DE2835322A1

DE2835322A1 - Verfahren zum herausfiltrieren von feinen teilchen aus einem fluid bzw. einer fluessigkeit unter verwendung eines bettes aus einem koernigen filtermedium

Info

Publication number: DE2835322A1
Application number: DE19782835322
Authority: DE
Inventors: Liang-Tseng Fan; Chin-Yung Wen
Original assignee: Kansas State University
Current assignee: Kansas State University
Priority date: 1977-08-15
Filing date: 1978-08-11
Publication date: 1979-03-01
Also published as: GB2002250B; US4157959A; GB2002250A; JPS589685B2; JPS5432873A; FR2400382B1; FR2400382A1

Description

Verfahren zum Herausfiltrieren von feinen Teilchen aus einem Fluid bzw einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Bettes aus einem körnigen Filtermedium

Die Erfindung betrifft ein neues Filtrierverfahren unter Verwendung von konvertiblen (semifluidisierten) Betten, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herausfiltrieren von feinen Teilchen aus einem Fluid bzw. einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Bettes aus einem körnigen Filtermedium, welches die Teilchen zurückhalten kann, während es das Fluid bzw. die Flüssigkeit hindurchläßt.

Konvertible oder semifluidisierte Betten sind an sich bekannt. So ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 374 052 ein Verfahren

909809/0864

TELEFON (0S9) 32 28 62

TELEX Ο5-29 38Ο

TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

bekannt, bei dem solche Betten verwendet werden für Wechselwirkungen zwischen Fluids bzw. Flüssigkeiten und den das Bett aufbauenden Feststoffteilchen einschließlich sowohl chemischer Reaktionen als auch physikalischer Fluid-Feststoff-Kontaktverfahren. Im allgemeinen kann jedes beliebige Bett aus festen Teilchen, das aufgewirbelt (fluidisiert) werden kann, als konvertibles oder semifluidisertes Bett auf die in der US-Patentschrift 3 374 052 beschriebene Weise verwendet werden. Darin ist auch ein apparatives System für den Betrieb der konvertiblen Betten beschrieben.

Diese Apparatur bzw. Vorrichtung umfaßt eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Kolonne, die einen zylindrischen Bettabschnitt ergibt, der oberhalb einer Fluidverteilerplatte oder einer anderen Einrichtung zur Einführung des Fluids (eines Gases oder einer Flüssigkeit) in den Boden des Bettes angeordnet ist. Der obere Abschnitt des Bettes ist begrenzt durch eine in Aufwärtsrichtung bewegliche perforierte Platte, bei der es sich in der Regel um eine Siebplatte handelt. Der Grad der innerhalb des Bettes auftretenden Aufwirbelung bzw. Fluidisierung kann von einer Null-Fluidisierung (Fixbett) bis zu einer Gesamtfluidisierung reichen durch Absenkung oder Anhsbung der Siebplatte, während das Fluid mit einer Strömungsgeschwindigkeit eingeführt wird, die größer ist als die minimale. Fluidisierungsgeschwindigkeit für das Bett. Bei einer gegebenen Fluidisierungsgeschwindigkeit, die geringer ist als die maximale Fluidisierungsgsschwindigkeit, kann die Siebplatte bis zu einem Punkte gesenkt werden, an dem das gesamte Bett im wesentlichen fixiert (ein Fixbett) ist. Durch

0 9 8 0 9/0864

2535322

allmähliches Anheben der Siebplatte wird der unterste Abschnitt des Bettes zuerst fluidisert (aufgewirbelt) und bei weiterem Anheben der Siebplatte wird ein ständig zunehmender Teil des Bettes fluidisiert (aufgewirbelt). Gleichzeitig wird der fixierte Teil (Fixbetteil) des Bettes in der Nähe der Unterseite der Siebplatte zunehmend kleiner bis schließlich ein Zustand erreicht ist, bei dem die Siebplatte keine Begrenzung mehr darstellt und das gesamte Bett fluidisiert (aufgewirbelt) ist. Wenn die Siebplatte über das fluidiserte Bett angehoben wird, um einen freien Zwischenraum dazwischen zu erzeugen, wird das gesarate Bett fluidisiert (aufgewirbelt) wie bei dem Standard-Wirbelbett-Betrieb. In diesem Zustand besteht die einzige Begrenzung darin, daß die Fluidgaschwindigkeit die maximale Fluidisierungsgsschv/indigkeit nicht übersteigen darf, bei der das Bett sich bis zu einem Punkte ausgedehnt hat, daß es nicht mehr als Bett aufrechterhalten werden kann, wobei die Teilchen des Bettes in der Nähe der oberen Oberfläche mit dem Fluidisierungsfluid herausgetragen werden. Diese Parameter und das Verfahren zur Berechnung und/oder experimentellen Bestimmung desselben sind auf dem Gebiet des Betrie bs von Wirbeibetten (fluidisierten Betten) an sich bekannt.

Es war bisher nicht bekannt, daß konvertible Betten für Filtrationsarbeitsgänge, z.B. für die Entfernung von feinen Teilchen, die in Gasen oder Flüssigkeiten suspendiert sind, verwendet werdsn können. Obgleich poröse Betten von körnigen Filtermedien üblicherweise für Filtrations-Arbeitsgänge verwendet werden, hat man bisher nicht erkannt, daß Fixbetten mit einer allmählich abnehmenden Größe von irgendwelchem Wert für diese Arbeitsgänge sind,

909809/0864

da angenommen wurde, daß mit abnehmender Bettgröße auch die Filtrierkapazität abnehmen würde. Wenn jedoch der Fixbettanteil (fixierter Anteil) eines Filtrationsbettes in Kombination mit einem fluidisierten bzw. aufgewirbelten Anteil des Bettes verwendet wird, wie dies bei konvertiblen oder semifluidisierten Betten möglich ist, werden dadurch einzigartige Vorteile erzielt. Während des Filtrationscyclus wird der größte Teil der abfiltrierten Teilchen in dem fluidisierten Bettanteil mit zunehmender Größe zurückgehalten, während dann, wenn das gesamte Bett fluidisert (aufgewirbelt) würde, die Teilchen zusammen mit dem Gas oder der Flüssigkeit, die aus dem Bett austritt, ausgetragen würden. Da sich der "Kuchen" aus den hsrausfiltrierten Teilchen an dem Boden des Fixbett-Abschnittes sammelt, wird er durch die nach oben gerichtete Vergrößerung des Wirbelbettabschnittes aufgebrochen, die herausfiltrierten Teilchen werden dann durch die fluidisierten Medien des Bettes im Kreislauf geführt. Darüber hinaus kann der Druckabfall an dem Fixbett-Abschnitt verhältnismäßig gleichmäßig gehalten werden.

