DE3935952C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines hauptsächlich aus Kieselgur bestehenden Brauerei- Filterhilfsmittels, - mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Kieselgur bezeichnet im Rahmen der Erfindung einen mineralischen Rohstoff (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 1973, 1770), der als Filterhilfsmittel eingesetzt werden kann. Neben den verschiedenen Kieselguren beinhaltet der Filtrationsschlamm, der aus Brauereien entsorgt wird, auch andere Filtrationshilfsmittel in der inerten Trockenmasse. Dazu gehören insbesondere geblähtes Perlite bzw. geblähtes Vermiculite. Der Filtrationsschlamm enthält außerdem die bei der Filtration abgeschiedenen Substanzen. Sie sind hauptsächlich organischer Natur. Die Mengen an Perlite bzw. an Vermiculite belaufen sich üblicherweise auf einige wenige Gewichtsprozente. Sie sorgen in dem Filtrationshilfsmittel für einen qualitativen Ausgleich gegenüber erhöhter Partikelfeinheit durch mechanische Beanspruchungen. Kieselgele, die im Kontaktverfahren mit Kieselgur verwendet werden, können außerdem in dem Filtrationsschlamm enthalten sein. Der anfallende Filtrationsschlamm kann sich daher in seiner Zusammensetzung und auch von Brauerei zu Brauerei unterscheiden. Erfahrungsgemäß fällt, je nach der Betriebspraxis der Brauerei, in der die Filtration stattgefunden hat, ein Filtrationsschlamm an, der hauptsächlich aus Kieselgur besteht. Unter Dispergierung versteht man eine "Auflösung" des Filtrationsschlammes bis zum Primärkorn.

Die bekannten Maßnahmen, von denen die Erfindung ausgeht (Brauwelt 1988, S. 2332-2347), dienen primär dazu, den Filtrationsschlamm für eine problemlose Entsorgung aufzubereiten. Die Gewinnung eines aus Kiegelgur bestehenden Brauerei-Filterhilfsmittels ist im Rahmen der bekannten Maßnahmen angestrebt, jedoch nicht ohne weiteres betriebssicher erreichbar. Man beobachtet im Rahmen der bekannten Regenerationsmaßnahmen eine störende Umwandlung der in der Kieselgur enthaltenden nichtkristallinen Kieselsäure zu kristalliner Kieselsäure, obgleich das Trockengut in nachageschalteten Kühlvorrichtungen gekühlt wird. Im übrigen ist bei der bekannten Anlage die Funktionssicherheit verbesserungsbedürftig. Es zeigen sich Störungen durch Agglomeratbildung und störende Ablagerungen in dem Filteraggregat, über welches das Trocknungsgas abgezogen wird. Besonders ausgeprägt sind diese Störungen bei Einsatz von Filtrationsschlamm unterschiedlicher Provenienz. Die bekannten Maßnahmen verlangen eine sorgfältige Reinigung der Gase, die an die Umgebung abgegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß die Gewinnung eines aus Kieselgur bestehenden Brauerei-Filterhilfsmittels funktionssicher möglich ist, ohne daß störende Veränderungen der Kieselgur in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist zunächst wesentlich, daß die Trocknung des Filtrationsschlammes bei einer niedrigen Trocknungstemperatur durchgeführt wird, bei der die organischen Bestandteile des Filtrationsschlammes nicht verdampfen und dementsprechend das Trocknungsgas nicht belasten können. Der Trocknungsgasstrom wird als Abgasstrom eingesetzt, der bei der Verbrennung der im Filtrationsschlamm enthaltenen organischen Bestandteile entsteht. Dieser Abgasstrom, der nach einer Kühlung als Trocknungsgasstrom eingesetzt wird, führt etwa 20% der nach der Verbrennung der organischen Bestandteile noch vorhandenen Feststoffe mit. Die Tatsache, daß der als Trocknungsgasstrom eingesetzte Heizgasstrom im beachtlichen Maße Feststoffanteile mitführt, wirkt sich überraschenderweise nicht negativ aus. Die im Kreis geführte Feststoffmenge ist konstant. Untersucht man einerseits die Körnungsverteilung in dem aufgegebenen Filtrationsschlamm und andererseits die entsprechende Verteilung der zurückgewonnenen Kieselgur, so wird eine weitgehende Übereinstimmung festgestellt. Im übrigen hat der im Trocknungsgasstrom mitgeführte Feststoffanteil noch den positiven Effekt, daß bei der Trocknung des Filtrationsschlammes keine störenden Konglomerate entstehen oder diese zumindest rasch aufgelöst werden. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner, daß die Verbrennung der organischen Bestandteile in einem Wirbelstromreaktor bei kurzer Verweilzeit des Trocknungsgutes zugeführt wird, und daß das Fertiggut im Anschluß daran auf eine Temperatur unterhalb von 550°C abgeschreckt wird. Diese Abschreckung auf eine Zwischentemperatur, die nicht größer sein darf als 550°C, reicht aus, um eine störende Bildung von kristalliner Kieselsäure zu vermeiden. An die Abschreckkühlung kann sich dann eine Kühlung mit üblicher Kühlgeschwindigkeit anschließen.

