DE2627333A1 - Verdraengen einer fluessigkeit a durch eine fluessigkeit b in einer suspension - Google Patents
Verdraengen einer fluessigkeit a durch eine fluessigkeit b in einer suspensionInfo
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Description
Zentralbereich Patente. Marken und Lizenzen
509 Leverkusen. Bayerwerk
Kr-by
1 b. JUNI 1976
Verdrängen einer Flüssigkeit A durch eine Flüssigkeit B in einer Suspension
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Verdrängen einer Flüssigkeit A durch eine Flüssigkeit B in
einer Suspension.
In der Praxis müssen oft Flüssigkeiten aus einer Suspension verdrängt werden, um entweder die Suspension zu reinigen,
ein Produkt aus einem Feststoff auszuwaschen oder eine Flüssigkeit gegen eine für den folgenden Prozeßschritt
notwendige andere auszutauschen. So werden beim mehrstufigen Zellulose-Bleichen zwischen jeder Bleiche mehr
oder weniger intensive Waschungen vorgenommen. Bei der Drogengewinnung wird oft die eigentliche Substanz durch
ein Lösungsmittel ausgewaschen. Auch die Auswaschung oder Extraktion von verunreinigten Katalysatoren ist ein
bekanntes Problem bei vielen chemischen Prozessen.
Bisher werden hierfür diskontinuierlich betriebene Waschprozesse mit sehr hohem Wasserverbrauch bei langen
Belegtzeiten oder Fest/Flüssig-Extraktionen mit großem Apparateaufwand eingesetzt.
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So dienen z.B. in der Zellstoff-Aufbereitung sog.
Holländer als Bleichbehälter, in denen nach dem Bleichen auch gewaschen wird. Die Wasserentfernung geschieht über
Siebtrommeln, die in den Zellstoffstrom eintauchen. Diese
Technologie geht bis auf die Anfänge der Zellstoffherstellung zurück.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Waschverfahrens liegt darin, daß gegen Ende des Vorganges das Waschwasser nur
noch geringe Verunreinigungen enthält, so daß sehr viel Wasser durchgesetzt werden muß, um den Rest herauszuholen.
Neben dem hohen Wasserverbrauch wirkt sich die lange Reinigungszeit und die dadurch bedingte hohe Belegzeit
des Apparates nachteilig aus.
Eine andere Methode der Zellstoff-Entwässerung stellt das
Verfahren nach Rauma-Repola dar. Hierbei fließt die Suspension kontinuierlich durch mehrere hintereinander
geschaltete Zellenfilter, die wiederum in mehrere Waschzonen unterteilt sind.
Da jede Stufe ein Zellenfilter erfordert, ist der Investitionsaufwand hoch. Durch Rückführung von Waschwasser
kann der Wasserverbrauch zwar verringert werden, aber die Ersparnis wird zum großen Teil durch aufwendige
Kreisläufe wieder eingeschränkt.
Eine weitere Methode zur Entwässerung von Zellstoff, verknüpft mit einem Waschvorgang, stellt die Behandlung
auf einem Langsieb dar, wie sie von der Papierfabrikation her bekannt ist. Eine Verbesserung dieses Verfahrens wurde
noch durch das Einführen einer Siebwalze anstatt der üblichen Filzwalze erzielt.
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Diese Methode ist ebenfalls apparativ nicht einfach und erfordert hohe Waschwassermengen. Zudem ist eine intensive
Vermischung des Waschwassers mit dem Zellstoff nicht möglich, was wiederum einen geringeren Wascheffekt zur Folge hat.
Der Waschprozeß ist auf diesem Apparat nur möglich, wenn gleichzeitig eingedickt wird.
Andere Bleich- und Waschverfahren arbeiten mit sogenannten Diffuseuren. In diesen Apparaten wird das Schmutzwasser
durch Waschwasser verdrängt, das über eine RingLeitung eingespritzt
wird.
Ein Nachteil dieser Diffuseure ist, daß die Einbauten leicht zu Verstopfungern führen. Wegen der fehlenden
Durchmischung ist der Austausch gering und damit letztlich
der Wasserverbrauch groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu finden, das die Reinigung der Feststoffteilchen der
Flüssigkeiten und/oder die Substitution der Flüssigkeit
einer Suspension mit 0,5 bis 20 % Festgehalt bei kontinuierlicher Fahrweise wirtschaftlich mit hohem
Wirkungsgrad erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Suspension mit einem Feststoffgehalt von 0,5 bis
20 % unter Rühren in einer Suspensionssäule, deren Durchmesser zur Höhe zwischen 1:5 bis 1:10 beträgt vom unteren
Zulauf bis zum oberen Ablauf aufsteigt,wobei die Flüssigkeit
B oberhalb des Zulaufes der Suspension, aber in der unteren Hälfte der Flüssigkeitssäule durch einen Zulauf zuläuft,
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während die Flüssigkeit A nach Siebung unterhalb des Zulaufs dfer Suspension durch Ablauf abgezogen wird.