Dieses erfindungsgemäße neue Filtrierverfahren ist insbesondere anwendbar auf schwierige Filtrationen. So kann beispielsweise das erfindungsgemäße Verfahren für die Reinigung von heißen Gasen, beispielsweise für die Entfernung von Teilchen innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 50 Mikron aus Emissions- und Produktgasen von Kohle- und/oder ölumwandlungsreaktoren (Vergasungsvorrichtungen, Verbrennungsvorrichtungen und dgl.), angewendet werden. Die unlösliche Asche und das mineralische Material kann aus dem Kohleöl entfernt werden, das bei der Hydrierung und Auflösung von

0 98 09/0864

Kohle erhalten wird, die heute den die Hauptkosten verursachenden Arbeitsgang bei solchen Verfahren darstellt. Das Verfahren bietet vorteilhafte Anwendungszwecke sogar für eine mehr konventionelle Verwendung, beispielsweise für die Filtration von Leitungswasser, wo heute Fixbettfilter verwendet werden, beispielsweise für die Endbehandlung des Filtrats aus einem kontinuierlichen Filter oder den Überlauf aus einem primären oder sekundären Absitzbahältsr zur Entfernung von Bakterien und suspandiertem BOD. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Kombination aus niedrigem Druckabfall an dem Filterbett und einer verhältnismäßig hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeit, wodurch das konvertible Bett zu einsr wirksameren und effektiven Einrichtung zur Entfernung von fein suspendierten Materialien aus Abwasser als die konventionellen Fixbetifiltsr wird«

Es kommen auch andere Anwsndungszwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens in Betracht, wobei es wesentliche Vorteile gegsnUbsr den bisher angewendeten Filtrationsverfahren bieten kann. Zu solchen Anwendungen gehören die Luftfiltration, die Abgas-Reinigung, die Polymerschmelzfiltration, die Abwasserschlamm-Filtration und andere schwierige Filtrationen.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt darin, daß feine Teilchen aus Fluids (Gasen odsr Flüssigkeiten) durch Betten aus Filtermedien entfernt werden, die als konvertible (semifluidisierte) Betten betrieben werden, wobei die Große des fluidisierten Abschnittes des Bettes während dar Filtrationen allmählich zunimmt. Das Verfahren kann insbesondere angewendet werden auf Filtrationen,

909809/0864

die mittels konventioneller Filtrationsmethoden schwer durchzuführen sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Aufrißschnittansicht einer konvertiblen Bettfiltrier-Vorrichtung, die zur Entfernung von Teilchen aus einem Fluid verwendet wird, wobei das Bett anfänglich in. einem nicht-fluidisierten, im wesentlichen fixierten Zustand vorliegt;

Fig. 2 eine Aufrißschnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, nach dem sich ein Kuchen aus herausfiltrierten Teilchen in dem Boden des fixierten Bettes (Fixbettes) zu sammeln begonnen hat;

Fig. 3 eine weitere Aufrißschnittansicht der gleichen Vorrichtung, die eine spätere Stufe der Filtration erläutert, wobei der untere Abschnitt des Bettes in einem fluidisierten Zustand vorliegt, während der obere Abschnitt des Bettes in Form eines Fixbettes verbleibt; und

Fig. 4 eine andere vertikale Schnittansicht der gleichen Vorrichtung, welche die Endstufe des Filtrationsvsrfahrens erläutert, wobei das gesamte Bett fluidisiert worden ist zur Entfernung der abfiltrierten Teilchan nach Beendigung dsr Filtration«

909809/0864

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bekannt und in der US-Patentschrift 3 374 052 näher beschrieben» Die in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellte Vorrichtung ähnelt derjenigen, wie sie in der US-Patentschrift 3 374 052 gezeigt ist« Sie umfaßt eine sich in vertikaler Richtung erstreckende zylindrische Kolonne 10, die einen zylindrischen Innenraum 11 ergibt (vgl„ Fig_e i)» Innerhalb des unteren Abschnittes des Hohlraumes 11 befindet sich ein Bett aus einem körnigen Filtermedium 12, das auf einer Verteilerplatte aufliegt, die mit einer Vielzahl von Fluideinlaßöffnungen 14 versehen ist. Die Öffnungen 14 sind vorzugsweise in Form eines einheitlichen Husters in allen Richtungen über die Verteilerplatte verteilt» Durch die Öffnungen 14 wird das Fluidisierungsgas oder die Fiuidisierungsflüssigkeit in das Filtermediumbett 12 eingeführt« Zur Einführung des Fluidisierungsgases oder dar Fluidisierungsflüssigkeit können auch anders Fluidisierungseinlaßeinrichtungen verwendet werden«

Unterhalb der Verteilerplatte 13 ist eine geschlossene Kammer vorgesehen» Die Wand Io der Kammer kann eine konische Gestalt heben, so daß sie als konisch geformter Strömungsregulator fungiert. Das untere Ende der Kammer 15 steht mit einer Fluideinlaßleitung 17 in Verbindung,, Oberhalb des Bsttes 12 ist eine Siebplatte 18 oder eine andere perforierte Platteneinrichtung vorgesehen zur Begrenzung der oberen Oberfläche des Bettes. Die Platte 18 ist mit einer Vielzahl von Perforationen 19 versehen, die vorzugsweise über die gesamte Oberfläche derselben verteilt sind» Fur die selektive Anhebung und Senkung der Platte 18 sind entsprechende

909809/0864

Einrichtungen vorgesehen. In der beiliegenden Darstellung und wie insbesondere in der US-Patentschrift 3 374 052 beschrieben, kann das untere Ende einer sich in vertikaler Richtung erstrek» kenden Zahnstange 20 mittels einer Hülse (Buchse) 21 mit dsm Zentrum der Platte 18 verbunden sein. Die Stange 20 und die Öffnung innerhalb der Hülse bzw. Buchse 21 können zweckmäßig einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt haben und min~ destens der obers Abschnitt der Stange 20 ist auf einer Seite derselben mit Zähnen 22 versehen. Das obere Ende der Kolonne 10 ist durch eine Dackelplatte 23 verschlossen und eine Zahnstangs 20 ragt nach oben über den Deckel 23 hinaus durch eine zentrale Öffnung darin. Der vorspringende Teil der Stange 20 einschließlich eines Antriebskegelrades 24, das mit Zähnen ausgestattet ist, welche in die Zähne der Stange 20 eingreifen, steht mit einem Antriebsmechanismus in Verbindung, wobei das Antriebskegelrad durch eine VieHe 25 angetrieben wird, die mit einem Elektromotor 26 in Verbindung steht. FUr den Betrieb des Motors 26, entweder manuell oder automatisch, können geeignete Kontrollen (nicht dargestellt) vorgesehen sein.

