DE3829936A1 - Verfahren zur entfeuchtung eines filterkuchens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfeuchtung eines auf einem Filtermedium anfiltrierten Filterkuchens, wobei an dem Filterkuchen ein Differenzgasdruck herrscht, durch den Flüssig­ keit, die in den Poren des Filterkuchens einen Flüssigkeits­ kolben bildet, aus den Poren des Filterkuchens entfernt wird.

Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt. Bei der Ent­ feuchtung des Filterkuchens spielt folgender physikalischer Grundvorgang eine Rolle: Wenn an einem unter Differenzdruck ent­ standenen Filterkuchen nach der Kuchenbildung der Differenzgas­ druck aufrechterhalten wird, so kommt es zu einer Entfeuchtung des Filterkuchens dadurch, daß die in den Poren des Filterku­ chens vorhandene, frei verschiebliche Flüssigkeitsmenge wie ein Kolben aus einem Zylinder fortschreitend aus den Poren hinausge­ schoben wird. Daher ist in diesem Zusammenhang von einem Flüs­ sigkeitskolben die Rede. Sobald der Flüssigkeitskolben voll­ ständig aus den Poren ausgetreten ist, setzt der Gasdurchfluß spontan ein, nachdem zuvor praktisch kein Gas durch die mit Flüssigkeit gefüllten Poren hindurchgehen konnte. Zunächst er­ folgt ein relativ starker Anstieg des Gasdurchflusses als Funktion der Zeit. Der Gasdurchfluß nähert sich dann asympto­ tisch einem praktisch konstanten Wert.

Derjenige Moment, in welchem der Gasdurchsatz spontan einsetzt, kann auch als Gasdurchbruch bezeichnet werden. Da in den meisten Fällen als Gas für die Entfeuchtung eines Filterkuchens Luft verwendet wird, wird nachfolgend auch einfach vom Luftdurchfluß und/oder vom Luftdurchbruch gesprochen.

Nach dem Gasdurchbruch (Luftdurchbruch) findet zwar eine wei­ tere Entfeuchtung des Filterkuchens statt, dabei entsteht je­ doch ein ganz erheblicher Gasverbrauch. Es muß zur Bereit­ stellung des erforderlichen Gases erhebliche Verdichtungsar­ beit geleistet werden. Dazu ist ein großer wirtschaftlicher Aufwand erforderlich.

Es ist bereits versucht worden, den Gasbedarf dadurch zu re­ duzieren, daß anstatt eines Filtertuchs eine Filtermembran oder eine poröse keramische Platte verwendet wird. Bei beiden Versionen ist die Porenweite des Filtermediums so gering, daß die sich in den Poren ausbildenden Menisken (Trennflächen zwi­ schen Flüssigkeit und Gas) erst bei sehr hohen Differenzdruc­ ken durchbrochen werden. Jedenfalls erfolgt der Durchbruch erst bei einem Druck, der höher als der zur Entwässerung oder Ent­ feuchtung angelegte Differenzdruck ist. Diesen bekannten Ver­ suchen zur Verminderung des Gasbedarfs ist jedoch gemeinsam der Nachteil eigen, daß die feinen Poren der Filtermembran oder der Keramikplatte leicht verstopfen. Da in den meisten Suspensionen, die einer Filtration unterzogen werden sollen, eine größere An­ zahl feiner Partikeln vorhanden ist, insbesondere bei schleim­ artigen und gelartigen Stoffen, haben sich die oben genannten Methoden zur Verminderung des Gasbedarfs in der Praxis nur für ganz bestimmte Anwendungsfälle durchsetzen können.

Für vielfältige Anwendungsfälle besteht ein Bedarf für ein Ver­ fahren zur Verminderung des Gasbedarfs, bei dem Filtertücher mit verhältnismäßig großen Poren verwendet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs näher genannten Art zu schaffen, mit welchem bei gleichbleibend guter Entfeuchtung des Filterkuchens der Gasver­ brauch erheblich reduziert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Gas­ durchfluß durch den Filterkuchen gemessen wird, daß beim Errei­ chen eines vorgebbaren Gasdurchflusses jeweils der Filterkuchen zusammengepreßt wird und daß der Filterkuchen bis zu einer sol­ chen Porosität komprimiert wird daß in den Poren des Filter­ kuchens wieder ein zusammenhängender Flüssigkeitskolben ent­ steht.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß mit dem Zusammenpressen des Filterkuchens bereits begonnen wird, sobald überhaupt ein nennenswerter Gasdurchsatz festgestellt wird.

