DE1788037U - Vorrichtung zum trennen von fluessigkeit und feststoff enthaltenden gemischen. - Google Patents

Description

• DEUTSCHE GOLDd- UN SILBER- SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER Frankfurt am Main, Weißfrauenstr. 9 Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff enthaltenden Gemischen.
• Für die Trennung von festen und flüssigen Komponenten in Mischungen sind in der Verfahrenstechnik schon verschiedene Verfahren und Vorrichtung vorgeschlagen worden. In erster Linie kommen hierfür das Dekantieren, das Zentrifugieren und das Filtrieren in Frage.
• Bei Dekantierapparaturen treten zwar nur geringe Unterhaltungskosten auf, es sind aber lange Betriebszeiten erforderlich.
• Wendet man Zentrifugen, Hydrozykone o.dgl. an, dann kommt man zwar zu hohen Durchsätzen, der Energieaufwand ist aber verhältnismäßig groß und die Trennwirkung ist begrenzte Eine saubere Trennung erreicht man dagegen bei der Anwendung von Saugfiltern, Druckfiltern, drehfiltern u.dgl. Ein besonders großer Nachteil dieser Filter ist aber darin zu sehen, daß leicht ein Verstopfen des Filtermaterials eintritt, wodurch Auswechsel- und reinigungsarbeiten auftreten, die nicht nur zeitraubend, sondern meist auch mit mehr oder weniger großem Substanzverlustverbunden sind.
• Wenn man z. Bö durch eine Filterkerze eine Feststoff enthaltende Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe hindurchdrückt oder hindurchsaugte setzt sich nach einiger Zeit die Filterkerze zu und läßt nur noch geringe Mengen an Flüssigkeit durch oder sie ist so verstopft, daß der Durchfluß völlig unmöglich geworden ist. Der Betrieb der Filterkerze muß dann unterbrochen werden9 um die Kerze reinigen oder gegen eine andere auswechseln zu können.
• Die kontinuierliche Arbeitsweise wird dadurch unliebsam unterbrochen.
• Es wurde nun eine Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff enthaltenden Gemischen durch Absaugen der Flüssigkeit durch einen Filterkörper unter Zuhilfenahme einer Pumpe gefunden bei deren Anwendung die beschriebenen Nachteile nicht auftreten.
• Die neue Vorrichtung arbeitet so, daß während eines Druckhubes ein Teil der bereits featkörperfreien Flüssigkeit durch die Filterschicht zurückgedrückt wird. Dadurch wird die Filterschicht bei jedem Zurückdrücken durchgespült und eine Feststoffanreicherung und die damit verbundene Verstopfung der Filterschicht werden vermieden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine mit dem Filterkörper, z.B. eine Filterplatte oder ein Diaphragma bzw. unmittelbar oder durch eine Saugleitung verbundene Pumpe mit Saug- und Druckhub, z.B. eine Kolbenpumpe oder eine Membranpumpe, einer Druckleitung für die abzuführende Flüssigkeit und einem Druckventil in der Druckleitung, das während des Saughubes geschlossen istg wobei das Druckventil und/oder die Druckleitung so bemessen oder so angeordnet sind, 9 daß während des Druckhubes nur ein Teil der filtrierten Flüssigkeit durch die Druckleitung und das Druckventil weggedrückt wirdp während der andere Teil durch den Filterkörper zurückgespult wird.
• Die beigefügten Zeichnungen sollen dem besseren Verständnis des Erfindugnsgedankens dienen; die geben bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder. In Fig. 1 stellen 11 und 12 den Kolben und den Zylinder einer Kolben-

  pumpedar. An der Saugseite ist die Filterplatte 13 angebrachte

  dieDruckleitung Ist mit 17 und das Druckventil mit 18 bezeichnet.

  Beim Ansaugen (Fig. 1a) bewegt sich der Kolben 11 in der Richtung des Pfeiles und sieht durch die Filterplatte 13 festkörperfreie Flüssigkeit in den Zylinder 12; das Ventil 18 ist geschlossene In der Druckphase (Fig.1b) dbewegt sich der Kolben 11 auf die Filterplatte 13 zu und ein bestimmter Teilp gewünschtenfalls die Hauptmenge, der Flüssigkeit wird durch die Druckleitung 17 bei geöffnetem Druckventil 18 wegbefördert. Gleichzeitig wirdein anderer Teil durch die Filterplatte 13 zurückgedrückt. Der Druckstutzen 17 kann unmittelbar neben dem Filterkörper angebracht sein. In vorliegendem Falle ist er so angeordnete daß innerhalb des Zylinders 12 zwischen der Mündung der Druckleitung 17 und dem Filterkörper 13 ein Raum freibleibt, dessen Flüssigkeitsinhalt während des Druckhubes nicht in die Druckleitung 17 gelangte Wenn der Druckhub soweit fortgeschritten ist, daß der Kolben 11 die Druckleitung 17 verschließt (Figo 1c), dann wird die gesamte in dem zwischen der Druckleitung 17 und der Filterplatte 13 Torhandenen Raum 12a noch enthaltene Flüssigkeitsmenge durch die Filterplatte 13 zurückgedrückt. Man kann das Verhältnis der weg-