Eine Auslaßleitung 27 erstreckt sich bis zu einer Öffnung in dem Deckel 23, wie dargestellt. Alternativ kann eine Auslaßleitung in der Seitenwand des oberen Teils der Kolonne 10 vorgesehen sein.

Um die Druckbedingungen innerhalb und in dem Bett 12 überwachen zu können, sind eine Reihe von Druckmeßgeräten 28 vorgesehen und sie stehen mit geeigneten Druckabgriffen in Verbindung, die sich durch die Seitenwand der Kolonne 10 erstrecken. Die dargestellten

909809/0864

-X-

Druckmeßgeräte sind für den manuellen Betrieb bestimmt _} in automatisierten Versionen der Vorrichtung werden jedoch feinere Druckmeß- und -aufzeichnungsvorrichtungen verwendet.

Die Fig. 1 erläutert einen Zustand, der beim Start der Filtration angewendet werden kann. Das Bett 12 hat sich vollständig abgesetzt oder ist dicht gepackt und die Platte 18 wird . durch Absenken in festen Kontakt mit der oberen Oberfläche das Bettes gobracht« Das gesamte Bett bleibt deshalb fixiert und nicht-fluidisiert, wenn das die herauszufiltrierendsn Teilchen enthaltene Fluid durch die Platte 13 in das Bett eingeleitet wird. Es ist klar, daß eine geeignete Pumpe für das Gas oder die Flüssigkeit, das bzw. die filtriert werden soll, verwendet wird, um das Fluid unter Druck in die Leitung 17 einzuführen für den Durchgang in den konischen Strömungsregulator 16 und durch die Öffnungen 14 der Verteilerplatte» Wie ersichtlich, sollten die Verteilerplattenöffnungen· 14-fo'wie die Siebplattenperforationen 19 eine geringere Groß© (eintrt gerirtgsren Querschnitt) haben als die Teilchen des das Bett 12 aufbauenden Filtermediums, so daß das Fiitermedium zwischen der Verteilerplatte und der Siebplatte zurückgehalten wird.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte die Gesehwindigkeit des eintretenden Fluids (Gases oder Flüssigkeit) größer sein als die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit (Aufwirbelungsgeschwindigkeit) für das jeweilige Filtermedium«, Im ollgemeinen sollte das Fluid eine Geschwindigkeit in Aufwärtsrichtung haben, die mindestens das Zweifache der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit für das Bett, wenn es unbeschränkt ist, beträgt«. In der Regel sollte für eine optimale Arbeitsweise

909809/0864

-yr-

die Geschwindigkeit des Fluids (Gases oder Flüssigkeit) in Aufwärtsrichtung mindestens das Dreifache der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit für das Bett, wenn es unbeschränkt ist, betragen. So können beispielsweise Fluidisierungsgeschwindigkeiten innerhalb des Bereiches von dem etwa 3-fachen bis zu etwa dem 10-fachen der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit vorteilhaft sein. Wenn die Fluidisierungsgsschwindigkeit bis auf die Nähe der maximalen Fluidisierungsgeschwindigkeit für das unbeschränkte (unbegrenzte) Bett erhöht wird, ist es nicht mehr möglich, einen Teil des Bettes im nicht-fluidisierten Zustand zu halten, da die Teilchen des Bettes nach oben gegen die Siebplatte gedrückt werden, und wenn die maximale Fluidisierungsgeschwindigkeit in bezug auf das Bett im unbegrenzten Zustand erreicht oder überschritten wird, kann das gesamte Bett übergehen in einen im wesentlichen fixierten, nicht-fluidisierten Zustand, Für die meisten FiltermediuRimaterialien ist jedoch der Bereich zwischen der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit und der maximalen Fluidisierungsgeschwindigkeit verhältnismäßig breit und deshalb kann eine geeignete Geschwindigkeit leicht ausgewählt werden, bei der durch Erhöhung der Siebplatte das Bett von einem fixierten Zustand (Fixbett) in ein halbfluidisiertes Bett überführt werden kann, wobei die Größe des unteren fluidisierten Abschnittes des Bettes zunehmend ansteigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Verbindung mit der Arbeitsfolge, wie sie in den Fig. 1 bis 4 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, näher veranschaulicht werden. Bai einer bevorzugten Ausführungsform wird beim Begim der

909809/0864

Filtration, wie in Fig. 1 dargestellt, das gesamte Bett 12 als Fixbett gehalten. Das die herauszufiltrierenden Teilchen enthaltende Fluid wird mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die eine Gesamtfluidisierung des Bettes hervorrufen würde, wenn dieses nicht durch die Siebplatte 18 begrenzt wäre. Die Anfangsposition der Platte 18 ist jedoch so, daß jede wesentliche Fluidisierung des Bettes verhindert wird. Da das Filtermedium des Bettes in bezug auf sein Vermögen, das teileheηformige Material aus dem Fluid herauszufiltrieren^ ausgewählt worden ist, können die Teilchen nicht in irgendeine/n erheblichen Ausmaße in das Bett eindringen, bevor sie durch die Bettkörnchen gestoppt werden. Nach einer kurzen Zeit beginnt sich, wie in der Fig. 2 dargestellt, ein "Kuchen" aus Feinteilen in dem unteren Abschnitt das Bettes in der Nahe des Verteilers 13 anzusammeln. Die Bildung das Kuchens führt zu einem erhöhten Druckabfall an dem Bett, dar durch die Druckabgriffe an dem Verteiler und an der Oberseite des Bettes überwacht werden kann. Wenn dieser Druckanstieg auftritt, wird ein Motor 26 entweder manuell oder automatisch in Gang gesetzt, um die Platte 18 allmählich anzuhaben. Die mechanische Bewegung der Siebplatte in Verbindung mit dsn Kräften, die durch den Fluidstrom ausgeübt werden, führt zu einem Aufbrechen des gebildeten Kuchens aus den Teilchen in kleine Bruchstücke. Dar untere Abschnitt des Bettes beginnt auch fluidisiert zu werden und das Aufbrechen des Kuchens wird unterstutzt durch die Fluidisierung der Teilchen in dam den Kuchen enthaltenden Abschnitt des Bettes. Das Aufbrechen des vorhandenen Kuchens führt auch dazu, daß mehr der Teilchen, die von dem Kuchen eingeschlossen sind, fluidisiert werden.

