und das umströmende Suspensionsvolumen I50 l/min, (1) (2)
1098 1 9/027S
Claims (1)
- - "8P at e η t a η s P rucheο Verfahren zur Entnahme der flüssigen Phase aus einer Suspension mittels kontinuierlicher Filtration, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoff in zeitlich konstanter Konzentration im System homogen verteilt hält und die in Ihre Phasen zu trennende Suspension mit Druck- bzw. Saugkraftanwendung in kontinuier-. lichem Fluß über eine als Filter v/irkende poröse Trennwand leitet, ohne daß es dabei zu einer bleibenden oder vorübergehenden Festsetzung von Feststoffteilchen, ζ. Β. unter Filterkuclienbildung, kommt·2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß man zwischen dem die Suspension führenden Raum und dem das FiItrat abführenden Raum ein zeitlich konstantes .Druckgefälle aufrechterhält. .5. Verfahren nach Anspruch 1· oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filtratvolumen je Zeiteinheit konstant ha.lt.L\-o Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch Λ bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Gehäuse besteht, in welches ein poröser, zylindrisch,, konisch oder flächenartic; geformter Filterkörper derartig eingebaut und angeordnet ist j daß"er beidseitig im Laufe der Filtration - sowohl auf der Zufluß-Seite der Suspension als auch auf der Abfluß-deite des Filtrates - von "Flüssigkeit umspült wird., ohne daß sich ein Filterkuchen bildete5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,-. daß der oder die Filterlcörper so gestaltet- sind, daß durch sie die '-turbulenz der otr-ömuiir-· nicht vormindert10 9 8 19/027 1. 8AD
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