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Verfahren zur Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes von viele Kapillarräume
enthaltenden Stoffen Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren
zur Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes von viele Kapillarräume enthaltenden Stoffen
und besonders auf ein Verfahren zum Auspressen von Frischtorf, Kohlenschlamm u.
dgl.
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Es ist bekannt, daß es viele Stoffe gibt, in welchen Wasser oder andere
Flüssigkeiten in ähnlicher Weise festgehalten werden wie das Wasser im Frischtorf;
der Einfachheit halber wird die Erfindung jedoch erklärt werden, indem beschrieben
wird, in welcher Weise Frischtorf in einfacher und ökonomischer Weise vom Wasser
befreit werden kann.
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Der Frischtorf besteht .aus mehr oder weniger verwesten Pflanzenstoffen
und weiter aus W asser. Das im Frischtorf enthaltene Wasser, dessen Menge gewöhnlich
85 bis 94 a/o des Torfgewichts beträgt, ist innerhalb der Wände der früheren Pflanzenzellen
oder in Kapillarräumen eingeschlossen, welche letztere durch Auf- und Gegeneinanderliegen
der Pflanzenzellen entstanden sind, während auch in den sich in der Torfmasse befindenden
Hohlräumen Wasser enthalten ist.
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Es ist bekannt, daß man aus natürlichem Frischtorf durch die einfache
Anwendung von nicht sehr hohen Drucken nur einen kleinen Teil des Wassers entfernen
kann und daß dies außerdem nur dann möglich ist, wenn man diesen Druck während mehrerer
Stunden ausübt. Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, daß das Wasser
in ökonomischer Weise entfernt werden kann, und zwar dadurch, daß in der Masse ein
Zustand herbeigeführt wird, in welchem das in dem Frischtorf eingeschlossene Wasser
sich unter dem Einfluß der im Wasser selbst anwesenden Kräfte nach außen bewegt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes
von vielea Kapillarräume enthaltenden Stoffen ist dadurch gekennzeichnet, daß unter
gleichzeitiger Ausübung eines mechanischen Druckes auf die Masse durch direkte Erhitzung
der Masse an der Flüssigkeitsaustritts$äche mittels heißer Flüssigkeiten oder Gase
und Kühlung des Innern oder eines von beiden. ein Temperaturunterschied zwischen
der Masse und den Ausflußstellen der Flüssigkeit herbeigeführt und aufrechterhalten
oder die Masse bei den Ausflußstellen mit Flüssigkeiten in Berührung gebracht wird,
welche eine größere Affinität für die zu entfernende Flüssigkeit besitzen als das
Material, aus dem diese entfernt werden soll.
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Es wurde nämlich gefunden, daß durch deal Temperaturunterschied zwischen
dem Innern der Masse und den Ausflußstellen der Flüssigkeit bzw. durch die Berührung
mit der Flüssigkeit, die eine größere Affinität für die zu entfernende Flüssigkeit
besitzt, ein Gefälle des tangentiellen Druckes längs der Wände der Kapillaren hervorgerufen
wird, und zwar derart,
daß der tangentielle Druck in der Masse in
der Richtung zur Flüssigkeitsaustrittsfläche kleiner wird.
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Durch die Herabsetzung des tangentiellen Druckes an der Stelle, wo
die Flüssigkeit aus den Kapillaren treten soll, also an den Flüssigkeitsaustrittsflächen,
wird die in den Kapillarräumen enthaltene Flüssigkeit in der Richtung des Gefälles
des tangentiellen Druckes aus den Xapillaren austreten.
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Der Begriff tangentielller Druck ist schon vor etwa 3 o Jahren von
v a n d e r W aal s benutzt. Eine ausführliche Abhandlung über den tangentiellen
Druck findet sich in der Zeitschrift für physikalische Chemie 1927, Heft
i und 2, sowie in The Proceedings of the Koninklijke Academie van Wetenschappen,
Amsterdam, Band 23, Nr. 2, S. i.
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Unter Ausübung eines mechanischen Drukkes in vorliegendem Verfahren
werden diejenigen Preßverfahren verstanden, bei denen der Preßdruck mittels eines
fest-en Körpers, z. B. eines Stempels, auf die Masse ausgeübt wird; ein derartiger
mechanischer Druck kommt z. B. bei Absaugeverfahren nicht in Frage, die somit von
der vorliegenden Erfindung nicht getroffen werden.