  zubefordernden zu der zum Spülen surückzudrückenden Flüssigkeit-

  menge nicht nur durch Verengung, oder Erweiterung des Druck-

  ventile, 18 oder durch Verengung oder Erweiterung Versetzen des

  Druckstutzen 17 am Zylinder 12 Verwendung eines feineren oder

  eines gröberen Filters 13 geändert werden.' :'

  Bei der in Figo 2 wiedergegebenen Anordnung erfolgt die Forderung

  , der Flüssigkeit mit Hilfe der Membranpumpe 20/21/22. Durchäs

  Diaphragma 23 fördert man beim Saughub Flüssigkeit aus des

  halber 24 über die Saugleitung 25 in die Kammer 22. Beim Druck-

  hub wird ein Teil der feststoffreien Flüssigkeit bei geöffnetem

  Druckventil 28 durch die Druckleitung 27 wegbefördertp <sin''an&@ ? er

  Seil wird durch das Diaphragma 23 in den Behälter 24 surüekgedrückto

  Das'Verhältnis der die Leitung 27 durchfließenden zu der durch das

  Diaphragma 23 zurückgedrückten Flüssigkeitsmenge kann hier'durch

  öffnen oder Drosseln des in der Druckleitung 27 eingebauten

  Redzierrentils 29 genau eingestellt'werden.

  In Fig. 3 sollen die Teile SO1 und 32 eine Membran-oder eine

  Zolbenpumpe darstellen, Der Saughub bewirkt, daß durch

  Diaphragma 33 Flüssigkeit aus dem Reaktionsgefäß 34 in die Saug-

  leitung 35 gesogen wird. Hier ist auch'in der Saugleitung ein,

  Ventil vorgesehen. Das Saugventil 36 ist während des Saughubes

  Durch die Druckleitung 37 wird während des Druekhubs

  halbgeöffnetem Druckrentil 38 eine bestimmte Menge der festkrper-

  freien Flüssigkeit entfernt. Dabei ist zwar das Saugventil 36 geschlossen ? es ist aber eine Umgehungsleitung 51 vorgesehen ? durch die der andere Teil der Flüssigkeit zurückfließt und zum Durchspülen des Diaphragmas 33 verwendet wird. Die gewünschte Spülmenge wird durch entsprechendes Einstellen des in der Umgehungsleitung 51 vorgesehenen Ventils 52 erhalten.
• In vielen Fällen empfiehlt es sich oder ist es sogar erforderliche die feststoffhaltige Flüssigkeit während des Filtriervorganges durch geeignete Maßnahmen in kräftiger Bewegung zu halten. Wie aus Figo 3 hervorgeht, sorgt der hier verwendete Rührer 53 dafür, daß die in das Gefäß 34 einlaufende und durch das Diaphragma 33 ablaufende Flüssigkeit ständig in Bewegung gehalten wirdo Der Rührer 53 kann auch dazu dienen9 ein unerwünschtes zu frühes Absetzen der suspendierten Teilchen zu verhindern. Mit der in der Fig. 3 gezeigten Apparatur kann man auch folgendermaßen arbeiten Man schließt das Reduzierventil 52 und läßt die Pumpe zuerst ohne Spülung ausschließlich zum Wegbefördern der fesdtkörperfreien Flüssigkeit laufen. Nur jewils nach der Durchführung einer bestimmten Anzahl von Druck- und Saughüben wird einmal während eines Druckhubes das Ventil 52 geöffnet und dadurch gespült. Wenn der Flüssigkeitsdruck oberhalb des Druckventils 38 größer ist als der Widerstand des Diaphragmas 33, wird bei diesem einmaligen druckhub die gesamte im Saughub herangeführte Flüssigkeitsmenge wieder zurückgedrückt. Das restlose Zurückdrücken kann auoh mit Hilfe eines zweiten Reduzierventils (nicht gezeichnet) erreicht werden, das in der Druckleitung 37 angebracht und während des Spülens geschlossen gehalten werden müßte. Man kann auch so arbeiten, daß man für das Verhältnis der wegzubefordernden Menge zur Spülmenge an Stelle der unterschiedlinien anzahl der Hübe unterschiedliche Längen der Zeit zu Grunde legtp z.B. daß man das Reduzierventil in der Druckleitung 37 a Minuten lang geschlossen hält und es dann für die Dauer von b Minuten lang öffnet. Diese Anwendungsarten der erfindungsgemäßen

