DE2620627A1

DE2620627A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von auf filtern gebildeten stoffschichten

Info

Publication number: DE2620627A1
Application number: DE19762620627
Authority: DE
Inventors: Paul Havalda
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: BHS Bayerische Berg Hutten und Salzwerke AG
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1976-05-10
Publication date: 1976-12-30
Also published as: CH598854A5; DE2620627C2; BE842746A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von auf Filtern gebildeten Stoffschichten Oftmals müssen bei der Bandfiltration anfallende Filterkuchen, insbesondere durch Extraktion behandelte Schichten von Feststoffteilchen zur Herabsetzung einer zu grossen Restfeuchtigkeit noch getrocknet werden. Beispielsweise fallen bei der Filtration von gewissen Produkten, insbesondere Farbstoffen, auf kontinuierlich arbeitenden Vakuuiufiltern Kuchen mit unerwüscht hoher Restfeuchte von ca. 70 - 85% an. Dies hat seinen Grund hauptsächlich in der beim Trockensaugen entstehenden Rissbildung und der dadurch bedingten ungleichniässigen Saugwirkung.
Gemäss dem bisher b#kannten Stand der Technik amide die mechanische Nachentfeuchtung des Filterkuchens in von der Filterpresse räumlich getrennten speziellen Anlagen durchgeführt, was mit verhältnismässig hohen Investitionskosten und einem grossen Platzbedarf verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Entfeuchtungsoperation am Filter so verbessert, dass eine vom Filter getrennteNachentfeuchtung sich erUbrigt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Restfeuchte in auf Filtern, insbesondere Bandfiltern gebildeten Stoffschichten, wobei das Filter mit der darauf gebildeten Stoffschicht durch eine Entfeuchtungszone bewegt und dabei die Stoffschicht einem Differenzdruck unterworfen wird, dessen Gradient von der Stoffschicht durch das Filter gerichtet ist. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die auf dem Filter liegende Stoffschicht bei ihrer Bewegung durch die Entfeuchtungszone gleichzeitig unter Aufrechterhaltung einer Gaszutrittsmbglichkeit zu wenigstens dem grössten Teil der Stoffschichtoberfläche grossflächig mechanisch verdichtet wird.
Durch die mechanische Verdichtung des Filterkuchens wird das Entstehen von Rissen verhindert und das Hohlrauinvolumen bzw.
die Porosität und Porengr#.sse der zu entfeuchtenden Schicht verringert. Ein gross£r Teil der Fltlssigkeit wird bereits durch die mechanische Verdichtung aus der Stoffschicht gepresst. Die Aufrechterhaltung der Gaszutrittsmbglichkeit zur.
Stoffschichtoberfläche ermöglicht das Saugen während der mechanischen Verdichtung. Durch die mechanische Verdichtung werden ausserdem optimale Voraussetzungen für die Saugwirkung erzielt, da in der rissfreien und relativ kleinporigen Schicht sich eine Art Kolbenströmung ausbilden kann.
Mit dem Fortschreiten des Aussaugens der Poren erhöht sich die Gasgeschwindigkeit und das Gas nimmt dann auch einen grossen Teil der durch Kapillarkräfte an den Zellwänden haftenden Flussigkeitsfilms mit, teilweise durch Verdunstung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten AusfUhrungsbeispielen der erfindung gemässen Vorrichtung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschema des ersten AusfUhrungsbeispiels, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 1 als vergrösserte Detailskizze, Fig. 3 eine Detailvariante der Zone C der Fig. 1 im Schnitt etwa durch die Mitte des Filterbandes 4 parallel zur Zeichnungsebene.
Fig. 4 eine weitere Detailvariante in einem Schnittanalog Fig. 2, und Fig. 5 eine Teilansicht des zweiten Ausführungsbeispiels.