909809/0864

Die Fig. 3 erläutert eine Zwischenstufe des Verfahrens, bei der das Bett als halbfluidisiertes Bett betrieben wird, wobei der untere Abschnitt desselben im fluidisierten Zustand vorliegt/ während dar obere Abschnitt im wesentlichen 9Ln Fixbe,tt darstellt. In dem halbfluidisierten Betriebszustand sind die Körnchen des Filtermediums in dem unteren Abschnitt des Bettes zwei Kräften ausgesetzt. Eine davon ist die nach unten gerichtete Gravitationskraft, die bewirkt, daß die Körnchen aufgrund ihres Eigengewichtes aus dem Bett in den Fluidstrom fallen. Außerdem wirkt auf die Körnchan die Kraft des Fluidstromes ein. Der auf die unterste Schicht der Körnchsn auftreffende Fluidstrom kann nicht inahr direkt durch das Bett strömen wegen der Packungsdichte der Körnchen. Deshalb wird ein Teil dos Fluids entlang des Bodens dos Bettes abgelenkt und übt eine Scherkraft auf diese Körnchsn aus. Die Öffnungen oder Perforationen 14 des Verteilers trennen dan Fluidstrom in zahlreiche Einzelströme (Strahlen) auf, die in das Bett eintreten, und entlang des Bodens des Bettes herrscht daher ein beträchtlicher Turbulenzzustand, dsr durch das Zusammenprallen der einzelnen Teil ströme hervorgerufen wird. Durch diese Turbulenz werden einige der Bsttkörnchen aus dem Fixbett in dem Fluidstrom abgezogen. Dies führt UOZU₁, daß die Körnchen fluidisiert werden. Dieses Wechselspiel von Kräften bewirkt, daß ein kleiner unterer Abschnitt des Bettes an Anfang fluidisiert wird, während ein genügendes¹ oberer Druck durch den Fluidstrom ausgeübt wird, der bewirkt_P dsl? di© Hess© des Bettes im Fixbettzustand gehalten wird.

Wenn die Siebplatte weiter angehoben wird, werden meUr K fluidisiert durch eine Abnahme des aufwärts gerichteten Druckes

909809/0884

-yf-

Ib 2935322

dsr direkt auf den Fixbettabschnitt durch den Fluidstrom ausgeübt wird, d.h. es wird weiterhin ein Aufwärts-Druck ausgeübt, der den Fixbettbereich aufrechterhält, da der Fluidstrom jedoch mehr fluidisierte (aufgewirbelte) Teilchen auf seinem direkten Wege zu dem Bett antrifft, ist der Druck geringer. Dies führt dazu, daß das Bett mehr und mehr fluidisiert wird, wenn die Siebplatte von dem Verteiler weiter entfernt wird aufgrund des Eigengewichtes der Körnchen, während der fixierte Abschnitt des Bettes entsprechend kleiner wird.

Bei der vorhergehenden Beschreibung geht man von der Annahme aus, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstromes im wesentlichen konstant gehalten wird. Der Grad der Fluidisierung an irgendeiner Stelle der Siebplatte 18 kann aber auch kontrolliert (gesteuert) werden durch Variieren der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstromes, Wenn die Strömungsgeschwindigkeit nicht ausreicht, um die Teilchsn zu fluidisieren (aufzuwirbeln), liegt im allgemeinen ein Fixbatt vor, auch wenn die Platte 11 nicht im Kontakt mit der oberen Oberfläche des Bettes steht. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, treten gleichzeitig zwei Ereignisse auf. Bei einer fixierten Position der Siebplatte oberhalb der Packungshöhs (Füllhöhe) nimmt das Bettvolumen zu aufgrund der nach oben gerichteten Druckkraft, die auf das Bett einwirkt, und der Fluidstrom übt eine genügende Kraft aus, um die Körnchen in der Nähe des Verteilers zu fluidisieren, während unterhalb der Siebplatte ein Fixbett gebildet wird. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstro.nes weiter zunimmt, wird ein größerer Teil des Bettes fixiert und eine weitere Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit führt gegebenenfalls zu einem Gesamtfixbett, wobei keine Körnchen in der Nähe des Ver-

909809/0864

tellers vorliegen, d.h. es entsteht ein freier Raum zwischen der unteren Oberfläche des Bettes und dem Verteiler, wobei das Bett nach oben gegen die Siebplatte gedrückt wird unter Erzeugung eines Fixbettzustandes. Obgleich dieser Betriebszustand möglich ist, wird er in der Regel in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Filtrierverfahren nicht angewendet. Zweckmäßiger kann das Fluid, welches die Teilchen enthält, wie oben angegeben, mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit eingeführt werden, die das Mehrfache der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit beträgt, und die Geschwindigkeit kann während des Filtrationsverfahrens aufrechterhalten werden. Es ist jedoch selbstverständlich, daß dort, wo eine zusätzliche Steuerung des Verfahrens erforderlich ist, die Fluid-Ströraungsgeschv/indigkeit erhöht oder verringert werden kann, um dadurch selektiv das Volumen des Fixbettabschnittes in Abhängigkeit von dem fluidisiertes Bettabschnitt zu variieren.

Während das Bett als konvertibles Bett betrieben wird, welches der Betriebszustand für den größten Teil des Filträtionsverfahrens darstellt, werden teilchenförmige Materialien oder Kuchenbruchstücke aus dsn vorher gebildeten Filterkuchen mit den Wirbalbstt-Körnchen im unteren Abschnitt des Bettes im Kreislauf geführt. Gleichzeitig wird weiterhin ein "Kuchen" am Boden des Fixbettabschrrittes gebildet, wie in Fig. 3 erläutert. Wenn die Platts 18 weiterhin angehoben wird, vergrößert sich der Wirbelbett-Abschnitt, wie vorstehend angegeben, und zunehmende Mengen der hsrausfiltrierten Teilchen werden in dem Wirbelbsttabschnitt gehalten, wobei sie darin mit den aufgewirbelten Teilchen in Kreislauf geführt werden. Das Verfahren kann so lange fort-

909809/0864

gesetzt werden, bis der Fixbettabschnitt nur 5 bis 10 % des gesamten Bettes darstellt und der eingsfangene "Kuchen" grenzt unmittelbar an die Platte 18. Obgleich der Filtrationscyclus an jedem beliebigen Punkt beendet werden kann, kann die maximale Kapazität des Bettes ausgenutzt werden durch Fortsetzung der Filtration, bis die herauszufiltrierenden Teilchen beginnen, mit dem Gas oder der Flüssigkeit durch die Platte 18 ausgetragen zu werd-an. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der größte Teil dsr zurückgehaltenen Teilchen in dem großvolumigen Wirbelbett-Abschnitt. Wegen der Ausdehnung des Bettes beim Anheben der Platte 18 werden die aufgewirbelten Körnchen innerhalb des Bettes waiter voneinander entfernt mit Abständen zwischen den Körnchen, welche die im Kreislauf geführten Filterteilchen enthalten, l'enn das Bett bis zur maximalen Kapazität in einem Filtrationscyclus ausgenutzt wird, können die herausfiltrierten Teilchen am Ende des Betriebscyclus 80 bis 90 % des Volumens des Bettes ausfüllen.

