DE3642276C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung einer Suspension in eine Flüssigphase und Festteilchen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Besonders wirksam kann die vorliegende Erfindung zur Trennung von Suspensionen, die Festteilchen von Polymerstoffen enthalten, in eine Flüssigphase und diese Festteilchen verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen sowie die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens können auch bei der Abscheidung der Flüssigphase von verschiedenen Festteilchen bei der Produktion von Mineraldüngern, synthetischen Fasern in verschiedenen Industriezweigen Verwendung finden.

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls zur Trocknung von Festteilchen, zu deren Erwärmen bzw. Abkühlen bei verschiedenen technologischen Vorgängen erfolgreich zur Anwendung kommen.

Bekannt ist ein Verfahren zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen (siehe beispielsweise den SU-Urheberschein Nr. 5 38 729 "Verdickungsfilter", IPK BO1 D 29/10, BO1 D 17/10) durch Einführung der Suspension in einen feststehenden perforierten Schuß.

Die Suspension wird in den perforierten Schuß tangential zur Oberfläche des perforierten Schusses eingeführt, wodurch die Suspension in Drehbewegung gesetzt wird.

Dabei entstehen Zentrifugalkräfte, unter deren Einwirkung die Flüssigphase durch den perforierten Schuß nach außen ausgestoßen wird. Die Festteilchen bewegen sich unter der Einwirkung der Schwerkraft entlang dem perforierten Schuß und werden aus diesem entfernt.

Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen wird die Flüssigphase von den Festteilchen durch die Zentrifugalkräfte abgeschieden, die bei der Drehung der Suspension entstehen. Jedoch wird die Drehung der Suspension ziemlich schnell auf der Höhe des perforierten Schusses gedämpft, weil die Energie des Stromes der Suspension normalerweise gering und ihre Reibung an der Wand des perforierten Schusses ziemlich groß ist. Infolgedessen erfolgt die Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen im unteren Teil des perforierten Schusses im wesentlichen durch die Schwerkraft. Deswegen wird ein Teil der Flüssigphase infolge der Oberflächenspannung und Adhäsion zusammen mit den Festteilchen ausgetragen. Die Feuchtigkeit der abgeführten Festteilchen bleibt groß.

Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen fließt die Suspension nach der Abscheidung eines Teils der Flüssigphase auf der Innenfläche des perforierten Schus­ ses in einer gleichmäßigen Schicht, wodurch keine Verlage­ rung der Festteilchen relativ zueinander in dieser Schicht zustandekommt.

Die Flüssigphase, die sich zwischen den Festteilchen innerhalb dieser Schicht befindet, wird dabei zusammen mit den Festteilchen aus dem perforierten Schuß entfernt, wo­ durch die Festteilchen eine hohe Feuchtigkeit erhalten, d. h. die Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen unvoll­ ständig ist.

Das ist normalerweise unerwünscht, besonders in den Fällen, wenn die Trennung der Suspension in eine Flüssigpha­ se und Festteilchen die Gewinnung von Festteilchen mit mi­ nimaler Feuchtigkeit bezweckt und als ein abschließender Arbeitsgang bei der Herstellung eines Fertigproduktes durch­ geführt wird.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Trennung von Suspen­ sionen gemäß dem bekannten Verfahren (siehe beispielsweise ebenfalls den SU-Urheberschein Nr. 5 38 729, IPK BO1 D 29/10, BO1 D 17/10), die ein Gehäuse mit einem Stutzen für die Ab­ führung der Flüssigphase enthält.

Im Gehäuse ist in seinem Unterteil ein perforierter Schuß in einem Abstand von dessen Wänden angeordnet. Es sind ein Stutzen für die Zuführung der Suspension zu dem einen, dem oberen Ende des perforierten Schusses sowie ein Stutzen für die Abführung der Festteilchen von dem anderen, dem un­ teren Ende des perforierten Schusses vorgesehen. Der perfo­ rierte Schuß hat die Form eines Kegelstumpfes, der mit sei­ ner größeren Grundfläche nach oben in Richtung des Stutzens für die Zuführung der Suspension gerichtet und im Gehäuse derart angeordnet ist, daß deren Längsachsen zusammenfallen. An die untere, die kleinere Grundfläche des Kegelstumpfes schließt sich der Stutzen für die Abführung der Festteilchen an.

Innerhalb des Gehäuses ist in seinem Oberteil und koaxial zum perforierten Schuß ein konischer Mantel angeordnet, dessen untere breitere Grundfläche dem perforierten Schuß zugewandt ist und zwischen denen ein Ringschlitz für den Durchfluß der Suspension vorhanden ist. Der Mantel ist für eine gleichmäßige Verteilung des verdrehten Suspensionsstromes auf der Innenfläche des perforierten Schusses vorgesehen, der über den Stutzen für die Zuführung der Suspension zufließt.

Der Stutzen für die Zuführung der Suspension ist tan­ gential zur Oberfläche des perforierten Schusses und ungefähr in der Höhenmitte des konischen Mantels angeordnet.

Eingangs wurde bei der Beschreibung des bekannten Ver­ fahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen erwähnt, daß in der bekannten Einrichtung nur eine unvollständige Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen zustandekommt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Trennung einer Suspension in eine Flüssig­ phase und Festteilchen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, bei dem die Zentrifugalkräfte derart erzeugt werden, daß dadurch eine möglichst vollständige Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird für ein gattungsgemäßes Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und für eine gattungsgemäße Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.

Dadurch, daß in den perforierten Schuß ein Gas eingeführt wird, dem ein Drall erteilt wird, haben die Zentrifugalkräfte eine recht langzeitige Wirkung, wodurch eine schnelle Dämpfung der Drehung der Suspension verhindert wird. Dadurch wird eine größere Menge der Flüssigphase durch die Löcher des perforierten Schusses nach außen gedrückt und als Folge die Feuchtigkeit der Festteilchen wesentlich verringert.

Durch die Zuführung eines Gases, dem ein Drall erteilt wird, erfährt die Suspension einen höheren Druck auf der Innenwand des perforierten Schusses im Vergleich zu der Außenwand. Im Ergebnis wird die Flüssigphase durch den perforierten Schuß durchgedrückt. Bei der Bewegung des mit einem Drall versehenen Gases und der Suspension im perforierten Schuß werden ebenfalls Zentrifugalkräfte erzeugt, durch die die Flüssigphase durch den perforierten Schuß ebenfalls durchgedrückt wird. Die Menge der Flüssigphase, die zusammen mit den Festteilchen ausgetragen wird, verringert sich ebenfalls durch die Verdunstung eines Teils der Flüssigphase von der Oberfläche der Festteilchen bei deren Kontakt mit dem Gas.

Die Festteilchen bilden auf der Innenfläche des perforierten Schusses eine Schicht, die in der Regel die Stärke eines Festteilchens hat. Dabei werden die Festteilchen in der Suspensionsschicht intensiv vermischt, wodurch eine vollständigere Entfernung der Flüssigphase aus den Zwischenräumen der Festteilchen gefördert wird. Dadurch wird ebenfalls die Menge der Flüssigphase verringert, die zusammen mit Festteilchen ausgetragen wird.

Die Menge der Flüssigphase am Austritt des perforierten Schusses wird ebenfalls dadurch verringert, daß die auf der Innenfläche des perforierten Schusses befindliche Festteilchenschicht infolge der Zentrifugalkräfte und der Druckdifferenz auf der Außen- und der Innenfläche des perforierten Schusses durch das Gas in der radialen Richtung ständig durchströmt wird.