In Fig. 1 und 2 ist eine Vakuum-Bandfiltrationsanlage, wie sie 1#eispielsweise in der Cl{-PatenL-schr#ft 385 702 näher beschrieben ist, in Verbindung mit einer erfindungsgemäss ausgeb ldeten Pressvorrichtung 2 und einer Flussigkeitsbehandlungsvorrichtung 3 dargestellt. Die Filtrationsanlage umfasst ein durch eine Trennzone A, eine Fltlssigkeitsbehandlungszone B, eine Entfeuchtungszone C und eine Entladezone D in Richtung des Pfeiles P laufendes Filterband 4. Unter diesem Band sind Unterdruckwannen 5 angeordnet, welche mittels flexibler Leitungen 6 wahlweise über die Ventile 7 mit einer gemeinsamen Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sind oder Uber Ventile 8 entltiftet werden können. Das Filterband 4 ist mittels einer Walze 9 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles P regelbar antreibbar. Eine Speisevorrichtung zur Suspensionszugabe ist mit 10 bezeichnet. In Laufrichtung des Filterbandes nach der Antriebswalze 9 ist dieses#durch den Wirkungsbereich einer Reinigungsvorrichtung geführt, welche eine Zuleitung ll, eine Wse 12, einen Sammelbehälterl3 und eine Ableitung 14 umfasst.
Das Filterband 4 läuft in einer trapezförmigen Rinne 50, deren perforierter Boden durch die oberen Wände der durch Stege 18 versteiften Unterdruckwannen 5 gebildet ist. Die Wannen laufen nach Art eines Wagens mittels Rollen 51 auf Schienen 52 von Trägern 53 des Maschinengestells. Auf diesem Wagen sitzt auch die insgesamt mit 2 bezeichnete Presse. Diese umfasst einen Rahmen, der die Rinne 50 mit unteren und oberen Trägern 16 bzw. 17 und diese Träger verbindenden Stellbolzen 19 umschliesst. Zumindest eine Gruppe dieser Träger, darstellungsgeinäss die untere, ist mit dem Wagen fest verbunden. An der Unterseite der oberen Träger 17 ist ein gegen die Rinne vorspringendes plattenartiges Element 21 befestigt, welches die Druckkissen 22 trägt. Die Druckkissen sind Uber Leitungen 24a und 24b und ein Steuerungssystem 37 (Ventile usw.) wahlweise via eine Leitung 54 an eine Druckquelle (nicht dargestellt) oder via eine Leitung 55 an eine Saugquelle (nicht dargestellt) anschliessbar. Dieses Druckmittelsystem ist ausserdem entlüftbar.
Zwischen den Druckkissen 22 und demFilterband 4 bzw dem darauf abgelagerten Filterkuchen 36 verläuft ein "endloses" Band 25 aus luft bzw. gasdurchlässigem Material. Das Band 25 ist über zwei freilaufende Walzen 26 geführt, die mittels je einem Hebelpaar 27a, 27b an einem oberen Trägerpaar 28a, 28b des Maschinengestells gelagert sind. Die Hebelpaare 27a, 27b sind durch Zugfedern 29a, 29b belastet und wirken als Bandspanner.
Das obere Trum des Bandes 25 ist in einer Rinne 15 geführt.
Das Band 25 durchläuft eine Reinigungsvorrichtung, darstellungsgemäss einen Schaber 35.
Die der Presse 2 in Laufrichtung des Filterbandes 4 vorgeschaltete, insgesamt mit 3 bezeichnete Vorrichtung zur Behandlung des Filterkuchens mit Flüssigkeiten ist Gegenstand des CH-Patentes Nr. (Patentgesuch Nr. 4295/75 vom 4.4.75, Case 7-9846) und dort ausführlich beschrieben.
Das Besondere der Ausführungsvariante der Fig. 3 besteht darin, dass das bzw. die Druckkissen gegenüber dem Filterband bzw. Filterkuchen durch ein Korrosionsschutzband 39 abgedeckt sind. Dabei kann für jedes Druckkissen je ein separates oder ftir mehrere, insbesondere alle Druckkissen ein gemeinsames Schutzband 39 vorgesehen sein. Das Schutzband ist über FUhrungsflächen 41 geführt und mittels Federn 40 gespannt. Die dem Filterkuchen 36 bzw.
gasdurchlässigem Band 25 dargebotene Fläche des Schutzbandes ist strukturiert. Die Struk#urtiefe-bzw. . höhe beträgt etwa 2 bis lOmm, vorzugsweise 3 bis 5mm. Die Stirnfläche des bzw. jedes Druckkissens 22 ist bei dieser Ausführungsvariante unstrukturiert d.h. im wesentlichen gLatt.
Der Vorteil der Ausführungsvariante der Fig. 3 besteht vor allem darin, dass für das bzw. die Druckkissen 22 das Material optimal an die Elastizitätserfordernisse angepasst und insbesondere handelsübliche Druckkissen ohne RUcksicht auf deren Korrosionsbeständigkeit gewählt werden können.
Allfällige Korrosionsprobleme können durch entsprechende Wahl des Schutzbandmaterials ohne besondere RUc'tcsicht auf dessen Elastizität gleiehfalls optimal gelöst werden Für die Druckkissen kann gummielastischer und fUr das Schutzband hartelastischer Werkstoff verwendet werden.