  Vorrichtung stellen Grenzfälle dar,-bevorzugt wird, das volUonti-

  nuierliche Arbeiten, d.h. ständiges Wegdrücken und gleichzeitig ständiges Spülen.
• Nicht nur bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2p sondern auch bei den in den Figuren 3 und 4 wiedergegebenend Ausführungsformen sind das Druckventil während des Saughubes geschlossen und das Druckventil und/oder die Druckleitung so angeordnet oder so bemessen9 daß während des Druckhubes ein Teil der filtrierten Flüssigkeit durch die Druckleitung wegbe-d fördert und gleichzeitig ein anderer Teil durch den Filterkörper surückgespült wird. Es wurde bereits erwähnt, daß man auf das Verhältnis wegzudrückende Menge zu Rückspülmenge beispielsweise durch die Verwendung eines gröberen oder feineren Filters (figo1) p durch den Einbau eines in der Druckleitung eingebauten Reduzierventils (Figo 2) oder auch durch ein in die Saugleitung eingebautes Ventil und eine dieses Ventil umgehende Leitung (Figo 3) zusätzlich Einfluß nehmen kann. Eine weitere Ausführungsformp bei der wie bei Fig. 3 auch in der Saugleitung ein Ventil vorgesehen ist zeigt die Fig. 4.
• In Figo 4a und in Fig. 4b bedeuten 40/41/42 wieder die Hauptteile einer Membran- oder einer Kolbenpumpe. Die Saugleitung und das Saugventil sind mit 45 und 46 und die Druckleitung und das Druckventil mit 47 und 48 bezeichnet. Das Saugventil 46 ist so konstruiertp daß es während des Druckhubes absichtlich undicht bleibt.
• Das erreicht man durch bestimmte Ausbildung des beweglichen Abschlußteiles des Saugventile. So verwendet man beispielsweise nach Fig. 4a eine Verschlußkungel 46a mit mehreren axial verlaufendend

  Öffnungen oder nach Fig. 4b einen Ventilkegel 46b mit einem

  Längska19 In beiden Fällen wird während des Druckhubes durch

  0

  die Kanäle der esglichen, jetzt fese angedrückten Absperrorgans 46a

  und 46b eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in die Leitungen 45

  surüskgdrücktp um die Filterschichten (43p nicht gezeichnet)

  durchzuspülen. Wenn man auf der Saugseite eine Flüssigkeit erhalten aus der sich beim Abkühlen Feststoff abscheidet, ist es angebracht, die Vorrichtung beheizbar einzurichten. So müßte z.B. bei der Apparatur nach Fig. 1 der Zylinder 12/12a und bei den Apparaturen nach Fig. 2 und nach Fig. 3 mindestens die Saugleitungen 25 und 35 mit einer Heizvorrichtung versehen werden, mit deren Hilfe man die hier vorhandene Flüssigkeit auf einer Temperatur halten kannp durch die ein Abscheiden, z.B. ein Auskristallisieren, vermieden wird.
• Die neue Vorrichtung ist in ihrer Anwendung nicht nur auf das einfache Filtrieren beschränkte sondern kann mit bestem Erfolg beispielsweise auch auf das Auswaschen und Reinigen von Feststoffen sowie auf das Eindicken von festkorperhaltigen Flüssigkeiten ausgedehnt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind in einem kontinuierlichen Filtrieren mit periodischem Feststoffaustrag und im Absaugen eines Festkörpers bis zur Trocknung zu sehen, wobei im letzten Falle allerdings die Filterplatte sich am Boden des Gefäßes befinden muß, B e i s p i e l 1: Kontinuierliche Laugenprobeentnahmes Aus einer etwa 30% igen wäßrigen Suspension von Natriumperborattetrahydrat, die in einem kontinuierlichen Kristallisastor umgewälzt wird, filtriert man' mit Hilfe der in Figo 1 wiedergegebenen Apparatur laufend eine

  bestimmte Menge ab. Als Pilter 13 wird eine G2-Glasfritte mit

  . H2ß5cm freiem Querschnitt verwendet. Die Pumpe läuft mit DO

  bis 20 Hüben pro Minute. Im Saughub gelangen auf einem Kolbenweg von 30 mm etwa 40 ml festkörperfreie Lauge in den Zylinderraum 12 davon werden im Druckhub 10 ml über das Druckventil 18 zur kontinuierlichen Probenahme weggedrückt und 30 ml druch die