Zweckmäßigerweise hat das mit einem Drall versehene Gas eine Umfangsgeschwindigkeit von 20-50 m/s.

Durch diese ziemlich hohe Geschwindigkeit wird den in der Suspension enthaltenen Festteilchen ebenfalls eine hohe Geschwindigkeit mitgeteilt und die gemeinsame Drehung des Gases und der Suspension wird intensiver.

Im Ergebnis strömt noch ein größerer Teil der Flüssigphase durch den perforierten Schuß und die Festteilchen verlassen den perforierten Schuß mit einem geringeren Gehalt an der Flüssigphase.

Bei einer Umfangsgeschwindigkeit unter 20 m/s wird die Intensität der gemeinsamen Bewegung des Gases und der Sus­ pension verringert und der Gehalt an der Flüssigphase in den Festteilchen beim Austritt aus dem perforierten Schuß vergrößert, wodurch die Qualität des Fertigproduktes herabgesetzt wird.

Bei einer Umfangsgeschwindigkeit über 50 m/s wird die gemeinsame Bewegung des Gases und der Suspension stark intensiviert, wodurch die Tropfen der Flüssigphase von der Oberfläche der Suspensionsschicht abgerissen und in die Mitte des verdrehten gemeinsamen Stromes ausgetragen, wo bekanntlich eine Unterdruckzone vorhanden ist, sowie zusammen mit den Festteilchen aus dem perforierten Schuß abgeführt werden. Im Ergebnis haben die Festteilchen ebenfalls eine wesentliche Feuchtigkeit.

Zweckmäßigerweise wird das mit dem Drall zu versehende Gas in den perforierten Schuß in zwei Strömen eingeführt, der erste von denen eine Temperatur von 0°C bis 40°C und der zweite über 40°C hat, wobei der zweite Strom stromabwärts bezüglich des ersten Stromes in den perforierten Schuß eingeführt wird.

Bei der Einführung des Gases in zwei Strömen wird der erste Strom mit einer Temperatur von 0°C bis 40°C zuge­ führt, die normalerweise mit der Umgebungstemperatur über­ einstimmt, wobei sich eine zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung erübrigt. Dabei kann für viele Arten von Suspen­ sionen, beispielsweise aus Polyäthylen, Polystyrol, Am­ moniumsulfat usw., die Luft aus der Umgebung verwendet wer­ den.

Der zweite Strom wird auf eine Temperatur über 40°C erwärmt. Dadurch werden Festteilchen mit einem minimalen Gehalt an der Flüssigphase bei einem geringen Energieauf­ wand gewonnen.

Der erste Gasstrom dient zur mechanischen Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen vorwiegend durch die Zentrifugalkräfte. Dafür kann die Luft aus der Umgebung verwendet werden, die üblicherweise eine Temperatur von 0°C bis 40°C hat. Bei einer Temperatur unter 0°C wäre die Er­ wärmung der verwendeten Luft erforderlich. Bei einer Tempe­ ratur über 40°C wäre ihre Abkühlung notwendig.

Der zweite Gasstrom dient zur endgültigen Abscheidung der Flüssigphase von den Festteilchen ebenfalls durch die Zentrifugalkräfte, aber außerdem auch durch die Verdunstung eines Teils der Flüssigphase beim Kontakt mit dem Heiß­ gas. Bei einer Temperatur unter 40°C verdunstet die Flüs­ sigphase von der Oberfläche der Festteilchen weniger in­ tensiv.

Zweckmäßigerweise wird im Verfahren zur Trennung von Suspensionen, die aus Kristallen eines Stoffes und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes in der Flüssig­ phase bestehen, das das in den perforierten Schuß eingeführte Gas mit Dampf befeuchtet.

Durch die Befeuchtung mit Dampf wird eine Verdunstung der Flüssigphase aus der Suspension verhindert, die aus Kristallen eines Stoffes und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes in der Flüssigphase besteht, sowie eine Übersättigung der in der Suspension enthaltenen Flüssig­ phase und eine Bildung von Feinkristallen auf der Innenflä­ che des perforierten Schusses vermieden. Dadurch wird eine kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen ermöglicht, weil die Löcher im perforierten Schuß durch Feinkristalle nicht verstopft werden.

Vorzugsweise wird im Verfahren zur Trennung von Suspensionen, die aus Kristallen eines Stoffes und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes in der Flüssigphase bestehen, der Suspension vor ihrer Einführung in den perforierten Schuß ein Lösungsmittel zugegeben.

Durch die Zugabe eines Lösungsmittels in die Suspension, die aus Kristallen und einer gesättigten Lösung besteht, wird eine wirksamere Trennung der Suspension unter der Einwirkung des mit einem Drall versehenen Gasstromes erzielt. Dabei wird die Konzentration der gesättigten Lösung herabgesetzt, eine eventuelle Übersättigung bei der Verdunstung eines Teils der Flüssigphase beim Kontakt mit dem verdrehten Gasstrom ausgeschlossen. Im Ergebnis wird der Durchtritt der Flüssigphase durch die Löcher des perforierten Schusses ins Gehäuse durch den Gasstrom verbessert. Dadurch wird eine kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen ermöglicht und der Gehalt an der Flüssigphase in den Festteilchen am Austritt des perforierten Schusses verringert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Einrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst.

Durch eine derartige Ausführung der Einrichtung wird eine einfache und wirksame Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen ermöglicht.

Durch eine Verwirbelungsvorrichtung wird der Bewegungswiderstand des Gas- und Suspensionsstromes vergrößert, wodurch die Druckdifferenz auf der Innen- und Außenwand des perforierten Schusses erhöht wird. Dadurch wird ein wirksames Durchdrücken der Flüssigphase durch die Löcher des perforierten Schusses gefördert.

Die Verwirbelungsvorrichtung gestattet es ebenfalls, den Gas- und Suspensionsstrom in Drallbewegung zu setzen, d. h. die auf dieselben einwirkenden Zentrifugalkräfte zu vergrößern.

Zweckmäßigerweise wird die Verwirbelungsvorrichtung in Form von feststehenden Schaufeln ausgebildet, die am Austritt des Stutzens für die Einführung des Gases in das Innere des perforierten Schusses angeordnet werden.

Durch eine derartige Ausführung des Mittels für die Gasverdrehung wird eine leichte und einfache Montage der Einrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen ermöglicht.

Zweckmäßigerweise werden ebenfalls Spiralschaufeln vorgesehen, die außen auf dem perforierten Schuß zwischen diesem und den Gehäusewänden angeordnet und relativ zu demselben in der Drallrichtung geneigt sind.

Durch die Spiralschaufeln, die außen auf dem perforierten Schuß angeordnet werden, staut sich die Flüssigphase auf der Außenfläche des perforierten Schusses nicht, sondern wird über diese Schaufeln an die Seitenwand des Gehäuses abgeführt. Dadurch werden die Kräfte der Zusammenwirkung der auf der Innenfläche des perforierten Schusses befindlichen Suspension mit der über die Außenfläche des perforierten Schusses fließenden Flüssigphase wesentlich verringert, wodurch die Drehung des gemeinsamen Gas- und Suspensionsstromes verlangsamt wird. Dabei wird die Energie des Gas- und Suspensionsstromes nicht verringert, wodurch das Durchfließen der Flüssigphase der Suspension durch die Löcher des perforierten Schusses erleichtert und eine intensivere Trennung von Suspensionen gefördert wird.