Die Auswahl des jeweiligen körnigen Filtermediums hängt von der durchzuführenden Filtration ab. Im allgemeinen handelt es sich bei dem Medium um ein solche^das in der Lags ist, die Teilchen zurückzuhalten, wenn das Gas oder die Flüssigkeit durch das Bett in einem fixierten Zustand hindurchgeleitet wird» Das heißt mit. anderen Worten, dort wo ein körniges Filtermedium für eine Gravitationsfiltration für das spezifische Fluid und die darin enthaltenen Teilchen geeignet wäre, kann es für den erfindungsgsmäßsn Zweck verwendet werden. Entsprechend den bekannten Prinzipien der Fluidisierung (Aufwirbelung) ist es jedoch bevorzugt, daß die Körnchen des Filtermediums eine verhältnismäßig einheitliche Größe

909809/0864

haben. Für Filtrationszv/ecke sind die Bettkörnchen inert gegenüber dem zu filtrierenden Fluid sowie gegenüber den herausfiltrierten Feststoffen. Die Körnchen dienen im dicht gepackten Zustand als poröses Filter. Das Bett kann aus Teilchen oder Körnchen aus Sand, Glaskugeln oder den verschiedensten anderen körnigen Filtermedien bestehen. Selbstverständlich werden die Dichte und die Teilchengröße des körnigen Mediums auf das zu filtrierende System eingestellt. Die Dichte der Teilchen sowie ihre Größe und Form können variiert werden, um die Filtrationseiganschaften des Bettes zu steuern (kontrollieren).

Am Ends des Filtrationscyclus wird die Einleitung des zu filtrierenden Fluids unterbrochen und die Siebplatte 18 wird in eine Position oberhalb der Oberseite des Bettes angehoben, so OaB sie sich in dem oberen Abschnitt der Kolonne 10 befindet. Dann wird ein Spülfluid durch die Leitung 17 mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die ausreicht, um das gesamte Bett 12 in einen fluidisierten Zustand zu überführen. Durch die angehobene Siebplatte 18 und das vollständig fluidisierte Bett wird der Kuchen, der im oberen Abschnitt des Bettes am Ende der Filtration gebildet worden ist, aufgebrochen. Wenn das Einleiten des Spülfluids fortgesetzt wird, werden die Teilchen mit einer geringeren Größe und vorzugsweise auch diejenigen mit einer geringeren Dichte als die Körnchen des Bettes mit dem Spülfluid ausgetragen. Auf diese V/eise kann das Bett unter praktisch vollständiger Entfernung der herausfiltrierten Teilchen gereinigt werden. In der Regel handelt es sich bsi dem Spülfluid um ein Gas, wobei das Bett zum Herausfiltrieren von Teilchen aus dem Gas verwendet wird, oder das Spülfluid ist eine Flüssigkeit, wobei das Bett für Flüssigkeitsfiltrationen verwendet wird. Es besteht jedoch

90980 9/0864

eine große Auswahl an Spülfluids, wobei die einzige Bedingung die ist, daß das Spülfluid die Teilchen, die durch Filtration abgetrennt worden sind, austrägt, während die Körnchen in dem Bett zurückbleiben. Sollte jedoch ein Teil des körnigen Materials in den freien Zwischenraum ausgetragen werden, wird er durch die Siebplatte 18 zurückgehalten, da die Perforationen darin einen geringeren Durchmesser als die Bettkörnchen haben, der jedoch ausreichend groß ist, um die herausfiltrierten Teilchen hindurchzulassen. Das Spulfluid, welches die herausfiltrierten Teilchen auströgt, wird dadurch durch den Auslaß entfernt und kann auf jede geeignete Weise beseitigt werden.

Bei der Durchführung der Filtration kann die Anhebung der Platte 18 intermittierend oder kontinuierlich erfolgen. Wenn die Filtration auF einer verhältnismäßig standardisierten Basis durchgeführt wird, kann die Platte Io nach der Bildung des anfänglichen gefilterten Kuchens mit einer langsamen kontinuierlichen Rate bzw. Geschwindigkeit angehoben werden. Es ist wichtig, einen ausreichenden Druckabfall an dem Bett aufrechtzuerhalten, um zu bewirken, daß ein Kuchen am Boden des Fixbettabschnittes gehalten wird. Wenn die Vorrichtung unter manueller Kontrolle und Beobachtung betrieben wird, kann das Bedienungspersonal die Druckgradienten feststellen durch Ablesen der Druckmeßgeräte 28, wenn die Siebplatte angehoben wird. Bei der großtechnischen Durchführung kann natürlich eine automatische Kontrolle durchgeführt werden und die Geschwindigkeit, mit der die Platte 18 angehoben wird, kann automatisch in Abhängigkeit von dem vorher eingestellten Druckdifferential gesteuert (kontrolliert) werden. Diese Kontrolleinrichtungen sind zwar vor-

909809/0864

35322

teilhaft, bilden jedoch keinen wesentlichen Bestandteil dar vorliegenden Erfindung in ihrem breitesten Aspekt.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herausfiltrieren von feinen Teilchen aus einem Fluid unter Verwendung eines Bettes aus einem körnigen Filtermedium geschaffen wird, das in der Lage ist, die Teilchen zurückzuhalten, während es gleichzeitig das Fluid hindurchläßt. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens liegt das körnige Bett auf einem Fluidisierungsverteiler innerhalb einer begrenzten, sich nach oben erstreckenden Zone. Die obere Oberfläche des Bettes ist durch eine perforierte Platte begrenzt, die innerhalb der Zone so befestigt ist, daß sie in ausgewählten Höhen darin angeordnet werden kann, wobei die Perforationen in der Platts eine geringere Größe (Durchmesser) haben als die Körnchen das Mediums. Ein die herauszufiltrierenden feinen Teilchen enthaltendes Fluid wird in Aufwärtsrichtung durch den Verteiler und das beschränkte Bett geleitet. Das Fluid sollte eine Aufwärts-Geschwindigkeit habsn, die mindestens dem Zweifachen der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit für das Bett im unbeschränkten Zustand entspricht. In dem unteren Abschnitt des Bettes wird ein Kuchen aus den Teilchen gesammelt, während das Bett von dem Niveau der Kuchensammlung an oufwärts als fixiertes nicht-aufgewirbeltes Bett gehalten wird. Die Platte wird allmählich angehoben zur Erzeugung eines Wirbelbett-Abschnittes mit einer allmählich zunehmenden Größe unterhalb eines oberen Battabschnittes, während das Fluid durch das Bett geleitet wird. Die gesammelten Teilchen werden in Form eines Kuchens in dem Fixbett-Abschnitt und als im Kreislauf geführte Feststoffe