Als Material fUr die Druckkissen hat sich beispielsweise beidseitig mit synthetischem Kautschuk beschichtetes Nylongewebe bewährt. Geeignete Druckkissen dieser Art sind im Handel unter anderem unter dem Markennamen PRONAL erhältlich. Als Material fUr das luftdurchlässige Band 25 hat sich Kunststoff, insbeson>dere Propylen, Polyester oder Polyamid bewährt. Das Schutzband 139 wird vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen oder dergleichen gefertigt.
Die Druckkissen sind nur im Zentrum ihrer oberen Wand mittels der Endmuffe des Saugrohres 24a fixiert. Die Stirnflächen der Druckkissen und das diese kontaktierende Band 25 (Fig.l,2) oder 39 (Fig.3) sind materialmässig bzw. in ihren Oberflächeneigenschaften so aufeinander abgestimmt, dass sie ausreicheude Gleiteigenschaften besitzen.
Die Druckkissen 22 bilden im Kombination mit dem gasdurchlässigen Band 25 eine gasdurchlässige Pressfläche. Der in den Unterdruckwannen 5 herrschende Unterdruck saugt das gasförmige Trocknun#g##rnittel 1 durch die Strukturhohlräume der Stirnflächen der Druck kissen (Fig.2) oder des Schutzbandes 39 (Fig.3), durch das gasdurchlässige Band 25, durch tden Filterkuchen 36 und durch die. perforierte obere Wand der Wannen 5.
Im dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird die LTmgebungsluft durchgesaugt. Erforderlichenfalls kann anstelle der Umgebungsluft konditionierte, insbesondere getrocknete und/oder erhitzte Luft verwendet werden. Weiter kann der Luft mindestens ein den Trocknungsvorgang begunstigendes Gas, insbesondere C02 und/oder N2 zugesetzt oder die Luft durch solche Gase oder Gasgemische ersetzt werden.
Die Gase können auch so gewählt werden, dass sie mit dem Filterkuchenmaterial chemisch reagieren.
Die Mittel zur Konditionierung der Luft und zur Zufuhr der konditionierten Luft und/oder des Gases sind in den Figuren nicht dargestellt. Die Zuftthrungsmittel müssen im wesentlichen so beschaffen sein, dass die konditionierte Luft bzw. das Gas oder Gasgemisch an die seitlichen Druckkissenränder herangeführt wird und diese über die gesamte Länge möglichst gleichmässig abströmt.
Se1bstverst#ndlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, das im Ausfuhrungsbeispiel unstrukturierte gasdurchlässige Band 25 auf seiner Innenfläche zu strukturieren. Dies würde dann die Verwendung von handelsüblichen an ihrer Stirnfläche unstrukturierten Druckkissen (22) und eines ebenfalls unstrukturierten Schutzband (39) ermöglichen.
Die Funktionsweise der gezeigten Anlage ist folgende: In der Zone A wird mittels der Auftragsvorrichtung 10 die zu filtrierende Suspension auf das Filterband 4 aufgebracht, und bildet dort in der Folge einen Filterkuchen 36. Dieser bewegt sich in durch Dosiermenge und Filterbandgeschwindigkeit steuerbarer Schichtdicke in Richtung des Pfeiles P.
Der sich in der Zone A bildende Kuchen 36 gelangt in der Zone B in den Wirkungsbereich der Fltissigkeitsbehandlungsvorrichtung 3 und wird dort aufgeschlämmt und extrahiert bzw. ausgewaschen. Nach dem Passieren der Vorrichtung 3 lagert sich die Suspension wieder in Fonn eines Kuchens auf dem sich weiterbewegenden Filterband 4 ab. In der Zone C wird der behandelte Kuchen mittels der Presse 2 mechanisch verdichtet. Durch den verdichteten Kuchen wird Luft und/oder ein Trocknungsgas befördert. In der Zone C wird das Filterband mittels der Abhebevorrichtung 38 entladen.
Der maschinelle Ablauf ist so gesteuert, dass die Wannen 5 und damit die Presse 2 mit dem Filterband 4 synchron mitlaufen, wenn die Wannen unter Unterdruck stehen (Ventile 7 offen, Ventile 8 geschlossen).
In der gesamten Mitlaufphase sind die Druckkissen 22 via 24a, 24b, 37 und 54 an die Druckquelle (nicht dargestellt) angeschlossen und aufgebläht, so dass sie den Filterkuchen zusammenpressen. Dabei ist das zwischen dem Filterkuchen und den Druckkissen befindliche Trum des Bandes 25 eingeklemmt, sodass das Band 25 mitläuft und durch den Schaber 35 kontinuierlich gereinigt wird.
Wenn der auf den Schienen 52 laufende wagenartige Komplex (5,51) das Ende seines Filterband-Mitlaufhubes erreicht hat (rechte Endlage in Fig. 1), dann werden gleichzeitig die Unterdruckwannen 5 belüftet (Ventile 7 geschlossen, Ventile 8 geöffnet) und die Druckkissen 22 beliiftet oder unter Unterdruck gesetzt (via Leitung 55) Eig. ij.