Zweckmäßigerweise wird im Gehäuse ein zweiter Stutzen für die Abführung des Gases angeordnet, der mit dem Hohl­ raum des perforierten Schusses kommuniziert und zusammen mit dem Stutzen für die Abführung des Gases über ein Ge­ bläse mit dem Stutzen für die Einführung des Gases in das Innere des perforierten Schusses in Verbindung steht.

Dadurch, daß der eine und der andere Stutzen für die Abführung des Gases über ein Gebläse mit dem Stutzen für die Einführung des Gases verbunden sind, entsteht ein ge­ schlossener Kreislauf, der keinen Kontakt mit der Umgebung hat. Das gestattet es, Suspensionen zu trennen, aus deren Flüssigphase Stoffe verdunsten, deren Anwesenheit in der Umgebung unerwünscht ist.

Außerdem, wenn der eine und der andere Stutzen für die Abführung des Gases über ein Gebläse mit dem Stutzen für die Einführung des Gases kommunizieren, entsteht die Möglichkeit, eine Verstopfung der Löcher des perforierten Schusses dadurch zu verhindern, daß der geschlossene Gas­ strom gesättigt wird und die Bildung von Feinkristallen auf der Innenfläche des perforierten Schusses nicht zu­ stande kommt.

Vorzugsweise wird der Stutzen für die Zuführung der Suspension senkrecht angeordnet, mit seinem Austrittsende nach oben gerichtet, mit Längsschlitzen versehen und im Be­ reich der Schlitze mit einem Mantel mit einem Stutzen für die Abführung der Flüssigphase umgeben und der Stutzen für die Einführung des Gases oberhalb der Längsschlitze des Stutzens für die Zuführung der Suspension angeordnet.

Dadurch, daß der Stutzen für die Zuführung der Suspen­ sion senkrecht angeordnet und mit dem Austrittsende nach oben gerichtet ist, können Suspensionen getrennt werden, in denen die Dichte der Festteilchen geringer als die Dichte der Flüssigphase ist.

Da der Stutzen für die Zuführung der Suspension mit Längsschlitzen versehen und im Bereich der Schlitze mit einem Mantel mit einem Stutzen für die Abführung der Flüs­ sigphase umgeben ist, erfolgt die Trennung des Hauptteils der Flüssigphase der Suspension von den Festteilchen durch die Längsschlitze und steigt die Wirksamkeit der Trennung der Suspension, weil die Drallerteilung des Hauptteils der Flüssigphase, die durch die Längsschlitze strömt, entfällt und das mit dem Drall versehene Gas nur auf den restlichen Teil der Flüssigphase und die Festteilchen einwirkt. Dabei werden natürlicherweise der restliche Teil der Flüssigphase und die Festteilchen durch das Gas intensiver verdreht und größe­ re Zentrifugalkräfte wirksam, durch die eine größere Menge der Flüssigphase durch den perforierten Schuß durchgedrückt wird.

Dadurch, daß der Stutzen für die Einführung des Gases oberhalb der Längsschlitze des Stutzens für die Zuführung der Suspension liegt, wird die Schicht der verdickten Suspension teilweise vom Gas durchblasen, wodurch der Gehalt an der Flüssigphase in dieser verringert wird.

Zweckmäßigerweise wird das Gehäuse aus mindestens zwei aufeinanderfolgend angeordneten Sektionen gebildet und im perforierten Schuß an der Stoßstelle der Gehäusesektionen ein massiver Ringeinsatz angeordnet, der sich an den Boden der ersten Sektion anschließt, in der das Mittel zur Verdrehung des Suspensions- und Gasstromes untergebracht wird, wobei der Stutzen für die Zuführung der Suspension an der Längsachse des perforierten Schusses entlang angeordnet und an seinem Ende ein konischer Zerteiler installiert wird, der diesem mit der Kegelspitze zugewandt ist, und wobei der Stutzen für die Einführung des Gases in der ersten Gehäusesektion oben in Stromrichtung relativ zum Austrittsende des Stutzens für die Zuführung der Suspension angeordnet wird, und jede Gehäusesektion ihren Stutzen für die Abführung des Gases und ihren eigenen Stutzen für die Abführung der Flüssigphase besitzt.

Dadurch, daß das Gehäuse aus mindestens zwei aufeinanderfolgend angeordneten Sektionen gebildet ist und jede Gehäusesektion ihren eigenen Stutzen für die Abführung des Gases und ihren eigenen Stutzen für die Abführung der Flüssigphase hat, wird eine rationellere Ausnutzung der Energie des verdrehten Stromes erzielt, weil der Hauptteil der Flüssigphase in der in Bewegungsrichtung des Suspensionsstromes ersten Sektion abgeschieden und aus dem Gehäuse abgeführt wird.

Im Ergebnis wird die Drehung des Stromes des Gases und der feuchten Festteilchen im perforierten Schuß sowie die Abscheidung des restlichen Teils der Flüssigphase durch den Hauptteil der Flüssigphase nicht behindert.

Der massive Ringeinsatz, der sich an den Boden der ersten Gehäusesektion anschließt, in der das Mittel für die Verdrehung des Suspensions- und Gasstromes unterge­ bracht ist, gestattet es, den Suspensions- und Gasstrom auf dem gesamten Querschnitt des perforierten Schusses periodisch neuzuverteilen. Dadurch wird eine rationellere Ausnutzung des Gasstromes für das Durchdrücken der Flüssig­ phase durch die Löcher des perforierten Schusses erzielt.

Da der Stutzen für die Zuführung der Suspension an der Längsachse des perforierten Schusses entlang liegt und der Stutzen für die Einführung des Gases in der ersten Gehäusesektion oben in Stromrichtung relativ zum Austritts­ ende des Stutzens für die Zuführung der Suspension an der Längsachse des perforierten Schusses entlang angeordnet ist, entsteht eine Unterdruckzone, die die Zuführung von Suspensionen mit einem geringen Gehalt an Flüssigpha­ se und von Suspensionen ermöglicht, in denen die Dichte der Festteilchen geringer als die Dichte der Flüssigpha­ se ist.

Der konische Zerteiler, der am Austrittsende des Stutzens für die Zuführung der Suspension installiert ist, ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Suspension über den gesamten Umfang des perforierten Schus­ ses, wodurch un­ produktive Gasverluste ausgeschlossen werden.

Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäße Ver­ fahren zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen sowie durch die erfindungsgemäße Einrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens eine ziemlich voll­ ständige Abscheidung der Festteilchen von der Flüssigpha­ se erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Su­ spensionen erfordert einen geringen Energieaufwand, ist einfach in der Durchführung, kann mittels einer Einrich­ tung mit einer einfachen und leicht zu bauenden Konstruk­ tion realisiert werden.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens hat geringe Abmessungen bei einer re­ lativ großen Produktionsleistung, ist einfach und zu­ verlässig im Betrieb und in der Bedienung sowie preiswert in der Herstellung.

Die genannten Besonderheiten und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen;

Fig. 2 eine Ausbildung mit zwei Stutzen für die Einführung des Gases;

Fig. 3 eine Ausbildung mit Spiralschau­ feln, die von außen auf dem perforierten Schuß angeordnet sind;

Fig. 4 einen Querschnitt von Fig. 3;

Fig. 5 eine Ausbildung mit einem zweiten Stutzen für die Abführung des Gases, wobei der eine und der andere Stutzen für die Abführung des Gases mit einem Stutzen für die Einführung des Gases über ein Gebläse kommunizieren;

Fig. 6 die schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Einrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen, wenn der Stutzen für die Zuführung der Suspension senkrecht angeordnet, mit Längs­ schlitzen versehen und mit einem Mantel mit einem Stut­ zen für die Abführung der Flüssigphase umgeben ist;

Fig. 7 eine Ausbildung, bei der das Gehäuse aus zwei Sektionen gebildet, der Stutzen für die Zuführung der Suspension an der Längsachse des perforierten Schusses ent­ lang angeordnet und am Austritt dieses Stutzens ein koni­ scher Leitapparat vorgesehen ist.

