DE2525930A1

DE2525930A1 - PROCESS FOR SEPARATING SOLIDS FROM SUSPENSIONS

Info

Publication number: DE2525930A1
Application number: DE19752525930
Authority: DE
Inventors: Horst Bennoit; Wolfgang Dipl Ing Sittig; Dieter Dr Sukatsch; Karlheinz Dr Zepf
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-12-23
Also published as: NO762011L; ES448604A1; JPS51150776A; FR2313959B3; DK256876A; BR7603672A; BE842855A; IT1061541B; FR2313959A1; PT65207B; FI761642A; IL49737A0; NL7606073A; DD126371A5; ZA763415B; PT65207A; SE7606612L

Description

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HOECHST AKTIENGESELLSCHAFTHOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

Aktenzeichen - HOE 75/F I55File number - HOE 75 / F I55

Datum 10. Juni 1975 - DPh.HS/schDate June 10, 1975 - DPh.HS / sch

Process for separating solids from suspensions

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abtrennen von Feststoffen aus Suspensionen, deren Dichte nur unwesentlich geringer ist als die des Feststoffes.The invention relates to a process for separating solids from suspensions, the density of which is only insignificantly lower is than that of the solid.

Die mechanische Abtrennung von geflockten Farbstoffen aus wässrigen Suspensionen und von Mikroorganismen wie zum Beispiel Hefen, Bakterien, Streptomyceten und Pilzen aus ihren Kulturlösungen bzw. ihren Waschmedien bereitet deshalb Schwierigkeiten, weil sich die Dichte dieser Stoffe nur unwesentlich von der Dichte ihrer Suspension bzw. ihrer Kulturlösungen unterscheidet.The mechanical separation of flocculated dyes from aqueous Suspensions and of microorganisms such as yeast, bacteria, streptomycetes and fungi from their culture solutions or their washing media therefore cause difficulties because the density of these substances differs only insignificantly from the density of their suspension or their culture solutions.

Es ist bekannt, solche Stoffe in Separatoren abzutrennen. Wegen der geringen Absetzgeschwindigkeit der Feststoffteilchen und der Empfindlichkeit des gebildeten FeststoffSchlammes gegen Aufwirbelung lassen sich in solchen Vorrichtungen nur unzureichende Feststoff konzentrationen von höchstens 16 Gew.-% Feststoffgehalt erzielen. Die anschließende thermische Trocknung, zum Beispiel in Zei'stäubungstrocknern, ist wegen des höheren Feuchtigkeitsgehaltes energieaufwendig.It is known to separate such substances in separators. Because of the low settling rate of the solid particles and the Sensitivity of the solid sludge formed to turbulence Only inadequate solids concentrations of a maximum of 16% by weight solids content can be found in such devices achieve. The subsequent thermal drying, for example in a spray dryer, is due to the higher moisture content energy consuming.

Beim Filtrieren bildet sich nach kurzer Zeit ein undurchlässiger Filterrückstand, so daß der Filtrationsvorgang abgebrochen und das Filter gereinigt werden muß. Der undurchlässige Filterrückstand kann zwar durch Zusatz eines geeigneten Filterhilfsmittel vermieden werden, jedoch muß in einem weiteren Trennverfahren das Filterhilfsmittel wieder vom Feststoff abgetrenntWhen filtering, an impermeable filter residue forms after a short time, so that the filtration process is interrupted and the filter needs to be cleaned. The impermeable filter residue can by adding a suitable filter aid be avoided, but the filter aid must be separated from the solid in a further separation process

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werden. Auch beim Filtrieren ist eine thermische Nachtrocknung erforderlich.will. There is also thermal post-drying when filtering necessary.

Die Aufgabe zu vorliegender Erfindung besteht darin, ein kontinuierliches Verfahren zu schaffen, nach dem die eingangs beschriebenen Feststoffe mit mechanischen Hilfsmitteln aus ihren Suspensionen bzw. Kulturlösungen mit hohem Anreicherungsgrad abgetrennt werden können, um die energieintensive thermische Nachtrocknung so gering wie möglich zu halten.The object of the present invention is to provide a continuous To create a method according to which the solids described above with mechanical aids from their suspensions or culture solutions with a high degree of enrichment can be separated to avoid the energy-intensive thermal post-drying to be kept as low as possible.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Suspension kontinuierlich einem im Beschleunigungsfeld einer Zentrifuge aufrechterhaltenen Flüssigkeitsring zuführt und während einer Verweilzeit von 10 Sekunden bis 500 Sekunden und unter Beschleunigungen von 2000 g bis 10 000 g in feststoffreiche Phase und flüssige Phase trennt, die feststoffreiche Phase mit einer mittleren Fördergeschwindigkeit von O,l cm/sec bis 5 cm/sec in Form einer fließfähigen Masse entlang der Wand der Zentrifuge und gegen die Richtung des Beschleunigungsfeldes transportiert und durch die nachgeschobene feststoffreiche Phase eine Sperre für den Flüssigkeitsring erzeugt.The object is achieved by a method which is characterized in that is that the suspension is continuously maintained in a liquid ring maintained in the acceleration field of a centrifuge supplies and during a residence time of 10 seconds to 500 seconds and accelerations of 2000 g to 10,000 g are separated into a solid phase and a liquid phase, the solid phase is separated at an average conveying speed from 0.1 cm / sec to 5 cm / sec in the form of a flowable mass transported along the wall of the centrifuge and against the direction of the acceleration field and pushed through the solids-rich phase a barrier to the liquid ring generated.