überraschend für den Fachmann war, daß in einer Suspension, durch radiale Vermischung ein so intensiver
Stoffäustausch zu erzielen ist, daß der sich axial
itn Gegenstrom bewegende Austausch der Stoffe nur noch
geringe Weschf lüssigkeitsmengen. erfordert. Dadurch kann
die Verdrängerflüsslgkeitsmenge bis auf ein Drittel
der Menge bisher bekannter Verfahren reduziert werden.
Das bringt insbesondere dann Vorteile, wenn die Waschflüssigkeit wieder aufbereitet werden muß. Die optimalen
Betriebsbedingungen sind durch den einfachen Aufbau der
Anlage leicht einzustellen. Geringe Schwankungen, des
Feststoffgehaltes machen sich int Ergebnis nicht bemerkbar,
Auch kann das Verfahren ia verschiedenen Temperaturbereichen
gefahren werden. Weiter trat keine Verstopfung auf, wie sie insbesondere bei Baumwoll-Linters häufig
anfällt.
tiach einer Heiterbildung des Verfahrens sind die Mengen
der zugeführten Suspension, der abfließenden Suspension, der zulaufenden Flüssigkeit und der ablaufenden Flüssigkeit
gleich.
Auf diese Art und Weise ist der Flüssigkeitsaustausch gering, was vorteilhaft bei warmen und/oder nachträglich
wieder aufzubereitenden Flüssigkeiten ist.
Nach einer anderen Weiterbildung des Verfahrens ist die
Menge der unten ablaufenden Flüssigkeit größer als die der anderen Mengenströme.
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Hierdurch ist es möglich, neben dem Waschprozeß gleichzeitig eine Eindickung der Suspension vorzunehmen, wodurch
im Bedarfsfall ein weiterer Arbeitsgang eingespart wird.
Nach einer möglichen Weiterbildung des Verfahrens ist die Menge der zulaufenden Flüssigkeit größer als die
der anderen Mengenströme.
In diesem Fall wird neben dem eigentlichen Prozeß gleichzeitig eine Verdünnung der Suspension vorgenommen, wie
sie für die weitere Verarbeitung erforderlich sein kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens besteht die Suspension aus Cellulose, vorzugsweise Baumwoll-Linters, und Wasser
mit den verschiedenartigsten Verunreinigungen, die mit Verdrängerflüssigkeit aus mehr oder weniger aufbereitetem
Wasser behandelt wird.
Baumwoll-Linters halten Verunreinigungen intensiv fest, da sie ähnliche Eigenschaften wie Ionenaustauscher haben. Zur
Aufbereitung ist deshalb ein intensiver Waschprozeß wie ihn die Erfindung anbietet, erforderlich, wobei Baumwoll-Linters
noch die spezielle Eigenschaft haben, daß die Faser in Strömungsrichtung sich gegenseitig abstützen, so daß
eine Bildung des Flüssigkeitsgegenstandes in Richtung der Suspensionssäule unterstützt wird.
Bei einer weiteren Durchführung des Verfahrens besteht die Suspension aus Cellulose, vorzugsweise Baumwoll-Linters, und
Wasser, wobei als Verdrängerflüssigkeit eine organische Säure oder ein Gemisch verschiedener organischer Säuren
eingesetzt wird.
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Durch das Verdrängen des Wassers durch Säure entfällt die Trocknung des Produktes und die darauffolgende erneute
Suspendierung in Säuren, die für den nächsten Prozeßschritt ärforderlich ist.
Bei einer anderen Durchführung des Verfahrens besteht die Suspension aus Cellulose, vorzugsweise Baumwoll-Linters,
und Wasser mit den verschiedenartigsten Verunreinigungen, wobei als Verdrängerflüssigkeit eine organische Säure oder
ein Gemisch verschiedener organischer Säuren verwendet wird.
Durch das Verdrängen des verunreinigten Wassers durch Säuren erfolgt neben der Reinigung gleichzeitig die
direkte Vorbereitung des nächsten chemischen Prozeßschrittes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Mit einer Pumpe 1 wird eine Suspension über Zulauf 2
in eine Suspensionssäule 3 gepumpt, die sie oben am Auslauf 4 wieder verläßt. Am Ende des unteren Drittels
der Suspensionssäule 3 tritt durch den Zulauf 5 die Verdrängerflüssigkeit ein. Der Rührer 6 sorgt für die
radiale Durchmischung.Über Sieb 7 verläßt die verdrängte Flüssigkeit durch Ablauf 8 die Suspensionssäule 3.