Das Verfahren zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen, das gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wird im weiteren der Kürze halber als "das erfindungsgemäße Verfahren" bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Einführung einer Suspension in einen feststehenden perforierten Schuß 1 (Fig. 1) und die Einwirkung von Zentrifugalkräf­ ten auf die Suspension zum Durchdrücken der Flüssigphase durch den perforierten Schuß vor.

Zur Erzeugung der Zentrifugalkräfte wird in den per­ forierten Schuß 1 ein Gas eingeführt, das verdreht wird.

Die Zusammenwirkung des verdrehten Gases mit der Su­ spension beginnt auf dem relativ zum Einlaß der Suspension anfänglichen Abschnitt (nicht gezeigt) des Schusses 1, wobei die Suspension ebenfalls zur Drehung gebracht wird. Durch die Zentrifugalkräfte, die auf den verdrehten Strom der Suspension einwirken, wird sie gegen die Innenfläche des perforierten Schusses geschleudert. Auf der Innen- und Außenfläche des perforierten Schusses 1 entsteht eine Druckdifferenz, durch die die Flüssigphase durch die Lö­ cher des perforierten Schusses 1 durchgedrückt wird und die Festteilchen und das Gas in eine Schraubenlinienbewe­ gung über die Innenfläche des perforierten Schusses 1 ge­ setzt werden. Bei dieser Bewegung wird die Festteilchen­ schicht intensiv vermischt, wodurch die zwischen den Fest­ teilchen befindliche Flüssigphase ebenfalls auf den per­ forierten Schuß 1 gelangt und durch dessen Löcher durch­ gedrückt wird. Bei der weiteren Drallbewegung des Gases mit den von der Flüssigphase getrennten Festteilchen wird die Festteilchenschicht vom Gas in der radialen Richtung relativ zur Achse des perforierten Schusses 1 durchblasen. Dabei werden die keine Flüssigphase enthaltenden Festteil­ chen mit einem Teil des Gases aus dem perforierten Schuß 1 entfernt.

Das verdrehte Gas hat eine Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 50 m/s und vorliegend beträgt seine Umfangsge­ schwindigkeit 30 m/s.

Das verdrehte Gas wird in den perforierten Schuß 1 in zwei Strömen eingeführt, der erste von denen eine Tem­ peratur von 0°C bis 40°C und der zweite über 40°C hat, wobei der zweite Strom in Bewegungsrichtung des ersten Stromes weiter unten in den perforierten Schuß 1 einge­ führt wird. Bei der Trennung einer Polymerstoffsuspension beträgt die Temperatur des ersten Stromes 20°C und des zweiten 90°C.

In dem Fall, wenn eine Suspension aus Kristallen ei­ nes Stoffes und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes in der Flüssigphase besteht, wird das in den per­ forierten Schuß 1 eingeführte Gas mit Dampf befeuchtet. Bei der Trennung einer Suspension, die z. B. aus Kristal­ len von Ammoniumsulfat und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes im Wasser besteht, wird das in den per­ forierten Schuß 1 eingeführte Gas mit Wasserdampf be­ feuchtet, um eine Verdunstung des in der Suspension ent­ haltenen Wassers und folglich eine Übersättigung der Am­ moniumsulfatlösung sowie eine Bildung von Feinkristallen zu verhindern.

In dem Fall aber, wenn eine Suspension aus Kristal­ len eines Stoffes und einer gesättigten Lösung des glei­ chen Stoffes in der Flüssigphase besteht, wird der Suspen­ sion vor deren Einführung in den perforierten Schuß ein Lösungsmittel zugegeben. Für die Suspension, die aus Kri­ stallen von Ammoniumsulfat und seiner gesättigten Lösung im Wasser besteht, wird beispielsweise Wasser eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Su­ spensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen wird im weiteren an Hand der Funktionsbeschreibung einer Einrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens ausführlich erläu­ tert.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, wird im nachstehenden Text der Kürze halber als "die erfindungsgemäße Einrichtung" be­ zeichnet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung enthält einen fest­ stehenden perforierten Schuß 1 (Fig. 1), der die Form eines senkrecht angeordneten Zylinders hat. Das obere und das untere Ende (nicht gezeigt) des Schusses 1 sind offen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung enthält ein Gehäu­ se 2, das ebenfalls die Form eines senkrecht angeordneten Zylinders hat.

In anderen Ausführungsvarianten können der Schuß 1 und das Gehäuse 2 geneigt oder sogar horizontal angeordnet werden.

Der Schuß 1 ist im Inneren des Gehäuses 2 in einem Abstand von dessen Wänden angeordnet.

Die geometrische Längsachse 3 des Gehäuses 2 fällt zusam­ men mit der geometrischen Längsachse des perforierten Schusses 1, die ebenfalls mit 3 beziffert ist.

Im oberen Deckel 4 des Gehäuses 2 ist eine axiale Öffnung (nicht gezeigt) vorgesehen, in der koaxial mit dem Gehäuse 2 ein Stutzen 5 für die Einführung der Suspension in den Schuß 1 angeordnet ist, der die Form eines Kegel­ stumpfs aufweist, der mit seiner kleineren Grundfläche nach unten gerichtet ist.

Die obere, die größere Grundfläche des Kegelstumpfs des Stutzens 5 ist mit einem Deckel 6 verschlossen, in dem ein Rohr 7 für die Zuführung der Suspension zum Stutzen 5 angeordnet ist. Der Deckel 6 ist am Flansch 8 des Stutzens 5 mit beliebigen bekannten Mitteln (nicht gezeigt) be­ festigt.

Ein Stutzen 9 für die Einführung des Gases in das obere Ende des Schusses 1 ist vorgesehen, der sich in ei­ ner Öffnung (nicht gezeigt) im Deckel 6 längs der Achse 3 befindet. Der Stutzen 9 ist im Stutzen 5 koaxial zu die­ sem derart angeordnet, daß die Unterkante des Stutzens 9 relativ zu der Kante der kleineren Grundfläche des Kegelstumpfs des Stutzens 5 einen Spalt 9 a bildet, dessen Größe in Abhängigkeit von der Festteilchen­ größe gewählt wird und ungefähr drei Festteilchendurchmes­ ser beträgt.

An der unteren Grundfläche des Stutzens 5 ist durch beliebige bekannte Mittel (nicht gezeigt) ein Ringeinsatz 10 starr befestigt, der zur Verbindung des Stutzens 5 mit dem Schuß 1 dient. Der Einsatz 10 ist mit dem Oberteil des Schusses 1 teleskopisch verbunden.

Im Unterteil des Gehäuses 2 ist ein Stutzen 11 für die Abführung der Flüssigphase radial zur Achse 3 und im Oberteil des Gehäuses ein Stutzen 12 für die Abführung des Gases ebenfalls radial angeordnet.

Am Boden 13 des Gehäuses 2 ist ein Stutzen 14 befes­ tigt; vorliegend ist dieser an den Boden 13 angeschweißt. Der Stutzen 14 ist koaxial zum Schuß 1 angeordnet und mit dessen Unterteil teleskopisch verbunden. Der Stutzen 14 ist zur Abführung der Festteilchen vom unteren Ende des perforierten Schusses 1 vorgesehen und ist in Form eines Ringeinsatzes ausgebildet, der dem Einsatz 10 entspricht.