In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß mit dem Zusammen­ pressen des Filterkuchens begonnen wird, nachdem ein vorge­ gebener Gasdurchsatz festgestellt und eine einstellbare Ver­ zögerungszeit verstrichen ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens sieht vor, daß bei einer wiederholten Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens der Gasdurchsatz, bei dem das Zusammen­ pressen ausgelöst wird, für jeden Wiederholungsfall individuell eingestellt wird.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der auf den Filterku­ chen wirksame Preßdruck in Abhängigkeit von der Filterkuchen- Beschaffenheit zur Erreichung einer vorgebbaren Porosität des Filterkuchens eingestellt wird.

Die Erfindung bedient sich in ihrem Kern der Erkenntnis, daß ein bestimmter Gasdurchfluß zugelassen werden kann, dieser Gasdurch­ fluß zugleich als Signal dafür ausgewertet wird, zu welchem Zeit­ punkt ein Preßdruck auf den teilentfeuchteten Filterkuchen auf­ gebracht wird, um diesen so zu komprimieren, daß die Porosität soweit absinkt, bis wieder ein zusammenhängender Flüssigkeits­ kolben entsteht. Zur Vereinfachung der Vorgehensweise kann beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, daß der Preßdruck dann auf den teilentfeuchteten Filterkuchen aufgebracht wird, wenn nach dem Gasdurchbruch entweder eine gewisse Verzögerungs­ zeit verstrichen ist oder das Filtermedium sich um einen be­ stimmten Drehwinkel weiterbewegt hat. Wenn für das erfin­ dungsgemäße Verfahren ein Gasdurchfluß-Diagramm gezeichnet wird, so unterscheidet sich dieses Diagramm von dem oben zum Stand der Technik beschriebenen Diagramm dadurch, daß der Gas­ durchfluß, nachdem sein spontaner Anstieg begonnen hat, nach einer vorgebbaren Zeit plötzlich wieder auf Null absinkt, während der Verdichtungszeit, in welcher der Filterkuchen komprimiert wird, auf Null bleibt und dann im Anschluß an den Verdichtungsvorgang auch noch solange auf Null bleibt, wie die Flüssigkeitskolbenverschiebung andauert. Es kommt dann wieder zu einem spontanen Anstieg des Gasdurchflusses, wenn gemäß der oben niedergelegten Erläuterung die Flüssigkeit wieder voll­ kommen aus den Poren hinausgedrückt ist, d.h. der Flüssigkeits­ kolben wieder aus den Poren des Filterkuchens hinausgeschoben ist. Bei diesem erneuten spontanen Anstieg des Gasdurchflusses erfolgt der Anstieg weniger steil als zuvor, und die zugehöri­ ge Asymptote, welcher sich der Gasdurchfluß nähert, liegt tie­ fer als die Asymptote desjenigen Gasdurchflusses, der vor der Kuchenverdichtung zu verzeichnen war.

Wenn ein zweiter Verdichtungsschritt ausgelöst wird, sinkt der Gasdurchfluß erneut plötzlich auf Null ab, bleibt wiederum wäh­ rend des Verdichtungsvorganges auf Null und hält sich auch wäh­ rend der dann folgenden weiteren Kolbenverschiebung auf Null. Erst dann, wenn abermals der Flüssigkeitskolben aus den Poren hinausgeschoben ist, beginnt wieder ein spontaner Anstieg des Gasdurchflusses. Dieser Anstieg flacht sich weiter ab und nähert sich auch einer wiederum etwas tiefer liegenden Asympto­ te.

Durch die erfindungsgemäße Verdichtung des Filterkuchens wird die Porendurchmesser-Verteilung im Kuchen immer mehr in den Feinbereich verschoben. Dies bedeutet, daß der Mindestdruck, der zum Herausblasen des Flüssigkeitskolbens aus den Poren er­ forderlich ist, nach jedem Verdichtungsvorgang ansteigt. Daher läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann besonders vor­ teilhaft anwenden, wenn eine relativ hohe Druckdifferenz am Filterkuchen wirksam sein kann.

Weiterhin erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren dann als besonders vorteilhaft, wenn der Gasverbrauch aufgrund der Beschaffenheit des Filterkuchens relativ groß ist.