Unmittelbar anschliessend wird der wagenartige Komplex entgegen der Filterbandl#ufrichtung in seine Ausgangsstellung fflr einen neuen Zyklus zuruckgestellt.
Der auf den Schienen 52 laufende wagenartige Komplex kann in der Filterbandmitlaufrichtung freilaufend durch das Filterband mitgenommen werden (durch die Saugwirkung) oder mit von einem nicht dargestellten Motor synchron mit dem Filterband bewegt werden. In der erstgenannten Ausführungsform ist der Wagen mit einem Rticksteller gekoppelt. In der zweiten Ausführungsform ist der motorische Antrieb reversibel. Ein geeigneter Antrieb fUr den wagenartigen Komplex sowie die zur Steuerung der genannten Funktions- und Bewegungsabläufe nötige Steuervorrichtung ist beispielsweise in der DT-OS Nr. 2 343 848 beschrieben.
In Fig. 4 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen im wesentlichen nur dadurch, dass anstelle eines einzigen Druckkissens drei quer zur Filterlaufrichtung nebeneinander angeordnete Druckkissen 22a vorgesehen sind. Diese Ausbildung kann insbesondere bei breiteren Filterbändern von Vorteil sein.
Fig. S zeigt eine weitere Ausfübrungsvariante, und zwar in Zusammenhang mit einem an sich bekannten Trommel-Vakuumfilter.
Bei einem solenen Filter sind die Ueberdruckwannen 105 nicht eben sondern zylindrisch angeordnet. Auf ihnen läuft.wieder in einer Rinne 150 ein Filterband 104. Der Umfang des Tromnielfilters ist in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 in eine Trennzone A, eine Flilssigkeitsbehandlungszone B, eine Entfeuchtungszone C und eine Entladezone D aufgeteilt. In der Fltlssigkeitsbehandlungszone B ist eine ähnliche Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung 103 wie in Fig. 1 angeordnet.
Im Unterschied zu Fig. 1 sind in der Entfeuchtungszone nicht eine, sondern zwei Pressvorrichtungen 200 angeordnet und diese Pressvorrichtungen laufen auch nicht auf Schienen, sondern sind mit ihren Querträgern 116 und 117 an zwei an je einer Stirnseite des Trommelfilters um dessen Welle W scluvenkbaren Platten 201 befestigt. Ferner sind die Druckplatten 121 nicht eben, sondern der Krürcmung der Trommerfilteroberfläche entsprechend gekrümmt. Im übrigen sind die Pressvorrichtungen gleich ausgebildet wie die gemäss Fig. 3 und umfassen insbesondere je ein Druckkissen 122 und ein strukturiertes Schutzband 139, das mittels Federn 140 gespannt ist. Zwischen dem Schutzband 139 und dem Filterkuchen 136 verläuft ebenfalls Uber Rollen 126 ein endloses Band 125. Die Spannvorrichtung ftlr dieses Band ist nicht dargestellt.
Zur Bewegung der Pressvorrichtungen 200 durch die Entfeuchtungszone C ist ein Pneumatikzylinder 210 vorgesehen, dessen Kolbenstange 210a an einer der seitlichen Platten 201 angreift. Die Steuerung des Pneumatikzylinders sowie die Be- und Entlüftur.g der Druckkissen 122 erfolgt gleich wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen. Insbesondere ist dazu die in der schon genannten DT-OS 2 343 848 beschriebene Antriebs- und Steuervorrichtung geeignet.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Verminderung der Restfeuchte in auf Filtern, insbesondere Bandfiltern gebildeten Stoffschichten, wobei das Filter mit der darauf gebildeten Stoffschicht durch eine Entfeuchtungszone bewegt und dabei die Stoffschicht einem Differenzdruck unterworfen wird, dessen Gradient von der Stoffschicht durch das Filter gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Filter liegende Stoffschicht bei ihrer Bewegung durch die Entfeuchtungszone gleichzeitig unter Aufirechter haltung einer Gaszutrittsmöglichkeit zu wenigstens dem grössten Teil der Stoffschichtoberfläche gross flächig mechanisch verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des höheren Druckes der Stoffschicht ein Trocknungsgas zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas zumindest Uberwiegend aus Luft und/oder C02 und/oder N2 besteht.