Am Boden 13 des Gehäuses 2 ist ebenfalls mit beliebi­ gen bekannten Mitteln (nicht gezeigt) ein konisches Ele­ ment 15 befestigt, das die Form eines Kegelstumpfs hat. Der Boden 13 des Gehäuses 2 dient als die größere Grund­ fläche des Elements 15. In der unteren, der kleineren Grundfläche des konischen Elements 15 ist eine Öffnung 16 für die Abführung der Festteilchen aus der erfindungsge­ mäßen Einrichtung in einen Sammelbehälter (nicht gezeigt) einer beliebigen bekannten Bauart vorgesehen.

Im Stutzen 9 für die Einführung des Gases ist ein Mit­ tel 17 für die Verdrehung des Gases angeordnet, das einen Verwirbler darstellt, der ebenfalls mit 17 beziffert ist.

Der Verwirbler 17 besitzt vier Schaufeln, die an einer an der Achse 3 liegenden Strömungs­ haube unbeweglich befestigt und unter einem Winkel von ca. 37° zur Richtung A des in den Stutzen 9 ein­ geführten Gasstromes angeordnet sind. Die von der Strö­ mungshaube entfernten Schaufelenden sind an der Wand des Stutzens 9 durch Schweißen befestigt.

In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2, wenn das verdrehte Gas in den perforierten Schuß 1 in zwei Strömen eingeführt wird, sind für die Einführung des ersten Stro­ mes der Stutzen 9 und für die Einführung des zweiten Stro­ mes ein Stutzen 18 vorgesehen, der im Inneren des Stutzens 9 koaxial liegt. Die Austrittsöffnung des Stutzens 18 liegt unterhalb der Austrittsöffnung des Stutzens 9. Der Stutzen 18 hat die Form eines Bogens, wie in Fig. 2 gezeigt, und ist aus dem Stutzen 9 durch eine Öffnung in dessen Wand mit seinem Eintrittsende herausge­ führt, das für die Verbindung mit einer Heißgasquelle (nicht gezeigt) vorgesehen ist.

Im Inneren des Stutzens 9 ist ein Mittel 17 a für die Verdrehung des Gases vorgesehen, das einen mit 17 a be­ zifferten Verwirbler darstellt, dessen Schaufeln an den Stutzen 9 und 18 unbeweglich befestigt sind. Im Stutzen 18 ist ebenfalls ein Mittel 19 für die Verdrehung des Ga­ ses angeordnet, das einen mit 19 bezifferten Verwirbler darstellt und den gleichen Aufbau wie der Verwirbler 17 hat.

In der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Ein­ richtung gemäß Fig. 3, 4 sind an dem Schuß 1 von außen acht Spiralschaufeln 20 angeordnet, die gleichmäßig über die Außenfläche verteilt sind. Die Schaufeln 20 sind zwischen dem Schuß 1 und den Wänden des Gehäuses 2 angeordnet und unter einem Winkel von ca. 30° in der Drehrichtung des Ga­ ses zum Schuß 1 geneigt, die mit dem Pfeil B (Fig. 4) be­ zeichnet ist. Die freien Enden der Schau­ feln 20 liegen in einem Abstand von der Innenfläche des Gehäuses 2, der für das Abfließen der Flüssigphase auf der Innenfläche des Gehäuses 2 ausreichend ist.

Die Schaufeln 20 sind für eine wirksame Abtrennung der Flüssigphase von der Außenfläche des Schusses 1 nach ihrem Durchfluß durch die Löcher des perforierten Schusses 1 vorgesehen.

In der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Ein­ richtung gemäß Fig. 5 ist im Gehäuse 2 ein zweiter Stutzen 21 für die Abführung des Gases vorhanden, der unter dem Boden 13 liegt und in einer Öffnung in der Seitenwand des konischen Elements 15 angeordnet ist. Die geometrische Längsachse (nicht gezeigt) des Stutzens 21 verläuft rechtwinklig zur Achse 3.

Der Stutzen 21 kommuniziert mit dem Hohlraum des Schusses 1 und ist für die Abführung eines Teils des Ga­ ses vorgesehen, der im verdrehten Suspensionsstrom am Aus­ tritt des Schusses 1 geblieben ist.

Die Stutzen 12 und 21 kommunizieren mit dem Stutzen 9 für die Einführung des Gases mittels Rohrleitungen 22 und 23 entsprechend über ein Gebläse 24 beliebiger bekannter und dafür geeigneter Bauart sowie eine Rohrleitung 25.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Fig. 6 enthält ähnlich wie die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Fig. 1 einen feststehenden zylindrischen perforierten Schuß 1, des­ sen geometrische Längsachse 3 senkrecht verläuft. Das obe­ re und das untere Ende des Schusses 1 sind offen. Der Schuß 1 ist im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet und von seinen Wänden beabstandet. Die geometrische Längsachse des Gehäuses 2 fällt mit der Längsachse des Schusses 1 zusammen und ist ebenfalls mit 3 beziffert.

Im oberen Deckel 4 des Gehäuses 2 ist eine axiale Öff­ nung vorgesehen, in der ein Stutzen 26 für die Abführung der Festteilchen starr befestigt ist. Der Stutzen 26 hat eine zylindrische Form und ist koaxial zu dem perforierten Schuß 1 angeordnet.

Mit dem gemäß Fig. 6 unteren Teil des Stutzens 26 ist der perforierte Schuß 1 durch seinen obe­ ren Teil tele­ skopisch verbunden.

Im Gehäuse 2 ist ein Stutzen 11 für die Abführung der Flüssigphase vorgesehen, der am Boden 13 senkrecht zur Achse 3 angeordnet ist, sowie ein Stutzen 12 für die Ab­ führung des Gases vorhanden, der am oberen Deckel 4 eben­ falls senkrecht zur Achse 3 liegt.

Ein Stutzen 27 für die Zuführung der Suspension ist vorgesehen, der eine zylindrische Buchse darstellt, die unter dem Schuß 1 senkrecht und koaxial zum Schuß 1 angeordnet ist. Das Austrittsende 28 des Stutzens 27 ist nach oben gerichtet und ist teleskopisch mit dem Schuß 1 und starr mit dem Boden 13 durch beliebige bekannte Mit­ tel verbunden.

In der Wand des Stutzens 27 sind acht Längsschlitze 29 ausgebildet, die gleichmäßig über die zylindrische Wand des Stutzens 27 verteilt sind und im gleichen Abstand von­ einander liegen.

Die Breite jedes Schlitzes 29 ist etwas geringer als der Durchmesser der in der Suspension enthaltenen Fest­ teilchen.

Der Stutzen 27 ist im Bereich der Schlitze 29 von einem zylindrischen Mantel 30 mit einem Stutzen 31 für die Abführung der Flüssigphase umgeben, der in der Öffnung der unteren Stirnfläche (nicht gezeigt) des Mantels 30 parallel zur Achse 3 angeordnet ist.

Ein Stutzen 32 für die Einführung des Gases ist ober­ halb der Schlitze 29 u. z. zwischen dem Mantel 30 und dem Boden 13 des Gehäuses 2 angeordnet. Die geometrische Längsachse (nicht gezeigt) des Stutzens 32 verläuft senk­ recht zur Achse 3, wobei der Stutzen 32 für die tangentia­ le Zuführung des Gases vorgesehen ist. In der Wand des Stutzens 27 ist eine Öffnung 33 für die Einführung des Gases in der tangentialen Richtung relativ zu den Wänden des Stutzens 27 vorgesehen.