Die erfindungsgemäße Kuchenverdichtung kann vorteilhafterwei­ se dadurch herbeigeführt werden, daß der Filterkuchen durch Preßrollen oder Preßwalzen zusammengepreßt wird. Vorzugsweise können auf dem Filterkuchen mehrere voneinander getrennte Preßzonen gebildet werden, indem in vorgegebenen Abständen mehrere Preßrollen oder Preßwalzen angeordnet werden.

Es können auch Endlosbänder verwendet werden, die über Rollen geführt sind, und in den Verdichtungszonen an den Filterkuchen angepreßt werden. Es können entweder mehrere Endlosbänder ver­ wendet werden, die jeweils in vorgegebenen Verdichtungszonen wirksam sind, oder es kann ein einziges Band verwendet werden, welches derart über Umlenkwalzen geführt ist, daß das Band zwi­ schen den Verdichtungszonen von dem Filterkuchen abgehoben ist.

Es können spezielle Andruckvorrichtungen dazu verwendet werden, die Rollen oder Walzen und/oder ein über Rollen oder Walzen ge­ führtes Band an den Filterkuchen in vorgegebener Weise anzu­ drücken.

Die Anordnung kann so getroffen werden, daß undurchlässige Bän­ der verwendet werden, die einerseits durch die Bandspannung und andererseits durch Anpreßkräfte der Rollen oder Walzen auf den Kuchen gedrückt werden. Außerdem kann der am Filterdruck herr­ schende Gasdruck auch dazu ausgenutzt werden, ein Band an den Filterkuchen anzudrücken.

Vorzugsweise können auch aufblasbare Rollen oder Walzen verwen­ det werden, welche zwischen festen Rollen oder Walzen angeord­ net werden und welche die Bandspannung erhöhen.

Weiterhin können die aufblasbaren Walzen oder Rollen unmit­ telbar durch feste Walzen oder Rollen zusammengedrückt und auf diese Weise über eine relativ große Kontaktfläche an den Filterkuchen angepreßt werden.

Es ist auch denkbar, aufblasbare Rollen oder Walzen mit Wasser zu füllen, um einen verhältnismäßig großen Flächendruck auf den Filterkuchen aufzubringen.

Es könnte auch eine Matte aus luftdurchlässigen und luftun­ durchlässigen Abschnitten in einem gewissen Winkelbereich an den Filterkuchen angedrückt, mit der Bewegung des Filterkuchens mitgeführt und nach Abschluß des Verdichtungsvorganges vom Filterkuchen abgehoben werden. Diese Matte führt nach dem Ab­ heben vom Filterkuchen eine Reversierbewegung durch, um dann wieder erneut über einen bestimmten Winkelbereich an den Filter­ kuchen angedrückt zu werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich grundsätzlich bei al­ len Typen von Filtern anwenden, insbesondere bei Drehfiltern und besonders einfach bei Trommelfiltern oder Bandfiltern. Bei entsprechender Konstruktion der Andruckwalzen oder Andruchrol­ len ist eine Anwendung bei Scheibenfiltern ebenfalls ohne wei­ teres möglich.

Claims (5)

1. Verfahren zur Entfeuchtung eines auf einem Filtermedium anfiltrierten Filterkuchens, wobei an dem Filterkuchen ein Differenzgasdruck herrscht, durch den Flüssigkeit, die in den Poren des Filterkuchens einen Flüssigkeitskolben bildet, aus den Poren des Filter­ kuchens entfernt wird, dadurch gekennzeichnet,

• (a) daß der Gasdurchfluß durch den Filterkuchen gemessen wird;
• (b) daß beim Erreichen eines vorgebbaren Gasdurchflusses jeweils der Filterkuchen zusammengepreßt wird und
• (c) daß der Filterkuchen bis zu einer solchen Porosität komprimiert wird, daß in den Poren des Filterkuchens wieder ein zusammenhängender Flüssigkeitskolben ent­ steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zusammenpressen des Filterkuchens bereits be­ gonnen wird, sobald überhaupt ein nennenswerter Gasdurch­ satz festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zusammenpressen des Filterkuchens begonnen wird, nachdem ein vorgegebener Gasdurchsatz festgestellt und eine einstellbare Verzögerungszeit verstrichen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wiederholung der Verfahrensschritte (a) bis (c) der Gasdurchsatz, bei dem das Zusammenpressen ausgelöst wird, für jeden Wiederholungsfall individuell eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Filterkuchen wirksame Preßdruck in Ab­ hängigkeit von der Filterkuchen-Beschaffenheit zur Errei­ chung einer vorgebbaren Porosität des Filterkuchens einge­ stellt wird.