DE3926434C2 - Filtrier- und Trocknungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtrier- und Trocknungsverfahren, wobei auf die Oberseite eines horizontal vorwärtsbewegten Filtertuches eine zu filternde Suspension oder ein Schlamm aufgetragen und an die Unterseite des Filtertuchs ein die Suspension oder den Schlamm entwässerndes Vakuum angelegt wird, um auf diese Weise einen Filterkuchen zu erzeugen.

Bei derartigen, allgemein bekannten Verfahren wird auf einem Filtertuch ein Filter­ kuchen gebildet, indem einer Seite des Tuches eine Suspension oder ein Schlamm zugeführt und an der anderen Seite des Tuches ein Unterdruck angelegt wird, um Flüssigkeit aus der Suspension oder dem Schlamm zu entfernen. Solche Verfahren werden als Entwässerungsverfahren bezeichnet, obwohl andere Flüssigkeitsbe­ standteile und gelöste Substanzen ebenfalls bei der Durchführung dieser Verfahren entfernt werden können. Auch ist durch die Bezeichnung "Filtertuch", wie sie hier verwendet wird, nicht nur Textilgewebe, sondern auch jedes geeignete oder im Handel erhältliche Material für Filterzwecke ebenso gemeint.

Zur Durchführung von Filtrierverfahren sind zahlreiche Vorrichtungsarten, wie z. B. Trommeldrehfilter, Scheibendrehfilter, Horizontalbandfilter und viele andere, bekannt.

Da eine durch Vakuum induzierte Entwässerung keine vollständige Entfernung von Feuchtigkeit aus dem Filterkuchen bewirken kann, ist es oft erforderlich, auf die Filtrierbehandlung eine thermische Trocknungsbehandlung folgen zu lassen. Dies sollte idealerweise in derselben Einrichtung erfolgen, um zu vermeiden, daß das Filtrat durch Manipulationen von einer Apparatur in eine andere Apparatur bewegt werden muß. Das ist jedoch insbesondere bei kontinuierlich arbeitenden Filtrier­ einrichtungen gewöhnlich unmöglich zu erreichen, da das Filtertuch und/oder der Filterkuchen wärmeempfindlich sind, so daß Trockungstemperaturen niemals 80 oder 90°C übersteigen dürfen, nicht einmal während einer Betriebsstörung. Bei zulässigen Temperaturen ist die Gesamttrocknungszeit gegenüber der Filtrierzeit zu lang, es sei denn, daß die Einrichtung sehr lang gebaut wird, was besonders kostenaufwendig ist. In dieser Hinsicht liegen typische Filtrierzeiten bei kontinuier­ lich arbeitenden Einrichtungen in der Größenordnung von zwei bis drei Minuten, wohingegen Trocknungszeiten bei solchen Temperaturen oft in der Größenordnung von zwanzig bis dreißig Minuten liegen.

Eine weitere Schwierigkeit beim Trocknen des gefilterten Produkts in situ besteht darin, daß nach dem Trocknen der Filterkuchen die Neigung hat, eine harte Kruste zu bilden, die den Trocknungsprozeß hemmt und das getrocknete Produkt schwer entfernbar macht.

In der älteren DE 38 26 273 A1 ist eine Filtriervorrichtung beschrieben, die ein Filtertuch umfaßt, auf das eine zu filtrierende Suspension oder ein Schlamm aufzubringen ist. Die Vorrichtung umfaßt Mittel zur Vorwärtsbewegung des Filter­ tuchs und Vakuummittel, die durch Ansaugung durch das Filtertuch zuerst Flüssig­ keit aus der Suspension oder dem Schlamm entfernen, so daß ein Filterkuchen darauf gebildet wird. Danach wird ein Druck auf den Filterkuchen ausgeübt und durch Mikrowellenstrahlung Feuchtigkeit aus dem Filterkuchen verdampft und der Kuchen getrocknet.

Aus der DE 36 30 567 A1 ist ein Zyklon-Druckfilter bekannt, bei dem zur Erwär­ mung der Kapillarflüssigkeit im Filterkuchen gleichfalls Mikrowellen zur Anwendung kommen.

Aus der DE 32 45 231 A1 ist eine Vorrichtung zum Entwässern von feinkörnigem Schlamm bekannt, wobei die Trocknung durch Luftstrahlen erfolgt.

Gemäß der GB-PS 13 53 487 ist es wiederum bekannt, einer mechanischen Trocknungsstufe eine Trocknung mittels Mikrowellenstrahlung nachzuschalten.

Schließlich offenbart die US-PS 46 40 020 ein Verfahren und eine Vorrichtung, wobei die zu trocknenden Produkte in einem geschlossenen Behälter einer Mikro­ wellenstrahlung ausgesetzt werden.