In der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Ein­ richtung gemäß Fig. 7 besteht das Gehäuse 34 aus zwei entlang der geometrischen senkrechten Längsachse 35 aufein­ anderfolgend angeordneten zylindrischen Sektionen, der oberen Sektion 36 und der unteren Sektion 37, die eine gleiche Höhe und einen gleichen Durchmesser haben.

Die obere Sektion 36 hat einen Deckel 38 und einen Boden 39, der gleichzeitig als der Deckel der unteren Sek­ tion 37 dient, die ihren eigenen Boden 40 hat.

Innerhalb des Gehäuses 34 ist ein perforierter Schuß 41 koaxial mit diesem angeordnet, der von dessen Wänden beabstandet und an den Enden offen ist. Der Schuß 41 hat eine zylindrische Form und ist durch ei­ ne axiale Öffnung im Boden 39 durchgeführt, wobei er sich vom Deckel 39, an dem er durch beliebige bekannte Mittel starr befestigt ist, bis zum Boden 40, an dem er ebenfalls starr befestigt ist, erstreckt.

An dem oberen Ende des Schusses 41 ist durch beliebi­ ge bekannte Mittel eine zylindrische Hülse 42 befestigt, die mit dem Boden 43 nach oben gerichtet und mit der Un­ terkante in der axialen Öffnung des Deckels 38 festgemacht und durch beliebige bekannte Mittel ebenfalls mit dem Schuß 41 teleskopisch verbunden ist.

Ein Stutzen 44 für die Zuführung der Suspension ist vorgesehen, der eine zylindrische Form hat, an der Längs­ achse 35 des Schusses 41 entlang liegt und in der axialen Öffnung des Bodens 43 der Hülse 42 ange­ ordnet ist. Am Austrittsende des Stutzens 44 ist un­ gefähr in der Höhe der Unterkante der Hülse 42 längs der Achse 35 ein konischer Zerteiler 45 bekannter Bauart angeordnet, der für die Ableitung des aus dem Stutzen 44 austretenden Suspensionsstroms an die Innenwand des Schusses 41 dient. Der konische Zerteiler 45 ist mit der Kegelspitze dem Stutzen 44 zugewandt.

Ein Stutzen 46 für die Einführung des Gases ist vor­ gesehen, der in einer Öffnung der Seitenwand der Hülse 42 stromaufwärts vom Austrittsende des Stutzens 44 angeordnet ist. Die geometrische Ach­ se (nicht gezeigt) des Stutzens 46 verläuft senkrecht zur Achse 35, wodurch eine tangentiale Einführung des Gases in die Hülse 42 relativ zu ihren Wänden erzielt wird.

Mit dem unteren Ende des Schusses 41 ist ein Stutzen 47 für die Abführung der Festteilchen durch seine Oberkante teleskopisch verbunden, der durch die axi­ ale Öffnung im Boden 40 der Sektion 37 durch­ geführt ist.

Im Schuß 41 ist an der Stoßstelle der Sektionen 36, 37 des Gehäuses 34 ein massiver Ringeinsatz 48 angeord­ net, der am Boden 39 der oberen Sektion 36 des Gehäuses 34 starr befestigt ist. Innerhalb des Einsatzes 48 ist ein Mittel 49 für die Verdrehung des Suspensions- und Gas­ stromes angeordnet, das einen ebenfalls mit 49 beziffer­ ten Verwirbler darstellt und sechs unter einem Winkel zur Achse 35 angeordnete Schaufeln hat, die mit den einen Enden an einer Strömungshaube be­ festigt und mit den anderen Enden am Einsatz 48 starr - vorliegend durch Schweißen - verbunden sind.

In der oberen Sektion 36 ist ein Stutzen 50 für die Abführung des Gases vorhanden, der unter dem Deckel 38 radial zur Achse 35 angeordnet ist. Ähnlicherweise ist in der unteren Sektion 37 ein Stutzen 51 für die Abführung des Gases vorgesehen, der unter ihrem Deckel 39 radial angeordnet ist.

In der oberen Sektion 36 ist ein Stutzen 52 für die Abführung der Flüssigphase vorhanden, der über dem Boden 39 der oberen Sektion 36 senkrecht zur Achse 35 ange­ ordnet ist. Ähnlicherweise ist in der unteren Sektion 37 ein Stutzen 53 für die Abführung der Flüssigphase vorge­ sehen, der ebenfalls senkrecht zur Achse 35 über dem Bo­ den 40 der unteren Sektion 37 angeordnet ist.

In einer anderen Ausführungsvariante der erfindungs­ gemäßen Einrichtung kann das Gehäuse aus einer größeren Anzahl von Sektionen zusammengesetzt werden. Der perforier­ te Schuß kann ebenfalls aus mehreren Sektionen bestehen, wobei jede in der Stromrichtung folgende Sektion einen geringeren Durchmesser als die vorherige hat, um eine kon­ stante Axialgeschwindigkeit der Strombewegung und eine genügend große Druckdifferenz der Suspension und des Gases auf der Innen- und Außenfläche des perforierten Schusses zu erzielen.

Die gemäß Fig. 1 ausgeführte Einrichtung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen funk­ tioniert folgenderweise.

Die Bedienungsperson schaltet von einem Pult (nicht gezeigt) ein Gebläse (nicht gezeigt) bekannter Bauart ein, durch welches das Gas von einer Quelle (nicht gezeigt) dem Stutzen 9 für die Einführung des Gases zugeführt wird. Im Stutzen 9 prallt das Gas gegen die feststehenden Schaufeln des Verwirblers 17, die unter einem Winkel zur Längsachse des Stutzens 9 angeordnet sind, und wird verdreht. Bei sei­ ner schraubenlinienförmigen Abwärtsbewegung tritt das Gas aus dem Stutzen 9 und aus dem Einsatz 10 in den perforierten Schuß 1 ein.

Nach dem Einschalten des Gebläses wird ein im Rohr 7 angeordneter Schieber (nicht gezeigt) bekannter Bauart von der Bedienungsperson geöffnet, und die Suspension strömt unter der Einwirkung der Schwerkraft von einer Quelle (nicht gezeigt) in den Stutzen 5 für die Zuführung der Suspension, fließt aus diesem durch den Spalt 9 a als Film über die Innenfläche des zylindrischen Ringeinsatzes 10 ab und gelangt in den perforierten Schuß 1.

In dem in Strömungsrichtung oberen Teil des Schusses 1 wirkt der Gasstrom auf den Suspensionsfilm ein, der von der Drehbewegung mit erfaßt wird. Bei der Drehung des Ga­ ses entstehen Zentrifugalkräfte, durch die der Suspensions­ film an die Innenfläche des perforierten Schusses 1 ge­ drückt wird. An der Innenfläche des perforierten Schusses 1 entsteht ein erhöhter Druck des Gas- und Suspensionsstro­ mes im Vergleich zur Außenfläche des Schusses 1, durch den die in der Suspension enthaltene Flüssigphase durch die Löcher des perforierten Schusses 1 auf dessen Außenfläche durchgedrückt wird.

Dann fließt die von den Festteilchen abgeschiedene Flüssigphase unter Einwirkung der Schwerkraft über die Außenfläche des Schusses 1 nach unten, gelangt auf den Boden 13 und wird von diesem über den Stutzen 11 für die Abführung der Flüssigphase aus der erfindungsgemäßen Ein­ richtung abgeführt.