Bei Einsatz von Filtrationsschlammen unterschiedlicher Provenienz, die z. B. aus unterschiedlichen Braueinrichtungen oder Brauereien abgezogen werden, können die Filtrationsschlämme durch Mischung auf eine vorbestimmte Zusammensetzung normiert und danach in den Trockengasstrom getrocknet werden.

Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist die Merkmalskombination des Patentanspruchs 3 auf. Diese Anlage kann in weiten Grenzen so gesteuert und geregelt werden, daß die Gewinnung eines Brauerei- Filterhilfsmittels, welches allen Anforderungen genügt, auch dann möglich ist, wenn mit Filtrationsschlamm sehr unterschiedlicher Provenienz und Zusammensetzung als Ausgangsmaterial gearbeitet wird.

Die Einspritzwasserkühlung besitzt zweckmäßigerweise einen ausreichend empfindlichen und schnell reagierenden Regelkreis für die Temperatur des Trocknungsgasstromes. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so zu treffen, daß das Stromtrocknungsaggregat im Bereich vor dem Zyklonaggregat eine Prallumlenkung aufweist, an der Agglomerate durch Prall zerkleinert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anlage mit Fließ­ bild,

Fig. 2 in dem vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1 Einzelheiten der Hochtemperaturbe­ handlungskammer,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2.

Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage ist für die Gewinnung eines aus Kieselgur bestehenden Brauerei-Filterhilfsmittels aus dem bei Brauereien anfallenden mechanisch entwässerten Filtrationsschlamm bestimmt. Der Filtrationsschlamm besteht aus Kieselgur einer vorgegebenen Kornverteilung, den bei der Filtration abgeschiedenen Substanzen und ggf. geblähtem Perlite oder Vermiculite beziehungsweise Kieselgelen.

In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Anlage zunächst aus einer Aufgabeeinrichtung 1 für den aufzugebenden Fil­ trationsschlamm. Das ist im Schema der Fig. 1 links erkenn­ bar. Es versteht sich, daß die Anordnung so getroffen ist, daß über Förderschnecken 2 oder andere Förderer der aufzu­ gebende Filtrationsschlamm hinreichend feinteilig in das Stromtrocknungsaggregat 3 eingeführt wird. Dieses arbeitet mit einem von unten nach oben strömenden Trocknungsgas­ strom, dessen Strömungsgeschwindigkeit groß genug ist, um den feinteilig aufgegebenen Filtrationsschlamm mitzuführen. Zum grundsätzlichen Aufbau der Anlage gehören fernerhin ein Zyklonaggregat 4 und ein Feststoffilter 5. Beide gemeinsam bilden ein Abscheideaggregat 4, 5 für die Abscheidung des körnigen Trockengutes. Das Trocknungsgas wird danach als Ab­ gas über einen Wärmetauscher 6 geführt, der der Aufheizung der in die Anlage einzuführenden Frischluft dient, und kann nach entsprechender Reinigung in die Atmosphäre entlassen werden.