Zur Abtrennung kleiner Teilchen von 0,5 bis 5/um Durchmesser deren Dichte sich von der Dichte der Suspensions- bzw. Kulturlösung kaum merklich unterscheidet sind BeschTeunigungsfeider von 2000 g bis lOOOO g, vorzugsweise von 3000 g bis 5OOO g erforderlich. Bei diesen Beschleunigungen kann ein ausreichender Abscheidegrad der aufgegebenen Suspension erzielt werden. Um einen hohen Anreicherungsgrad für den abgesetzten Feststoff zu erzielen und um Rückverraischungen durch Verwirbelung zu vermeiden, muß die flüssige Phase sehr schonend und unter Aufrechterhaltung des Zentrifugalfeldes aus ihm herausgeführt werden. Die gestellten Bedingungen lassen sich dadurch erreichen, daß der Flüssigkeitsspiegel die Dicke des Flüssigkeitshohlzylinders im Beschleunigungsfeld so eingestellt wird, daß der im Beschleunigungsfeld auftretende Flüssigkeitsdruck den Feststofftransport in AustragsrichtungFor separating small particles from 0.5 to 5 µm in diameter Density hardly noticeably differs from the density of the suspension or culture solution are acceleration fields of 2000 g up to 1,000 g, preferably from 3,000 g to 5,000 g are required. With these accelerations, a sufficient degree of separation of the suspended suspension can be achieved. To a high To achieve a degree of enrichment for the settled solid and to avoid back-up due to turbulence, the liquid must Phase very gently and while maintaining the centrifugal field out of it. The conditions set can be achieved in that the liquid level adjusts the thickness of the hollow liquid cylinder in the acceleration field is that the liquid pressure occurring in the acceleration field, the solids transport in the discharge direction

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unterstützt. Weiterhin ist die Austragsgeschwindigkeit für den Feststoff so zu regeln, daß sich ein Feststoffring. als eine sichere Absperrung des Flüssigkeitsringes gegenüber der Austrittsöffnung für den Feststoff bildet. Durch den Transport der feststoffreichen Masse rait einer mittleren Fördergeschwindigkeit von 0,1 cm/sec bis 5 cra/sec entlang der Wand der Zentrifuge und gegen die Richtung des Beschleunigungsfeldes läßt sich ein solcher Feststoffring aufbauen. Ferner wird bei diesen Fördergeschwindigkeiten ein Aufwirbeln der Feststoffe, sicher vermieden. Das Zurückhalten der Flüssigkeit bzw. der Aufbau des Feststoff ringes kann durch ein Anstieg der Zentrifugenwand gegen das Beschleunigungsfeld unterstützt werden. Die Verweilzeit der zu trennenden Suspension in der Trennvorrichtung liegt zwischen 10 Sekunden und 500 Sekunden, vorzugsweise zwischen 50 Sekunden und 150 Sekunden.supports. Furthermore, the discharge speed for the To regulate solids so that there is a solid ring. as a safe shut-off of the liquid ring against the outlet opening for the solid forms. By transporting the solids-rich mass rait a medium conveying speed from 0.1 cm / sec to 5 cra / sec along the wall of the centrifuge and Such a solid ring can be built up against the direction of the acceleration field. Furthermore, at these conveyor speeds a whirling up of the solids, safely avoided. That Retention of the liquid or the structure of the solid ring can be supported by a rise in the centrifuge wall against the acceleration field. The residence time of the to be separated Suspension in the separation device is between 10 seconds and 500 seconds, preferably between 50 seconds and 150 seconds Seconds.