Der in der Suspension enthaltene Hauptteil der Flüs­ sigphase wird in der Regel auf dem in Strömungsrichtung anfänglichen Abschnitt des Schusses 1 abgeschieden. Dann werden die Festteilchen, die eine gewisse Menge an der Flüssigphase enthalten, bei deren spiralförmigen Abwärts­ bewegung unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte und der Schwerkraft vom Gas in der radialen Richtung durchblasen. Ein Teil des Gases tritt durch den perforierten Schuß 1 ins Gehäuse 2 ein und wird über den Stutzen 12 für die Ab­ führung des Gases aus der erfindungsgemäßen Einrichtung ab­ geleitet.

Das durch die Löcher des perforierten Schusses 1 in das Gehäuse 2 nicht durchgeströmte Gas tritt zusammen mit den von der Flüssigphase abgeschiedenen Festteilchen über den Stutzen 14 in das konische Element 15 ein und wird zusammen mit den Festteilchen über die Öffnung 16 aus der erfindungsgemäßen Einrichtung entfernt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüs­ sigphase und Festteilchen gemäß Fig. 2 funktioniert ähnlich wie die oben beschriebene Einrichtung gemäß Fig. 1, je­ doch wird das Gas in zwei Strömen eingeführt.

Der erste Gasstrom wird mit einer Temperatur von 20°C in den Schuß 1 über den Stutzen 9 eingeführt, in dem er durch den Verwirbler 17 a verdreht wird.

Der zweite Gasstrom wird mit einer Temperatur von 90°C in den Schuß 1 weiter unten in der Bewegungsrichtung des ersten Stromes über den Stutzen 18 eingeführt und durch den Verwirbler 19 verdreht.

Des weiteren läuft alles wie in der erfindungsgemä­ ßen Einrichtung gemäß Fig. 1 ab.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Fig. 3, 4 funktioniert ähnlich wie die Einrichtung gemäß Fig. 1, je­ doch sind auf der Außenfläche des Schusses 1 Spiralschau­ feln 20 angeordnet. Die Flüssigphase der Suspension, die auf die Außenfläche des Schusses 1 ausgedrückt wird, fließt über die Schaufeln 20 an die Innenfläche des Ge­ häuses 2, dann fließt die Flüssigphase unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten im Gehäuse 2 auf den Boden 13 ab und wird aus der erfindungsgemäßen Einrichtung über den Stutzen 11 abgeführt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssig­ phase und Festteilchen gemäß Fig. 5 funktioniert ähnlich wie die Einrichtung gemäß Fig. 1, jedoch wird ein Teil des Gases, der durch die Löcher des perforierten Schusses 1 nicht durchgegangen ist, über den Stutzen 21 abgeführt, der über die Rohrleitung 23 mit dem Gebläse 24 beliebiger bekannter Bauart in Verbindung steht. Der Stutzen 12 ist über die Rohrleitung 22 ebenfalls mit dem Gebläse 24 ver­ bunden, und das Gebläse 24 führt über die Rohr­ leitung 25 zum Stutzen 9 für die Einführung des Gases.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen gemäß Fig. 6 funktioniert folgenderweise.

Die Bedienungsperson schaltet von einem Pult ein Ge­ bläse ein, durch welches das Gas dem Stutzen 32 für die Einführung des Gases zugeführt und beim Durchströmen der Öffnung 33 im Stutzen 27 verdreht wird.

Gleichzeitig damit wird in einer Rohrleitung (nicht gezeigt) für die Zuführung der Suspension ein Schieber (nicht gezeigt) bekannter Bauart geöffnet und der Suspen­ sionsstrom fließt von einer Quelle in den Stutzen 27 und steigt hoch. Über die Schlitze 29 strömt der Hauptteil der in der Suspension enthaltenen Flüssigphase unter Einwir­ kung der Schwerkraft in den Mantel 30 über und wird aus der erfindungsgemäßen Einrichtung über den Stutzen 31 ab­ geführt.

Die den restlichen Teil der Flüssigphase enthalten­ den Festteilchen werden durch den Geschwindigkeitsdruck des in den Stutzen 27 kommenden Suspensionsstromes und durch die Archimedsche Verdrängungskraft im Stutzen 27 ober­ halb der Schlitze 29 nach oben verdrängt, wo auf sie das verdrehte Gas einwirkt. Die Festteilchen mit dem Teil der Flüssigphase werden ebenfalls in Drallbewegung gesetzt. Der Gas- und Suspensionsstrom ist aufsteigend, weil dem Stutzen 27 ständig die Suspension zugeführt wird.

Dadurch, daß im verdrehten Gasstrom Zentrifugalkräfte entstehen, werden die Festteilchen mit der Flüssigphase an die Innenfläche des Austrittsendes 28 des Stutzens 27 gedrückt. Der aufsteigende Gas- und Suspensionsstrom ge­ langt vom Austrittsende 28 des Stutzens 27 auf die Innen­ fläche des perforierten Schusses 1. An der Innenfläche des perforierten Schusses 1 entsteht ein im Vergleich zur Au­ ßenfläche dieses Schusses 1 höherer Druck des Gas- und Suspensionsstromes, durch den die zwischen den Festteil­ chen enthaltene Flüssigphase durch den perforierten Schuß 1 auf dessen Außenfläche durchgedrückt wird, unter Einwir­ kung der Schwerkraft nach unten auf den Boden 13 abfließt und über den Stutzen 11 aus der erfindungsgemäßen Ein­ richtung abgeführt wird.

Dann werden die eine gewisse Menge an Flüssig­ phase enthaltenden Festteilchen bei ihrer Schraubenlinien­ bewegung im aufsteigenden Gasstrom vom Gas in radialer Richtung durchblasen.

Ein Teil des Gases tritt durch den perforierten Schuß 1 ins Gehäuse 2 ein und wird über den Stutzen 12 aus der erfindungsgemäßen Einrichtung abgeführt.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Fest­ teilchen gemäß Fig. 7 funktioniert folgenderweise.

Die Bedienungsperson schaltet von einem Pult ein Ge­ bläse ein, durch welches das Gas von einer Quelle in den Stutzen 46 zugeführt und beim Durchströmen der Öffnung in der Hülse 42 verdreht wird.

Gleichzeitig damit wird in einer Rohrleitung (nicht gezeigt) für die Zuführung der Suspension ein Schieber (nicht geöffnet) bekannter Bauart von der Bedienungsperson geöffnet und der Suspensionsstrom fließt von einer Quelle in den Stutzen 44 für die Zuführung der Suspension. Der Suspensionsstrom prallt gegen den konischen Zerteiler 45 und wird ziemlich gleichmäßig auf den Umfang des per­ forierten Schusses 41 verteilt. Ein Teil der Flüssigphase wird durch die Löcher des perforierten Schusses 1 unter Einwirkung der Auftreffkraft beim Zusammenprall der Su­ spension mit der Wand des Schusses 41 bei ihrem Fall aus dem Stutzen 44 verdrängt.

An der Wand des Schusses 41 wird die Suspension vom verdrehten Gasstrom beaufschlagt, der in den Schuß 41 aus der zylindrischen Hülse 42 eintritt.

Die Festteilchen mit der restlichen Flüssigphase wer­ den unter Einwirkung des verdrehten Gases ebenfalls in Drallbewegung gesetzt.

Im verdrehten Gasstrom entstehen Zentrifugalkräfte, durch die die Festteilchen und die Flüssigphase an die Innenfläche des Schusses 41 gedrückt werden.