Von besonderer Bedeutung für die erfindungsgemäße Anlage ist die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 für die Behandlung des Trockengutes in einem Behandlungsgasstrom. Ein Heißgas­ zyklonaggregat 8 für die Abscheidung des behandelten Gutes aus dem Behandlungsgasstrom ist nachgeschaltet. Im übrigen ist eine Kühleinrichtung 9 für das abgeschiedene, behandelte Gut vorgesehen. Die Einrichtungen bzw. Aggregate sind in der beschriebenen Reihenfolge in das Verfahren so eingebunden, wie es das Fließschema mit den eingetragenen Pfeilen ver­ deutlicht. Auch die im Rahmen der Erfindung wesentlichen Temperaturbereiche und Temperaturen wurden in das Fließ­ schema eingetragen. Insoweit bedarf das Fließschema im ein­ zelnen nicht der Beschreibung. Das behandelte Gut ist ohne weiteres als Brauerei-Filterhilfsmittel einsetzbar.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 bis 3 ent­ nimmt man, daß die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 als Wirbelstromreaktor ausgeführt ist, der einen vertikalen Reaktionsraum 10 mit kreisförmigem Querschnitt, eine koaxial unter dem Reaktionsraum 10 angeordnete Draller­ zeugungseinrichtung 11 für die Einführung des Behandlungs­ gasstromes und eine koaxial über der Reaktionskammer 10 angeordnete und in die Reaktionskammer 10 hineinragende Ein­ führungslanze 12 für das Trockengut aufweist. Der Hochtem­ peraturbehandlungskammer 7 ist ein Behandlungsgaserzeuger 13 vorgeschaltet. Der Behandlungsgaserzeuger 13 besitzt eine Brennkammer 14, eine Einrichtung 15 für die Zuführung von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen, eine Einrich­ tung 16 für eine Druckluftzuführung und eine Einrichtung 17 für eine Frischluftzuführung. Der Behandlungsgaserzeuger 13 ist so ausgelegt, daß ein Behandlungsgasstrom ausreichender Strömungsenergie mit ausreichender Temperatur und aus­ reichendem Sauerstoffgehalt zur Verbrennung der organischen Bestandteile in die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 ein­ tritt. Das Heißgaszyklonaggregat besitzt eine Auskleidung 18 aus feuerfester Keramik. Es ist für eine Feststoffab­ scheidung von etwa 80% eingerichtet. Dem Heißgaszyklon­ aggregat ist eine Abschreckkühleinrichtung 19 für die ab­ geschiedenen Feststoffe nachgeschaltet. Diese ist zwischen dem Heißgaszyklonaggregat 8 und der schon beschriebenen Kühleinrichtung 9 angeordnet. Der Heißgasabzug des Heiß­ gaszyklonaggregates 8 ist über ein Überführungsleitungs­ system 20 an das Stromtrocknungsaggregat 3 angeschlossen. Das aus dem Heißgaszyklonaggregat abgehende Heißgas mit seinem Feststoffanteil von etwa 20% ist als Trocknungsgas­ strom in das Stromtrocknungsaggregat 3 einführbar. Dabei sind jedoch besondere Maßnahmen verwirklicht. Die Anordnung ist nämlich so getroffen, daß das Überführungsleitungssystem 20 eine mit einer Prozeßsteuereinrichtung 21 zusammenwirken­ de Einspritz-Wasserkühlung 22 besitzt, mit der die Tempe­ ratur des Trocknungsgasstromes auf eine Einführungstempera­ tur einstellbar ist, die niedrig genug ist, um eine Ver­ dampfung der im Filterschlamm mitgeführten organischen Be­ standteile im Stromtrocknungsaggregat 13 zu verhindern.

Aus den Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß die Hochtemperatur­ behandlungskammer 7 einen im Vertikalschnitt birnenförmigen Reaktionsraum 10 sowie eine Drallerzeugungseinrichtung 11 und einen Gasaustritt 23 mit demgegenüber reduziertem Quer­ schnitt aufweist. Die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 ist für eine in das Fließschema eingetragene Behandlungstempera­ tur eingerichtet. Der Behandlungsgasstrom tritt mit einer Temperatur von etwa 600°C, jedenfalls aber mit einer Tempe­ ratur, die oberhalb der Zündtemperatur der zu verbrennenden, organische Bestandteile liegt, in die Hochtemperaturbe­ handlungskammer 7 ein. Nach bevorzugter Ausführung der Er­ findung wird die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 mit Unterdruck betrieben. Sie kann auch als konische Kammer ge­ staltet sein, wie es in der Fig. 1 dargestellt wurde.