Das Verfahren läßt sich im Gegenstrom und im Gleichstrom durchführ en.Beda Gleichstromprinzip ist es jedoch erforderlich, dieThe process can be carried out in countercurrent and cocurrent en.Beda DC principle, however, it is necessary that

an
flüssige Phase/einer Stelle vor dem Feststoffring abzuschöpfen.at
Skim off the liquid phase / a point in front of the solid ring.

Im Falle des Gegenstrombetriebes genügt eine Überlaufvorrichtung.In the case of countercurrent operation, an overflow device is sufficient.

Der Austrag der feststoffreichen Phase kann unter Reduzierung des vorliegenden Zentrifugalfeldes, sei es durch die konische Form einer Austragszone, sei es durch ein Wehr oder ähnliches erfolgen. Es kann auch ein mechanisch oder hydraulisch verstellbarer Ringspalt oder ein Düsenring mit austauschbaren Düsen an der Austragstelle angeordnet werden, mit dem die Austragsmenge der feststoffreichen Phase an der Stelle größter Beschleunigung nach Belieben gesteuert werden kann.The discharge of the solids-rich phase can be reduced while reducing the existing centrifugal field, be it through the conical shape of a discharge zone, be it through a weir or the like. A mechanically or hydraulically adjustable annular gap or a nozzle ring with exchangeable nozzles at the discharge point can also be used be arranged, with which the discharge of the solids-rich Phase at the point of greatest acceleration can be controlled at will.

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example 1

1500 l/h Kulturlösung aus einer Fermentation mit einem Feststoffgehalt von 1 Gew.-% werden einem Dekanter zugeführt und während einer Verweilzeit von 130 Sekunden einem Beschleunigungsfeld von 3500 g ausgesetzt. Die mittlere Fördergeschwindigkeit für die feststoffreiche Phase beträgt 0,2 cm/sec. Dem Dekanter wird eine auf 20 Gew.-% Feststoff angereicherte Phase entnommen. Der Klarlauf enthält 0,07 Gew.-% Feststoff.1500 l / h culture solution from a fermentation with a solids content of 1% by weight are fed to a decanter and, for a dwell time of 130 seconds, to an acceleration field exposed to 3500 g. The mean conveying speed for the solid-rich phase is 0.2 cm / sec. The decanter will a phase enriched to 20% by weight solids was removed. The clear run contains 0.07 wt .-% solids.

Example 2

Aus einer Voreindickungsstufe werden stündlich loOO 1 Kulturlösung mit einem Feststoffgehalt von 8 Gew.-% einem Dekanter zugeführt und während einer Verweilzeit von 150 Sekunden einem Beschleunigungsfeld von 4000 g ausgesetzt. Die mittlere Fördergeschwindigkeit für die feststoffreiche Phase beträgt 0,7 cm/sec, Dem Dekanter wird eine auf 35 Gew.-% Feststoff angereicherte Phase entnommen. Der Klarlauf enthält 0,9 Gew.-% Feststoff.From a pre-thickening stage, 10000 1 culture solution per hour fed to a decanter with a solids content of 8% by weight and exposed to an acceleration field of 4000 g for a dwell time of 150 seconds. The mean conveyor speed for the solids-rich phase is 0.7 cm / sec. A solids enriched to 35% by weight is added to the decanter Phase taken. The clear run contains 0.9% by weight of solids.

in Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind'den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellt. Es zeigen:in devices for carrying out the method are'den figures 1 to 4 shown schematically. Show it:

Figur 1 eine Zentrifuge mit zylindrisch und konisch gestalteter ZentrifugenkammerFIG. 1 shows a centrifuge with a cylindrical and conical centrifuge chamber

Figur 2 eine Zentrifuge mit konisch gestalteter ZentrifugenkammerFIG. 2 shows a centrifuge with a conical centrifuge chamber

Figur 3 eine Zentrifuge mit zylindrisch gestalteter Zentrifugenkammer FIG. 3 shows a centrifuge with a cylindrical centrifuge chamber

Figur 4 eine Zentrifuge mit konisch gestalteter Zentrifugenkammer der eine Einrichtung zum Voreindicken vorgeschaltet ist.FIG. 4 shows a centrifuge with a conical centrifuge chamber which is preceded by a device for pre-thickening.