909809/0864

in dem Wirbelbett-Abschnitt zurückgehalten. Das durch die Platte ausströmende Fluid ist im wesentlichen frei von den Feststoffen. Am Ende der Filtration wird das Durchleiten des Fluids beendet und die Platte wird über das Bett hinaus angehoben, um einen freien Zwischenraum zu erzeugen. Dann wird ein Spülfluid durch den Verteiler in das Bett mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die ausreicht, um das gesamte Bett zu fluidisieren (aufzuwirbeln) und die Teilchen daraus herauszuspUlen, wobei die Teilchen zusammen mit dem Spülfluid entfernt werden. Vorzugsweise sind die Perforationen der begrenzenden Platte größer (im Durchmesser) als die Teilchen und das die Teilchen enthaltende Spülfluid wird durch die begrenzende Platte entfernt. Alternativ kann aber auch ein Auslaß für das Spülfluid unterhalb der Verteilerρlatte vorgesehen sein und dieser Auslaß ist in der Regel mit einem Gitter oder einer Siebplatte versehen, in welchem bzw. welcher die Perforationen größer (im Durchmesser) sind als die Teilchen, die zusammen mit dem Spülfluid entfernt werden, die aber kleiner sind als die Körnchen des Filtermsdiums.

Bsi einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt beim Start der Filtration das gesamte Bett im wesentlichen in einem fixierten Zustand (als Fixbett) vor einschließlich des untersten Abschnittes des Bettes in dar Nähe der Verteilerplatte. Der am Anfang gebildete Kuchen sammelt sich dadurch in dem untersten Abschnitt des Bettes. Gewünschtenfalls kann jedoch der Filtrationsvorgang bei etwas angehobener Platte gestartet werden, wobei es möglich ist, daß sich ein kleiner Wirbelbett-Abschnitt unmittelbar oberhalb dar Verteilerplatte bildet» Der größte Teil des Bettes liegt im fixierten Zustand

909809/0864

283532a

vor und der Kuchen bildet sich zu Beginn am Boden des Fixbett-Abschnittes, auch wenn ein kleiner Teil des Bettes in einem fluidisierten Zustand unterhalb des Fixbettabschnittes vorliegt. Der Grund, die Filtration mit dem gesamten Bett im fixierten Zustand zu starten und die Filtration fortzusetzen, bis sich der Kuchen in der Nähs der Siebplatte befindet, ist der, eine maximale Ausnutzung der Kapazität des Bettes zu ermöglichen. Gewünschten-* falls kann aber auch der gesamte Filtriervorgang mit dera Bett in einem halbfluidisierten Zustand durchgeführt werden, wobei der Anteil des Bettes im fixierten Zustand allmählich abnimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel. 1

Die Emissions- und Produktgasa von Kohle- und/oder Öl-Umwandlungsrsaktoren, wie z.B. Vergasungsvorrichtungen, Verbrennungsvorrichtungan und dgl., werden mit teilchenförmigen Materialien beladen» Die kleinen Teilchen mit einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von etwa 0,5 bis etwa 50 Mikron können nicht leicht mittels konventioneller Vorrichtungen, wie z.B. Zyklonen, NaßkcUektoren oder elektrostatischen Abscheidern, abgetrennt werden. Wegen der geringen Größe dieser teilchenförmigen Materialien stellt die wirksame Reinigung der solche Materialien enthaltenden Gase derzeit ein großes Hindernis für die Entwicklung einer weiterent— wickelten Energiecyclustechnologie, bei der heiße Gass aus industriellen Verfahren in Gasturbinen mit einem hohen Wirkungsgrad verwendet werden , dar.

909809/0864

Mit dam erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, dieses Problem auf wirksame Weise zu lösen. Durch Verwendung von Bettmaterialien aus Sand- odsr Kalkstein-Teilchen mit Teilchengrößen von 300 bis 1000 Mikron kann eine wirksame Entfernung von Teilchen mit einer Größe von 0,5 bis 50 Mikron erzielt werden. Die Oberflächen-Gasgeschwindigkeit, die für die kontinuierliche Fluidisierung auf die in bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Weise erforderlich ist, kann dem 3- bis 10-fachsn der minimalen Fluidisierungsgeschv/indigkeit entsprechen, d.h. innerhalb eines Bereiches von 0,31 bis 1,53 m (1,0 bis 5,0 ft.) pro Sekunde liegen. Die Öffnungen in der Verteilerplatte und in der Siebplatte haben eine wesentlich geringere Größe als die das Bett bildenden Teilchan und sie können innsrhalb dss Bereiches von etwa 100 bis etwa 800 Mikron liegan, je nach Größe des Bsttmaterials.

Zu Beginn des Verfahrens (vgl» Fig. i) tritt der die Teilchen enthaltende Gasstrom in das Fixbatt ein und die Feinteilchen werden eingefangen, wodurch die Bildung des Kuchens eingeleitet wird. Wenn dar Kuchen dicker wird, tritt ein zunehmender Druckabfall auf, der durch Druckabgriffe an dem Verteiler und an dsr Oberseite des Bettes überwacht wird. Wenn der Druckabfall

2
von dem Anfqngswert von 0,35kg/cm (5 psi) pro 0,305 m (1 ft.) auf 1,05 kg/cm (15 psi) pro 0,305 m (1 ft.) ansteigt, wird das Antriebssystem für die obere Siebplatte in Gang gesetzt und das Sieb wird allmählich angehoben, wodurch ein Wirbelbett (fluidisiertes Bett) in dem unteren Abschnitt und ein Fixbett (fixiertes Bett) in dem oberen Abschnitt der Battmatrix entsteht.