  Fritte 13 zurückgespült. Der Zylinderraum 2 ist mit Hilfe, von

  warmwasser derart beheizt, daß die entnommene Lauge auf etwa,-

  100 Über die im Kristallisationskreislauf vorhandene Temperatur

  erwärmt iro Dadurch verhindert man ein AuakFiatallisieren aus

  derim Zylinderraum vorhandenen Lauge und erreicht zusätzlich

  pie bessere Spülwirkung in der Fritteo

  Bei S 1 e 1 28

  Auswaschen00 Die Herstellung von für leomerisierungwichtigen

  Chs'omosyd-Gel-'KatalysatOFen wird sehr vereinfacht ? wenn man die

  schwierige Auswaschung des aus Chromnitrat mit Ammoniak gefällten

  Ohromhydroxyd-Gels mit Hilfe der in Fig. 3 wiedergegebenen

  Apparatur voimmto In das mit einem Rührer 53 ausgestattete

  Gefäß 34 fließen zu 20 1 Chromhydroxyd=Gel in der Stunde 20 1

  destillierten Wassers ;, während gleichzeitig die gleiche Flüssig-

  keitsmenge mit Hilfe der Pumpe 30/31/32 durch die Druckleitung

  37 abgesogen wird. Das Reduzierventil 52 ist so eingestellt9

  ) g

  daß etwa 40% der bei jedem Hub angesaugten Flüssigkeitsmenge zum Durchspülen des sehr feinen Diaphragmas zurückgeführt werden. B e i s p i e l 3:

  Herstellung eines Platinkatalysators auf einem feinteiligen

  Siliziumdioxydaerogel: 50 g Siliziumdioxydaerogel werden in 1000 ml destillierten Wassers eingerührt zu der Suspension gibt man 0,5g Platin in Form von Platinchlorwasserstoffsäurelösung.
• Durch Zusatz von Formaldehyd und Natronlauge zu der auf 800 erhitzten Suspension wird das Platin feinverteilt auf der Aerogeloberfläche niedergeschlagen und die Suspension in den Behälter 34 der in Fig 3 schematisch dargestellten Apparatur übergeführt.
• Durch kontinuierliches Auswaschen unter Zugabe von destilliertem Wasser in den Behälter 34 wie nach Beispiel 2 erhält man eine ionenfreie Suspension, die nach dem Auswaschen durch Entfernen weiterer

  festkBrperfreierFlüssigkeitsmengen auf einen Feststoffgehalt

  von70% oingedickt wirdp wobei sie zu einer gelartigen Nasse

  erstarrt. In diesem Falle werden durch geeignete Einstellung

  desReduzierventils etwa 60% der im Saughub entnommenen Flüssig-

  keitemengebeim Druckhub durch das Diaphragma zurückgedrückto

  Di so gewonnene eingedickte Suspension kann direkt durch azeotrope

  Destillation mit Butanol vSllig entwässert werden Mnd ergibt einen

  äußerst feinteiligen hochwirksamen Nydrierkatalysator.

Claims (1)

1. Schutzansprüche : 1.In geschlossener Baueinheit verfertigbare Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeit und Feststoff enthaltenden Ge- mischen durch Absaugen der Flüssigkeit durch einen Filterkör- per unter Zuhilfenahme einer Pumpe, gekennzeichnet durch eine mit dem Filterkörper, z.B. eine Filterplatte (13) oder ein Diaphragma (23 bzw. 33), unmittelbar oder durch eine Saugleitung (25 bzw"35 bzw. 45) verbundene Pumpe aug-und Druckhub, zoB. eine Kolbenpumpe (11/12) oder eine Membranpumpe (20/21/22), einer Druckleitung (17 bzw. 27 bzwo 37.bzw.47) für die abzuführende Flüssigkeit und einem Druckventil (18 bzw.

   28 bzw. 38 bzw. 48) in der Druckleitung. das während des Saug- hubes geschlossen istp wcbei das. Druckventil und/oder die Druck- leitung so bemessen oder so angeordnet sind, daß während des Druckhubes nur ein Teil der filtrierten Flüssigkeit durch die Druckleitung und das Druckventil weggedrückt wird, während der andere Teil durch den Filterkörper (13 bzw. 23 bzw. 33 bzwo 43) zurückgespült winde 2. In geschlossener Baueinheit verfertigbare Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an das Druckventil (28) sich stromaufwärts anschließendes Reduzierventil (29) in der Druckleitung (27) p 3. In geschlossener Baueinheit verfertigbare Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Saugventil (36) in der Saugleitung (35) und einer dieses Ventil umgehenden, mit einem Reduzierventil (52) versehenen Leitung (51) o 4. In geschlossener Baueinheit verfertigbare Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. gekennzeichnet durch ein Saugventil (46) in der Saugleitung (45) 9 dessen Abschlußorgan (46a bzw. 46b) Durchflußöffnungen für die Flüssigkeit aufweist. 50 In geschlossener Baueinheit verfertigbare Vorrichtung nach einem der Anspruche1'bis4dadurch'gekennzeichnetedaß'mindestens die auf der'Saugseite unmittelbar an den Filterkörper'anschließen- denVorrichtungseile beheisar sindo"