An der Innenfläche des Schusses 41 entsteht ein im Vergleich zu der Außenfläche des Schusses höherer Druck des Gas- und Suspensionsstromes, durch den die zwischen den Festteilchen enthaltene Flüssigphase durch die Lö­ cher des perforierten Schusses 1 auf dessen Außenfläche durchgedrückt wird, unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten auf den Boden 39 abfließt und über den Stutzen 52 aus der erfindungsgemäßen Einrichtung abgeführt wird.

Ein Teil des Gases, der durch den Schuß 41 durchge­ gangen ist, wird aus der erfindungsgemäßen Einrichtung über den Stutzen 50 abgeführt.

Die eine geringe Menge an Flüssigphase enthal­ tenden Festteilchen gelangen zusammen mit dem Hauptteil des Gases in den Ringeinsatz 48, wo sie beim Aufprall ge­ gen die Schaufeln des Verwirblers 49 wieder verdreht wer­ den.

Aus dem Einsatz 48 gelangt der Gasstrom mit den Fest­ teilchen und der Flüssigphase wieder auf den perforierten Schuß 41, wo die Abscheidung der Flüssigphase von den Fest­ teilchen ähnlich wie oben beschrieben erfolgt. Jedoch strömt hier ein wesentlich größerer Teil des Gases durch die Festteilchenschicht in radialer Richtung und reißt den restlichen Teil der Flüssigphase infolge des Geschwindig­ keitsdruckes mit. Die Flüssigphase wird aus der unteren Sektion 37 über den Stutzen 53 und das Gas über den Stut­ zen 51 abgeführt.

Die von der Flüssigphase abgeschiedenen Festteilchen fallen unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten und werden aus der erfindungsgemäßen Einrichtung über den Stutzen 48 abgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung von Su­ spensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen sowie die Einrichtung zu dessen Durchführung wurden erfolgreich ge­ testet.

Die Prüfungen haben erwiesen, daß der Einsatz des er­ findungsgemäßen Verfahrens zur Trennung von Suspensionen in eine Flüssigphase und Festteilchen sowie der Einrich­ tung für dessen Durchführung es gestatten, bei der glei­ chen Produktionsleistung wie bei den gegenwärtig bekann­ ten Einrichtungen zur Trennung von Suspensionen den Ener­ gieaufwand bedeutend zu verringern, die Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Einrichtung wesentlich herabzuset­ zen, die Bedienung und die Instandhaltung auf ein Mini­ mum zu reduzieren, die Betriebszuverlässigkeit zu er­ höhen und die Qualität der gewonnenen Festteilchen zu ver­ bessern.

Bei der Trennung einer Polyäthylensuspension, in der Wasser als Flüssigphase auftritt, hat die erfindungsge­ mäße Einrichtung mit einer auf das trockene Polyäthylen bezogenen Leistung von 1 t/h folgende Daten: Außendurch­ messer des Gehäuses - 0,3 m; Gehäuselänge (ohne Stutzen) - 0,6 m; Masse der erfindungsgemäßen Einrichtung - ca. 20 kg. Gebläseleistung - bis 1 kW. Feuchtigkeit der Poly­ äthylenfestteilchen am Austritt der erfindungsgemäßen Ein­ richtung beträgt max. 0,1%.

Claims (11)

1. Verfahren zur Trennung einer Suspension in eine Flüssigphase und Festteilchen durch Einführung der Suspension in einen feststehenden perforierten Schuß (1), Einwirkung von Zentrifugalkräften auf die Suspension zum Durchdrücken der Flüssigphase durch den perforierten Schuß (1) und Entfernung der Festteilchen aus dem perforierten Schuß (1), dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Zentrifugalkräfte in den perforierten Schuß (1) ein Gas eingeführt und ihm ein Drall erteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Drall versehene Gas eine Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 50 m/s hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Drall zu versehene Gas in den perforierten Schuß (1) in zwei Strömen eingeführt wird, von welchen der erste eine Temperatur von 0°C bis 40°C und der zweite eine Temperatur über 40°C hat, wobei der zweite Strom stromabwärts bezüglich des ersten Stromes in den perforierten Schuß (1) eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Suspension aus Kristallen eines Stoffes und einer gesättigten Lösung des gleichen Stoffes in der Flüssigphase besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das in den perforierten Schuß (1) eingeführte Gas mit Dampf befeuchtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension vor ihrer Einführung in den perforierten Schuß (1) ein Lösungsmittel zugegeben wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die ein Gehäuse (2) mit einem Stutzen (11) für die Abführung der Flüssigphase und einen im Gehäuse (2) unbeweglich angeordneten und von dessen Wänden beabstandeten perforierten Schuß (1) mit einem Stutzen (5) für die Zuführung der Suspension an einem Ende des perforierten Schusses (1) und mit einem Stutzen (14) für die Abführung der Festteilchen am anderen Ende des perforierten Schusses (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stutzen (9) für die Einführung des Gases in das Innere des perforierten Schusses (1) mit einer Verwirbelungsvorrichtung (17) für das Gas und ein Stutzen (12) für die Abführung des Gases aus dem Gehäuse (2) vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwirbelungsvorrichtung (17) für das Gas in Form von feststehenden Schaufeln ausgebildet ist, die am Austritt eines jeden Stutzens (9) für die Einführung des Gases in das Innere des perforierten Schusses (1) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß außen auf dem perforierten Schuß (1) zwischen diesem und den Wänden des Gehäuses (2) Spiralschaufeln (20) angeordnet und relativ zu demselben in der Drallrichtung des Gases geneigt sind.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) ein zweiter Stutzen (21) für die Abführung des Gases angeordnet ist, der mit dem Hohlraum des perforierten Schusses (1) kommuniziert und der zusammen mit dem ersten Stutzen (12) für die Abführung des Gases mit dem Stutzen (9) für die Einführung des Gases in das Innere des perforierten Schusses (1) über ein Gebläse (24) in Verbindung steht.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (27) für die Zuführung der Suspension senkrecht angeordnet, mit seinem Austrittsende (28) nach oben gerichtet, mit Längsschlitzen (29) versehen und im Bereich der Schlitze (29) von einem Mantel (30) mit einem Stutzen (31) für die Abführung der Flüssigphase umgeben ist und der Stutzen (32) für die Einführung des Gases oberhalb der Längsschlitze (32) des Stutzens (7) für die Zuführung der Suspension liegt.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (34) aus mindestens zwei aufeinanderfolgend angeordneten Sektionen (36, 37) gebildet ist und in dem perforierten Schuß (41) an der Stoßstelle der Sektionen (36, 37) des Gehäuses (34) ein massiver Ringeinsatz (48) angeordnet ist, der sich an den Boden (39) der ersten Sektion (36) des Gehäuses (34) anschließt, in der die Verwirbelungsvorrichtung (49) zur Drallerteilung für den Suspensions- und Gasstrom untergebracht ist, wobei der Stutzen (44) für die Zuführung der Suspension an der Längsachse (35) des perforierten Schusses (41) entlang angeordnet ist und an seinem Austrittsende (44 a) ein konischer Zerteiler (45) installiert ist, der diesem mit seiner Kegelspitze zugewandt ist, und der Stutzen (46) für die Einführung des Gases in der ersten Sektion (36) des Gehäuses (34) oben in Stromrichtung relativ zum Austrittsende (44 a) des Stutzens (44) für die Zuführung der Suspension angeordnet ist und jede Sektion (36, 37) des Gehäuses (34) ihren eigenen Stutzen (50, 51) für die Abführung des Gases und ihren eigenen Stutzen (52, 53) für die Abführung der Flüssigphase hat.