909809/0864

2035322

Die Geschwindigkeit, mit der das obere Sieb angehoben wird, wird so eingestellt, daß ein akzeptabler Druckabfall, bei- . spielsweise ein solcher von weniger als 1,76 kg/cm (25 psi) aufrechterhalten wird. Die fluidisierte Zone nimmt allmählich zu, während die Fixbsttzone allmählich abnimmt, wenn die Siebplatte kontinuierlich angehoben wird. Beim Erreichen der Endstufe der Filtration (Fig. 4), kann der Gasbeschickungsstrom in ein zweites Sett umgeleitet v/erden, um das Filtrationsverfahren wieder einzuleiten. Es können zwei oder mehr Betten so miteinander verbunden werden, daß eine kontinuierliche Filtration erzielt wird. Ein Bett wird in dem Filtrationscyclus verwendet, während das andere gereinigt wird. Die Betten können auch abwechselnd in den Filtrier- und Reinigungsarbeitsgängen verwendet werden, indem man einfach die Leitungssteuerventile umkehrt, was automatisch geschehen kann.

Das erschöpfte Bett wird dann durch Spülen von den teilchenförmigen Materialien befreit, die sich während des Betriebs in dem Bett angesammelt haben. Die Reinigung erfolgt einfach durch Anheben des Siebs, durch vollständiges Fluidisieren (Aufwirbeln) des Bettes und Herausblasen der Feinteilchen mit einem Gas. Ein geeignetes Spülmedium ist Luft, es können aber auch andere Gase verwendet werden.
Beispiel 2

Kohleöl, das durch Filtrierung und Auflösung von Kohle hergestellt worden ist, enthält eine große Menge an unlöslicher Asche und mineralischem Material. Die Entfernung dieser Teilchen stellt einen Hauptkostenfaktor bei der Durchführung dieses Verfahrens dar«

909809/0864

Die Analyse von experimentellen Daten für den Betrieb der konvertiblen Betten unter erhitzten Bedingungen zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine höchst erfolgreiche Alternative zu den derzeitigen Abtrennverfahren darstellt.

Die in diesem System verwendete Bettmatrix kann aus einer Mischung aus Siliciumdioxid und Aluminiumoxid (Dichte 2,7 g/cm ) mit einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 0,01 bis 0,5 cm bestehen. Das Bett wird erhitzt und durch elektrische Heizeinrichtungsn, die an den Seiten des Bettes befestigt sind, bsi etwa 200 bis etwa 300 C gehalten. Selbstverständlich kann das fluidisierta Bett (Wirbelbett) auch unter solchen Bedingungen erhitzt oder unter Druck gesetzt werden, daß die Fluiddichte und die Fluidviskosität auf ein leichteres Hindurchströmen durch das Bett eingestellt sind. Um einen wirksamen Betrieb dieses. Systems zu erzielen, kann die Geschwindigkeit des flüssigen Kohleöls innerhalb eines Bereiches von einem Minircalwsrt von etwa 0,0009 m (O₇003 ft.) pro Sekunde bis zu etwa 0,61 m (2 ft.) pro Sekunde liegen« Die Geschwindigkeit sollte mindestens 2- bis 3-mal so hoch sein wie die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit des Bettes. Die Perforationen in dem Verteiler und in der Siebplatte können Größen innerhalb des Bereiches von 0,008 bis 0,3 cm haben.

Nach dem Beginn und dem Fortschreiten der Filtration nimmt der Druckabfall von einem Änfangswert von etwa 0,14 bis etwa 2,11 kg/cm (2 bis 30 psi) pro 0,305 m (l ft.) bis auf etwa 0,70 bis etwa 3,16 kg/cm² (10 bis 45 psi) pro 0,305 m (l ft.) zu, wobei zu diesem Zeitpunkt der obera Siebantriebs-

909809/0864

Mechanismus in Gang gesetzt wird, um eine Fluidisierung (Aufwirbelung) zu induzieren. Von diesem Zeitpunkt an ähnelt der Betrieb dem vorstehend beschriebenen. Wann die obere Siebplatte bis zu einer Höhe angehoben wird, in der das Bett zura größten Teil fluidisiert ist, wird der Kohleölstrom umgeleitet. Das Bett wird mit einem Lösungsmittel, z.B. mit Benzol oder Toluol, gaspult, indem man das Sieb vollständig anhebt, um so das Bett vollständig zu fluidisieren, und die Feinteilchen werden herausgespult.

Baispiel 3

Kommerzielle städtische Abwasserreinigungsanlagen (Kläranlagen)vei-wender derzeit Dreifachfilter, die aus Batten cus Sand, Diatomeenerde, Koks, Aktivkohle und anderen teuren Füllungsnaterialien bestehen, für die Filtration und für die Behandlung von ver- ■ dünntem Abwasser in kleinem Maßstab. Die beste Anwendung solcher Filter ist, wie gefunden wurde, diejenigs in dsr Endbehandlung des Filtrats aus einem kontinuierlichen Filter oder dem Überlauf aus einem primären oder sekundären Absitzbehälter. Mit solchen Filtern können unter normalen Bedingungen auf wirksame Weise Bakterien und suspendierter BOD entfernt werden.

Das konventionelle Filterbett einer städtischen Behandlungsanlage stellt ein Fixbett-Verfahren dar. Wenn dieses Bett, das normalerweise sine Tiefe von 0,61 m (2 feet) hat, aus Sand— teilchen mit einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 0,3 bis 0,7 mm bestehen würde, läge der Druckabfall in dem Bett innerhalb des Bereiches von 0,14 bis 1,41 kg/cm (2 bis

909809/086

psi) und die Strömungsgeschwindigkeit durch das Bett würde etwa 0,002 m (0,007 ft„) pro Sekunde betragen. Der Druckabfall eines 0,61 m (2 feet) hohen Wirbelbettes, welches Teilchen der gleichen Größe enthält, betrögt etwa 0,08 kg/cm (1,2 psi). Dieses Wirbelbett wäre auch in der Lage, eine Flüssigkeitsgas chwindigkeit durch das Bett von 0,009 bis 0,001 m (0,03 bis 0,2 ft.) pro Sekunde zu verarbeiten. Diese Kombination aus einem geringen Druckabfall und einer verhältnismäßig hohen FlUssigkeitsgeschwindigkeit macht das konvertible (halbfluidisierie) Bett zu einer wirksameren und wirkungsvolleren Einrichtung zur Entfernung von fein suspendierten Materialien aus Abwasser als die .üblichen Verfahren.

Der Antriebsmechanismus zum Anheben der Siebplatte wird in Gang gesetzt, wenn der Druckabfall einen Wert von etwa 0,35 bis

2
etwa 1,41 kg/cm (5 bis 20 psi) erreicht hat und der Cyclus wird wie oben angegeben beendet. Alle anderen Arbeitsverfahren sind ahnlich den vorstehend in bezug auf die Heißgas-Filtration und die Kohleöl-filtration beschriebenen.