Im Gehäuse (1), das zylindrisch-konisch, konisch oder zylindrisch gestaltet sein kann, ist entsprechend der Gestalt des Gehäuses eine randgängige Förderschnecke (2) angeordnet. Der Grundkörper (7) der Förderschnecke ist mit einem Einlauf (4) versehen. Über den Einlauf (4) und die Bohrungen (8)In the housing (1), which can be cylindrical-conical, conical or cylindrical, is corresponding to the shape of the housing a screw conveyor (2) running along the edge is arranged. The base body (7) of the screw conveyor is provided with an inlet (4). Via the inlet (4) and the holes (8)

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rotierenden
wird die Suspension der/Zentrifugenkammer, die durch, das Gehäuserotating
is the suspension of the / centrifuge chamber passing through the housing

(1) und die Förderschnecke (2) gebildet wird, eingeleitet. (9) deutet den Vf eilenzapf en für den Antrieb der Förderschnecke (2) an. Mit dem Ring (10) kann das Austragsniveau für den Klarlaufauslauf (5) bzw. das Flüssigkeitsniveau in der Zentrifugenkammer eingestellt werden. Der Austrag (3) für die feststoffreiche Phase liegt erftadungsgenäß unterhalb des Flüssigkeitsniveaus (12) . Um die Flüssigkeit zurückzuhalten, muß das Verfahren so betrieben(1) and the screw conveyor (2) is formed, initiated. (9) indicates the Vf eilenzapf s for the drive of the screw conveyor (2) at. With the ring (10), the discharge level for the clear flow outlet (5) or the liquid level in the centrifuge chamber can be set. The discharge (3) for the solid-rich phase is erftadungsgenäß below the liquid level (12). Around To retain the liquid, the process must operate

dem
werden, daß sich vor/ Austrag (3) ein Feststoffring (11) als Sperre für die Flüssigkeit bildet. Statt des Feststoffringes (11) kann die Zentrifuge am Feststoffaustrag mit einer mechanisch oder hydraulisch verstellbaren Drosselscheibe (6) versehen sein, mit der die Austragsmenge der feststoffreichen Phase gesteuert werden kann. Statt der Drosselscheibe (6) kann auch ein Düsenring mit austauschbaren Düsen (nicht dargestellt) angeordnet sein.to the
be that before / discharge (3) a solid ring (11) forms as a barrier for the liquid. Instead of the solids ring (11), the centrifuge can be provided with a mechanically or hydraulically adjustable throttle disc (6) at the solids discharge, with which the discharge amount of the solids-rich phase can be controlled. Instead of the throttle disc (6), a nozzle ring with exchangeable nozzles (not shown) can also be arranged.

Während die feststoffreiche Phase, die beispielsweise aus der Kulturlösung einer Fermentation gewonnen wird, einer Trocknungsanlage bzw. einer weiteren Aufarbeitung zugeleitet wird, kann der Klarlauf in die Fermentation zurückgeführt werden.While the solids-rich phase, which is obtained, for example, from the culture solution of a fermentation, is used in a drying system or is fed to a further work-up, the clear runnings can be returned to the fermentation.

In einer Variante wird der abzutrennende Feststoff in einem Separator (13) (Figur 4) vorangereichert. Die über Leitung (14) in den Separator (13) gelangende Flüssigkeit mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 3 Gew.-% wird auf einen Feststoffgehalt von 6 bis 8 Gew.-% angereichert und über Leitung (15) der Zentrifuge zugeführt, wo sie auf 22 bis 25 Gew.-% angereichert wird. Der Klarlauf von der Zentrifuge (16) kommend enthält noch 0,07 - 1 Gew.-% Feststoff und wird über Leitung (17) in Leitung (14) die zum Separator (13) führt, zurückgeführt. Der Klarlauf des Separators (13) der 0-0,1 Gew.-% Feststoff enthält, wird über Leitung (18) ausgetragen.In a variant, the solid to be separated off is pre-enriched in a separator (13) (FIG. 4). The over line (14) Liquid with a solids content of 1 to 3% by weight reaching the separator (13) is reduced to a solids content of 6 to 8% by weight and fed via line (15) to the centrifuge, where it is enriched to 22 to 25% by weight. Of the Clear runoff from the centrifuge (16) still contains 0.07-1% by weight of solids and is transferred to line (14) via line (17) leads to the separator (13), returned. The clear run of the Separator (13) which contains 0-0.1% by weight of solids is discharged via line (18).

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Claims

HOE 75 / F 155

PATENT CLAIM

Process for separating solids from suspensions whose density is only slightly lower than that of the solids, characterized in that the suspension is continuously maintained in the acceleration field of a centrifuge Liquid ring feeds and during a dwell time of 10 seconds to 500 seconds and under accelerations of 2000 g separates up to 10,000 g into solid phase and liquid phase, the solid-rich phase with a medium conveying speed from 0.1 cm / sec to 5 cm / sec in the form of a flowable mass along the wall of the centrifuge and against the direction of the The acceleration field is transported and the solid-rich phase that is pushed in afterwards creates a barrier for a liquid ring.

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