Mikrowellen haben die Eigenschaft, richtungsmäßig erheblich zu streuen. Deshalb erfordern sie komplizierte Reflektoren, um sicherzustellen, daß genügend Strahlen überhaupt in die Richtung des Filterkuchens gelenkt werden. Ebenso wie ein im häuslichen Gebrauch üblicher Mikrowellenofen lassen industrielle Mikrowellen­ trockentunnel wesentliche Bereiche unbeheizt.

Die Streueigenschaft von Mikrowellen macht es extrem schwierig zu verhindern, daß bei einem kontinuierlichen Prozeß, bei dem ein umlaufendes Transportband zur Aufnahme des Filterkuchens verwendet wird, Mikrowellen entweichen. Im Hinblick auf diese Gefahr und die Gesundheitsschädlichkeit von Mikrowellen sind entspre­ chend aufwendige Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, die sich bei dem eingangs beschriebenen Verfahren praktisch nicht verwirklichen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebe­ nen Art so weiterzuentwickeln, daß sich für den Filterkuchen kurze Trocknungs­ zeiten bei kontinuierlich arbeitenden Vakuumfiltern erzielen lassen, ohne daß die Gefahr besteht, kritische Temperaturgrenzen zu überschreiten.

Ausgehend von einem Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs genann­ ten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Hilfe der den Filterkuchen unter Teilvakuum haltenden luftundurchlässigen Folie läßt sich die im Filterkuchen noch enthaltene Flüssigkeit deutlich unterhalb ihres normalen Siedepunktes verdampfen. Durch die Anwendung des Vakuums kann die Wasserverdampfung bereits bei einer Temperatur von 70°C, gegenüber 100°C bei atmosphärischem Druck, herbeigeführt werden. Damit läßt sich das Trocknen des Filterkuchens unterhalb jeder kritischen Temperatur bewerkstelligen, die das Pro­ dukt schädigen könnte.

Im Gegensatz zu Mikrowellen wirken sich Hochfrequenzwellen zwischen zwei Elektroden aus, nämlich der Emitter-Elektrode und der Receiver-Elektrode. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit der Filterkuchen auf dem Transportband mit diesem durch einen Spalt zwischen den beiden Elektroden hindurchgeführt werden. Durch Einstellung der Emitter-Elektrode und Optimierung der Position beider Elektroden können die Hochfrequenzwellen ausschließlich den Filterkuchen durchdringen, ohne in unerwünschter Weise zu streuen. Bekanntlich ist die Ab­ schirmung von Hochfrequenzwellen, im Gegensatz zu Mikrowellen, mit einfacheren Mitteln zu bewerkstelligen, zumal die Hochfrequenzwellen nicht wesentlich au­ ßerhalb der Richtung zwischen den beiden Elektroden streuen. Jedenfalls reicht bereits ein grober Metallkäfig aus, um zu verhindern, daß Hochfrequenzwellen auf Bedienungspersonal einwirken.

Wie durch Versuche bestätigt werden konnte, ist der Gesamteffekt, der dadurch erreichbar ist, daß Hochfrequenzwellen in Kombination mit einem unter Vakuum gehaltenen Filterkuchen beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen, überraschend gut. Es wird angenommen, daß dabei eine spontane Viskositätsverringerung der Restfeuchtigkeit im Filterkuchen stattfindet, die als Resultat der Hochfrequenzerhitzung anzusehen ist und zu einer wesentlichen weiteren mechanischen Entwässerung beiträgt. Zusätzlich scheinen dabei auch die bei anderen Aufheizarten unerhitzt bleibenden unteren Filterkuchenschichten durch die mittels Vakuum abgezogene Hitze aufgeheizt zu werden. Diese Effizienz kann dabei im Vergleich zu einer konventionellen Verdampfung 100% erreichen.

Da bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Trockenzeit von ähn­ licher Dauer ist wie die Zeit, die für das Durchführen der vorhergehenden Filtration erforderlich ist, kann eine kontinuierlich betriebene Vorrichtung verwendet werden, ohne daß diese außerordentlich groß sein muß, um die Trockenphase unterzubrin­ gen. Es wird daher möglich, Filtrations- und Trocknungsvorgänge in der gleichen Einrichtung wirtschaftlich vorteilhaft zu kombinieren.

Claims (1)

1. Filtrier- und Trocknungsverfahren, wobei auf die Oberseite eines horizontal vorwärts­ bewegten Filtertuches eine zu filternde Suspension oder ein Schlamm aufgetragen und an die Unterseite des Filtertuchs ein die Suspension oder den Schlamm entwässerndes Vaku­ um angelegt wird, um auf diese Weise einen Filterkuchen zu erzeugen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß gegen den Filterkuchen eine diesen abdeckende luftundurchlässige Folie gepreßt wird und in diesem Zustand der Filterkuchen einer Hochfrequenzstrahlung ausgesetzt wird.