Im Gegensatz zu dem erfindungsgemaßen Filtrierverfahren, wie es in den obigen Beispielen erläutert worden ist, würde sich der Kuchen aus den Teilchen, wenn die Filtrationen in konventionellen Fixbetten durchgeführt würden, anreichern und am Boden der Fixbetten zurückgehalten werden bei einem nur sehr geringen Eindringen in die Betten. Wenn einmal der Kuchen gebildet worden ist, eliminiert er die Feinteile aus dem Filtrat, da der dichte Kuchen praktisch zum Filtermedium wird. Dadurch wird jedoch gleichzeitig der Druckabfall bis zu einem Punkte erhöht,

909809/0864

daß das weitere Filtrieren unmöglich wird, όα alle Poren durch die Feinteile verstopft werden. Im Vergleich dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dann, wenn die obere Siebplatte allmählich angehoben wird, der gebildete dichte Kuchen aufgebrochen als Folge der Gravitationskräfte, wodurch ein Wirbelbett einer allmählich zunehmenden Größe unterhalb des Fixbett-Abschnittes erzeugt wird. Der Druckabfall an dem Filterkuchen wird dadurch gesteuert (kontrolliert) und es wird verhindert, daß er bis zu einem Wert ansteigt, wo. die Filtration nicht mehr fortgesetzt werden kann. Darüber hinaus -wird durch diese Arbeitsweise ermöglicht, daß das Fluid weiter in das Fixbett eindringen kann. Da die Teilchenkonzentration in dsm Wirbelbett-Abschnitt mit fortschreitender Filtration allmählich ansteigt, baut sich der Filterkuchen in den letzten Stufen der Filtration schneller auf als in den vorhergehenden Stufen. Dies kann jedoch leicht kompensiert werden durch Anheben der Siebplatte mit einer zunehmend höheren Geschwindigkeit entweder kontinuierlich oder intermittierend. Dort, wo der Druckabfall an dem Filterkuchen und dem Fixbett-Abschnitt verhältnismäßig konstant gehalten wird, wird der schnellere Aufbau des Filterkuchens automatisch kompensiert. Diese Arbeitsweise eignet sich daher ideal für automatische Kontrollmechanismen.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

909809/086;

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

CiPU-MG.

H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

K. SCHUMANN

DR R£RNAT.-D1=L-PHYS

P. H. JAKOB

DlPL-ING

G. BEZOLD

DRP=FlNAn-OlPL-CHEVl.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 12 995

10. August 1978

Patentansprüche

.) Verfahren zum Hörausfiltrieren von feinen Teilchen aus einem Fluid bzw* einer Flüssigkeit unter Verwandung eines
Bettes aus einem körnigen Fiiterjnsciium, das die Teilchen zurückhalten kann, das Fluid bzw. die Flüssigkeit jedoch hindurchläßt, dadurch gekennzeichnet , daß man

α) auf einer Unterlage innerhalb einer begrenzten, sich nach oben erstreckenden Zone oberhalb der Fluidisierungseinlaßeinrichtung ein Bett aus dem körnigen Filtermedium erzeugt,

b) die obere Oberfläche des Bettes durch eine perforierte Platten einrichtung begrenzt, um das Filtermedium innerhalb der Zone zurückzuhalten, während gleichzeitig das Fluid bzw. die
Flüssigkeit hindurchgeiasssn wird, wobei die Platteneinrichtung innerhalb der Zone so montiert ist, daß sie in

909809/0864 'ORIGINAL

TELEFON (O89) Q.QQ.&&2 TELEX O5-59ilÜO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

ausgewählten Höhen darin angeordnet ist und die Perforationen in der Platteneinrichtung eine geringere Größe haben als die Körnchen des Filtermediums,

c) in Aufwärtsrichtung durch die Einlaßeinrichtung und durch das begrenzte Bett ein Fluid bzw. eine Flüssigkeit leitet, das bzw. die die herauszufiltrierenden feinen Teilchen enthält/ wobei das Fluid bzw. die Flüssigkeit eine Geschwindigkeit in Aufwärtsrichtung aufweist, die mindestens doppelt so hoch ist wie die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit für das Bett, wenn es unbegrenzt ist,

d) einen Kuchen aus den Teilchen in einem unteren Abschnitt des Bettes sammelt, während das Bett ab der Höhe der Kuchensammlung nach oben als fixiertes, nicht-fluidisiertes Bett aufrechterhalten wird,

e) die Platteneinrichtung allmählich anhebt zur Erzeugung eines Wirbelbett-Abschnittes mit einer allmählich zunehmenden Größe unterhalb eines oberen Fixbettabschnittes, während weiterhin das Fluid bzw. die Flüssigkeit durch das Bett geleitet wird, wobei die gesammelten Teilchen in Form eines Kuchens in dem Fixbettabschnitt und als im Kreislauf geführte Feststoffe in dem Wirbelbettabschnitt zurückgehalten werden, so daß das bzw. die durch die Platteneinrichtung austretende Fluid bzw. Flüssigkeit im wesentlichen frei von diesen Feststoffen ist,

f) den Durchgang des Fluids bzw. der Flüssigkeit beendet und

die Platteneinrichtung oberhalb des Bettes anhebt zur Erzeugung eines freien Zwischenraumes darüber und

909809/0864

ORIGINAL INSPECTED

g) ein Spülfluid bzw. eine SpUlflUssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit durch das Bett leitet, die das gesamte Bstt aufwirbelt und die Teilchen herausspult, so daß die Teilchen mit dem SpUlfluid bzw. der Spulflüssigkeit entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem der unterste Abschnitt des Battes während der Anfangsphase der Filtration in dem fixierten nicht-aufgswirbelten Zustand gehalten wird, so daß der Kuchen zu Beginn in diesem untersten Bettabschnitt gesammelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bsi de.ii Fluid um eine Flüssigkeit handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fluid um ein Gas handelt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration fortgesetzt wird, bis der Kuchen in dem der Platteneinrichtung benachbarten Abschnitt des Betto-s gebildet ist und diese Teilchen beginnen, zusammen mit der Flüssigkeit durch die Platteneinrichtung herausgetragen zu werden.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Filtration fortgesetzt wird, bis der Kuchen in dem der Platteneinrichtung benachbarten Abschnitt des Bettes gebildet ist und die Teilchen beginnen, mit dem Gas durch die Platteneinrichtung herausgetragen zu werden.

909809/086