Die schon erwähnte Abschreckkühlvorichtung 19 ist als wassergekühlte Schurre oder Wendel ausgerüstet. Es versteht sich, daß die Einspritzwasserkühlung 22 einem Regelkreis für die Temperatur des Trocknungsgases angehört. Im oberen Teil des Stromtrocknungsaggregates erkennt man vor dem Zyklon­ aggregat 4 eine Prallumlenkung 24, in der eine Agglome­ ratzerstörung durch Prallzerkleinerung stattfinden kann. Das hier aus dem Trocknungsgasstrom ausfallende Gut gelangt über die eingezeichnete Leitung 25 zur Aufgabeeinrichtung 1 zu­ rück. Das aus dem Zyklonaggregat 4 abgeschiedene Trockengut sowie das aus dem Feststoffilter 5 abgeschiedene Trocken­ gut werden über die in der Fig. 1 dargestellten Förderein­ richtungen 26 in die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 ein­ geführt. Ein Teilstrom kann auch zur Aufgabeeinrichtung 1 zurückgeführt werden.

Die Hochtemperaturbehandlungskammer 7, die auch Drallstrom­ reaktor bezeichnet wird, ist zweckmäßigerweise im oberen Teil mit einer (nicht gezeichneten) Einrichtung versehen, die es erlaubt, Gasstromstöße mehr oder weniger tangential in Wandnähe in die Hochtemperaturbehandlungskammer 7 gleich­ sam einzuschießen. Auf diese Weise wird eine Abreinigung der Wand der Hochtemperaturbehandlungskammer 7 erreicht und insoweit die Betriebssicherheit erhöht. In der Wand des Heißgaszyklons 8 können Störungselemente angeordnet sein, die ebenfalls nicht gezeichnet wurden. Störungselemente können auch in der Mittelachse des Heißgaszyklons 8 und so angeordnet sein, daß sie von der Drallströmung in eine statistischen Gesetzen gehorchende oder in eine schwingende Bewegung versetzt werden. Die Störungselemente dienen dazu, sicherzustellen, daß ein ausreichender Feststoffanteil mit dem Trocknungsgasstrom in das Stromtrocknungsaggregat 3 eingeführt wird. Auch werden ein störungsfreier Material­ fluß in dem Heißgaszyklon 8 und damit eine schnelle Erst-Abkühlung gefördert.

Claims (5)

1. Verfahren zur Gewinnung eines hauptsächlich aus Kieselgur bestehenden Brauerei-Filterhilfsmittels aus dem bei Brauereien anfallenden, mechanisch entwässerten Filtrationsschlamm, der Kieselgur einer vorgegebenen Kornverteilung und organische Bestandteile enthält, - bei dem
der Filtrationsschlamm in einem Trocknungsgasstrom getrocknet und zu einem körnigen Trockengut dispergiert wird,
das Trockengut in einem Zyklonaggregat und einem nachgeschalteten Feststoffilter aus dem Trocknungsgasstrom abgetrennt, mit einem heißen Behandlungsgasstrom beaufschlagt und anschließend in einem Heißgaszyklonaggregat aus dem Behandlungsgasstrom abgeschieden wird,
wobei die organischen Bestandteile des Trockengutes in dem Behandlungsgasstrom durch Verbrennung beseitigt werden und wobei das aus dem Behandlungsgasstrom abgeschiedene heiße Trockengut sofort abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockengut und der Behandlungsgasstrom in einem Wirbelstromreaktor in Kontakt gebracht werden, welcher einen vertikalen Reaktionsraum mit kreisförmigem Querschnitt, eine koaxial unter dem Reaktionsraum angeordnete Drallerzeugungseinrichtung für die Einführung des Behandlungsgasstromes und eine koaxial über der Reaktionskammer angeordnete und in diese hineinragende Einführungslanze für das Trockengut aufweist, wobei das Behandlungsgas mit einer oberhalb der Zündtemperatur der zu verbrennenden organischen Bestandteile liegenden Temperatur von etwa 600°C in den Wirbelstromreaktor eintritt und wobei die mittlere Verweilzeit des Trockengutes in dem Wirbelstromreaktor kleiner ist als die Reaktionszeit für die Umwandlung der nichtkristallinen Kieselsäure in kristalline Kieselsäure,
daß etwa 80% der Feststoffe, die von dem aus dem Wirbelstromreaktor austretenden Heißgas mitgeführt werden, in dem Heißgaszyklonabscheider abgetrennt, in einer Abschreckkühleinrichtung von einer Austrittstemperatur aus dem Heißgaszyklonabscheider von etwa 800°C auf eine Temperatur unterhalb von 550°C abgeschreckt und schließlich in einer Kühleinrichtung weiter abgekühlt werden und
daß das aus dem Heißgaszyklonaggregat abgezogene Heißgas durch Einspritzen von Wasser gekühlt und anschließend mit seinem Restfeststoffgehalt von etwa 20% als Trocknungsgasstrom zur Trocknung des Filtrationsschlammes eingesetzt wird, wobei in dem Trocknungsgasstrom eine Einführungstemperatur eingestellt wird, die niedrig genug ist, um eine Verdampfung der im Filtrationsschlamm mitgeführten Bestandteile im Trocknungsgasstrom zu verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei Einsatz von Filtrationsschlämmen unterschiedlicher Provenienz, die zum Beispiel aus unterschiedlichen Braueinrichtungen oder Brauereien abgezogen werden, die Filtrationsschlämme durch Mischung auf eine vorbestimmte Zusammensetzung normiert und danach in dem Trocknungsgasstrom getrocknet werden.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, - mit
einer Aufgabeeinrichtung für den ausreichend feiner Verteilung aufzugebenden Filtrationsschlamm,
einem Stromtrocknungsaggregat für die Trocknung und Dispergierung des aufgegebenen Filtrationsschlammes in einem Trocknungsgasstrom,
einem aus einem Zyklonaggregat und einem Feststoffilter bestehenden Abscheideaggregat für die Abscheidung des körnigen Trockengutes,
einer Hochtemperaturbehandlungskammer für die Behandlung des Trockengutes in einem Behandlungsgasstrom,
einem Heißgaszyklonaggregat für die Abscheidung des Trockengutes aus dem Behandlungsgasstrom und
einer Kühleinrichtung für das abgeschiedene behandelte Gut,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlungskammer (7) als Wirbelstromreaktor ausgeführt ist, der einen im Vertikalschnitt birnenförmigen Reaktionsraum (10) mit kreisförmigem Querschnitt, eine koaxial unter dem Reaktionsraum angeordnete Drallerzeugungseinrichtung (11) für die Einführung des Behandlungsgasstromes, eionen Gasaustritt (23) am oberen Teil des Reaktionsraumes (10) und eine koaxial über der Reaktionskammer (10) angeordnete und in diese hineinragende Einführungslanze (12) für das Trockengut aufweist, wobei die Drallerzeugungseinrichtung (11) und der Gasaustritt (23) einen gegenüber dem Reaktionsraum (10) reduzierten Querschnitt besitzen, daß der Hochtemperaturbehandlungskammer (7) ein Behandlungsgaserzeuger (13) vorgeschaltet ist, der eine Brennkammer (14), eine Einrichtung (15) für die Zuführung von flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen, eine Einrichtung (16) für eine Druckluftzuführung und eine Einrichtung (17) für eine Frischluftzuführung aufweist, daß das Heißgaszyklonaggregat (8) mit einer Auskleidung (18) aus feuerfester Keramik versehen und für eine Feststoffabscheidung von etwa 80% eingerichtet ist, daß zwischen dem Heißgaszyklonaggregat (8) und der Kühleinrichtung (9) eine Abschreckkühleinrichtung mit wassergekühlter Schurre oder Wendel angeordnet ist, daß der Heißgasabzug des Heißgaszyklonaggregates (8) über ein Überführungsleitungssystem (20) an das Stromtrocknungsaggregat (3) angeschlossen und das aus dem Heißgaszyklonaggregat (88) abgehende Heißgas mit seinem Restfeststoffanteil von etwa 20% als Trocknungsgasstrom in das Stromtrocknungsaggregat (3) einführbar ist, und daß das Überführungsleitungssystem (20) eine mit einer Prozeßsteuereinrichtung (21) zusammenwirkende Einspritz-Wasserkühlung (22) aufweist, mit der die Rückführungstemperatur des Heißgasstromes so einstellbar ist, daß keine Verdampfung der im Filtrationsschlamm mitgeführten Bestandteile im Stromtrocknungsaggregat (3) auftritt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzwasserkühlung (22) einen Regelkreis für die Temperatur des Trocknungsgasstromes aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtrocknungsaggregat im Bereich vor dem Zyklonaggregat (4) eine Prallumlenkung (5) zur Agglomeratzerstörung aufweist.