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Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man das erforderliche
Druckgefälle herbeiführen, indem man dafür Sorge trägt; daß an der Stelle, an der
man das Wasser aus der Masse fließen lassen will, die Temperatur höher ist als innerhalb
der zu entwässernden Masse und darauf achtet, daß ein passender Temperaturunterschied
nach Möglichkeit aufrechterhalten wird. Die Größe des erhaltenen Gefälles des tangentiellen
Druckes ist von den gewählten Temperaturen abhängig, während die mittlere Temperatur
auch eine Rolle spielt. Mit Hilfe dieses durch Temperaturunterschiede erhaltenen
tangentiellen Druckgefälles kann man bei einer gewissen Preßkraft bei richtiger
Wahl der Temperaturen mehr Wasser aus dem Frischtorf entfernen, als ohne Anwendung
der Erfindung möglich wäre. Zum Aufrechterhalten des gewünschten Temperaturunterschiedes
ist verhältnismäßig wenig Energie erforderlich, so daß in dieser Weise ohne bedeutende
Kosten eine weitgehende Entwässerung erreicht werden kann.
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Erwünschtenfalls kann die Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes durch
das oben beschriebene Verfahren noch durch die an sich bekannte Anwendung eines
elektroendosmotischen oder kataphoretischen Effektes unterstützt werden.
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Wenn man ein Faß, welches eine mit wasserdurchlässigen Öffnungen versehene
Wand hat, mit natürlichem oder noch besser mit fein zerkleinertem Frischtorf füllt,
welcher z. B. eine Temperatur von i o° C hat, und die Entwässerungsfläche z. B.
bis ioo° C erhitzt, indem heißes Wasser oder ein heißes Gas entlang derselben geführt
wird, so wird bei Ausübung eines Druckes auf die Frischtorfmasse unter dem Einfluß
des durch die einseitige Erhitzung entstandenen Gefälles des tangentiellen Druckes
Wasser aus dem Frischtorf hinausfließen. Um den Temperaturunterschied in der Masse
möglichst aufrechtzuerhalten, kann man zu gleicher Zeit das Innere der Masse absichtlich
kühl halten, während man die Masse an den Entwässerungsflächen erhitzt. Des weiteren
kann man die Geschwindigkeit der Entwässerung der Masse vergrößern, indem man gleichzeitig
an mehreren Stellen der Masse Temperaturunterschiede hervorruft. Man kann z. B.
in einem weiten Fasse mit gelochter Wand in einer gewissen Entfernung von der Wand
viele geschlossene Rohre oder Röhrchen anordnen, durch welche man eine kalte Flüssigkeit
fließen läßt, und zu gleicher Zeit die Entwässerungsfläche erhitzen; auch kann man
in einem großen Fasse abwechselnd durchlochte Rohre, durch welche heiße Flüssigkeiten
oder Gase geführt werden, und nichtdurchlochte, gekühlte Rohre anordnen.
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Man kann die Flüssigkeitsaustrittsfläche in verschiedener Weise erhitzen;
es ist gleichgültig, in welcher Weise diese Erhitzung stattfindet. Man kann z. B.
dabei Rauchgase, Dampf, warme Flüssigkeiten, heiße Luft oder andere erhitzte Gase
verwenden, oder man kann die Erhitzung durch Strahlung, durch direkte Flammen oder
durch die Verwendung elektrischer Energie herbeiführen, vorausgesetzt, daß man dafür
sorgt, daß ein passender Temperaturunterschied in der Masse aufrechterhalten bleibt.
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Gemäß der Erfindung kann man die Unterschiede in dem tangentiellen
Druck auch dadurch hervorrufen, daß man die Masse an der Flüssigkeitsaustrittsfläche
mit Flüssigkeiten, welche eine größere Affinität für die zu entfernende Flüssigkeit
haben als die Masse selbst, in Berührung bringt.
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Es sei noch erwähnt, daß eine Verschmerung der Öffnungen der Entwässerungsflächen
nicht aufzutreten braucht, solange die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Druckunterschiede
in tangentieller Richtung nach außen fließt und der jeweils ;ausgeübte äußere Druck
unter einer durch die Konsistenz und die weiteren Eigenschaften der Masse bestimmten
Grenze bleibt.
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Der durch Anwendung des Verfahrens laut der Erfindung erhaltene technische
Fortschritt geht aus dem nachfolgenden Versuch hervor: Man füllt i oo g fein zerkleinerten
Frischtorfes von etwa 9o % Feuchtigkeitsgehalt in ein Faß, dessen Wände mit Schlitzen
versehen sind, und führt die heißen Verbrennungsgase
eines Bunsenbrenners
der durchlochten Wand entlang, bis eine Dampfentwicklung einsetzt. Wenn man nunmehr
unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von etwa i oo° C an der Wasseraustrittsfläche
einen allmählich steigenden .äußeren Druck auf die Masse ausübt, so kann man bis
etwa So o/o des Gesamtgewichtes des,Frischtorfes an Wasser auspressen.