4. Verfahren nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des durch die Schichtporen strömenden Gases 10 bis 500 C beträgt.

5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verdichtung der Stoffschicht unter einem Pressdruck von 1 bis 12 bar, vorzugsweise 3 bis 4 bar, erfolgt.

6. Verfahren anch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Entfeuchtung die Stoffschicht mit Behandlungsflüssigkeit kontaktiert und aufgeschlämmt und ausgewaschen wird.

7. Filtriervorrichtung mit einem motorisch antreibbaren Filterband, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Filterbandes eine parallel zur Transportrichtung derselben vor- und rückwärts verschiebbare Presse mit wenigstens einem auf das Filterband zu und von diesem weg verstellbaren Pressbacken angeordnet ist, und dass eine Steuerung vorgesehen ist, die in zyklischer Reihenfolge den Pressbacken a.) auf das Filterband zu bewegt, b.) mit dem Filterband synchron eine bestimmte Strecke mitbewegt, c.) vom Filterband zurückzieht und d.) wiederum in seine Ausgangslage zurtiekschiebt.

8. Vorreichtung nach Ansprtleh 75 dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des bzw. jedes Pressbackens gasdurchlässig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des bzw. jedes Pressbackens eine seitlich offene Struktur von vorzugsweise 2 bis 10, insbesondere 3 bis 5mm Höhe bzw. Tiefe aufweist und dass sich auf den im-wesentlichen in einer Ebene liegenden Vorsprüngen dieser Struktur eine gasdurchlässige Schicht absttitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des bzw. jedes Pressbackens durch eine Schicht aus korrosions- insbesondere säure festem Material abgedeckt ist, deren filterseitige Fläche eine seitlich offene Struktur von vorzugsweise 2 bis l0mm, 3 bis l0mm Höhe bzw. Tiefe aufweist, und dass sich auf den im wesentlichen in einer Ebene liegenden Vorsprüngelii dieser Struktur eine gasdurchlässige Schicht abstütæt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässige Schicht durch ein endloses, um freilaufende Walzen geführtes Band gebildet ist, das im folgenden als gasdurchlässiges Band bezeichnet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsfeste Schicht durch ein an mindestens einem seiner beiden Enden federnd gehaitertes Band gebildet ist, das im folgenden als Schutzband bezeichnet wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere alle Pressbacken durch ein gemeinsames Schutzband abgedeckt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren, insbesondere allen Pressbacken ein gemeinsames gasdurchlässiges Band zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der das gasdurchlässige Band führenden Walzen als Bandspannwalze ausgebildet ist.

16. VorrIchtung nach Anspruch 11, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das gasdurchlässige Band durch eine Reinigungszone geführt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. jeder Pressbacken durch mindestens ein Druckissen von im wesentlichen räumlich rechteckiger Form gebildet ist, welches an eine pneumatische oder hydraulische Druckmittelquelle anschliessbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkissen wahlweise an eine Unterdruckquelle anschliessbar sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprtiche 7-18, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Filterbands parallel zu diesem vor- und rlickwärts verschiebbare Saugwaniien angeordnet sind, und dass die Presse mit den Saugwannen kinematisch verbunden ist.

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