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Je nach zu-und abgeführten Mengen kann die Suspension,
eingedickt, konsistanzhaltend oder verdünnt werden.
Gebleichte Baumwoll-Linters wurden bei einer Stoffdichte
von 1 % mit Schwefelsäure bis zu einem pH-Wert von 1,9 angesäuert und mit einem Mischindikator der im Neutralbereich
auf farblos umschlägt angefärbt.
Die Suspension wurde in einer Menge von 14 l/min durch eine Suspensionssäule mit einem Inhalt von 130 1 im Gegenstrom
zu Wasser gepumpt. Die Grenze zwischen rot und farblos konnte an einer Stelle dicht unterhalb des Wasserzulaufs
dadurch fixiert werden, daß der Wasserzulauf und der Ablauf der Ablauge ebenfalls auf ca. 14 l/min eingestellt
wurde.
Es wurden folgende Daten ermittelt.
Leitfähigk. ( ,uS) Ausgangssuspension 6700
Suspension im Auslauf 760 Ablauge 4200
Waschwasser 730
Eine im alkalischen gebleichte Linters-Suspension mit einer
Stoffdichte von 1-2 % wurde angesäuert und mit einer Geschwindigkeit
von 15 l/min durch eine Suspensionssäule wie im ersten Beispiel im Gegenstrom zu 16,5 l/min
Wasser gepumpt.
Die gewaschenen Linters hatten die gleichen Eigenschaften
wie die nach dem konventionellen Verfahren hergestellten,
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| 1, | 8 |
| 6, | 1 |
| 2, | 9 |
| 6, | |
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obwohl sie nur mit einem Drittel der üblichen Wassermenge gewaschen waren.
Während des Waschvorganges wurden die folgenden Werte gemessen:
Leitfähigk. (,uS) PH
Ausgangssuspens ion 10.100 1,9
Gewaschene Suspension 840 7,2
Ablauge 6.600 2,1
Waschwasser 810 7,2
Der Versuch wurde wie im ersten und zweiten Beispiel mit einem Stoffdurchsatz von 12 l/min und einer Waschwassermenge
von 13 l/min durchgeführt.
Das Ergebnis des Versuches ist:
Ausgangssuspension Gewaschene Suspension
Ablauge Waschwasser
| Leitfähigk. (,uS) | PH |
| 2000 | 2,2 |
| η 690 | 7,5 |
| 1600 | 2,4 |
| 680 | 7,2 |
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-Q-
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Claims (7)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Verdrängen einer Flüssigkeit A durch eine Flüssigkeit B in einer
Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit einem Feststoffgehalt von 0,5 - 20 %
unter Rühren(5) in einer Suspensionssäule (3^ deren Durchmesser
zur Höhe zwischen 1:5 bis 1:10 beträgt, vom unteren Zulauf (2)bis zum oberen Ablauf(4)aufsteigt, wobei
die Flüssigkeit B oberhalb des Zulauf es f2")der Suspension, aber in der unteren Hälfte der Flüssigkeitssäule
durch einen Zulauf(5)zulauft, während die
Flüssigkeit A nach Siebung (7)unterhalb des ZulaufsC2)
der Suspension durch Ablauf (8)abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengen der zugeführten Suspension, der abfließenden
Suspension, der zulaufenden Flüssigkeit und der ablaufenden Flüssigkeit gleich sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der unten ablaufenden Flüssigkeiten größer
ist, als die der anderen Mengenströme.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zulaufenden Flüssigkeit größer ist, als
die der anderen Mengenströme.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Suspension aus Cellulose,- vorzugsweise Baumwoll-Linters,
und Wasser mit den verschiedenartigsten Verunreinigungen besteht, die mit Verdrängerflüssigkeit aus
mehr oder weniger aufbereitetem Wasser behandelt wird.
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7 0 9 8 5 2/0230 °mGmAL
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus Cellulose, vorzugsweise Baumwoll-Linters,
und Wasser besteht, wobei als Verdrängerflüssigkeit eine organische Säure oder ein Gemisch verschiedener organischer Säuren eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus Cellulose, vorzugsweise Bamwoll-Linters,
und Wasser mit den verschiedenartigsten Verunreinigungen besteht, wobei als Verdrängerflüssigkeit
eine organische Säure oder ein Gemisch verschiedener organischer Säuren eingesetzt wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KLOTZ, GUENTHER, DR., 5060 BERGISCH-GLADBACH, DE |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |