DEM0000308MA - Trommeldruckfilter - Google Patents

Description

Zur Filtration von Trüben und Schlämmen aller Art werden in der Technik Vakuumtrommelfilter benutzt, die entweder mit Zellen oder zellenlos gestaltet sind. Diese Filter versagen jedoch dort, wo es sich darum handelt, leicht flüchtige Lösungsmittel von festen Stoffen zu trennen, da das Vakuum nicht höher als der Partialdruck des Lösungsmittels bei der Arbeitstemperatur gehalten werden und dieser eine Atmosphäre und mehr betragen kann. Aus diesem Grunde haben in zunehmenden Masse Druckfilter und unter diesen Trommeldruckfilter in die einschlägige Industrie Eingang gefunden. Die Durchsatzleistungen sind auf Tommeldruckfiltern infolge des weitaus höheren Wirkdruckes, d.h. der Differenz der Drucke über und unter dem Filtermedium grösser. Der Wirkdruck kann bei einem Vakuumfilter 600 mm Hg in günstigsten Fällen kaum übersteigen, es ist jedoch möglich, ihn bei Druckfiltern auf mehrere Atmosphären, d.h. bis zu 20 atü und mehr ansteigen zu lassen. Ein weiterer Vorteil von Druckfiltern, insbesondere von Trommeldruckfiltern, die bei hoher Leistung einen nur geringen Platzbedarf haben, ist darin zu sehen, dass man die Trennung von verflüssigten Gasen oder anderen niedrig siedenden Flüssigkeiten von festen Rückständen auch bei höherer als Zimmertemperatur durchführen kann, was bei Vakuumfiltern praktisch nicht mehr durchführbar ist, da bei den angestrebten hohen Unterdrucken die absoluten Dampfdrucke des Lösungsmittels zu hoch sind. Hierdurch würde bei diesen der Filtrationswirk- druck vielfach sehr gering oder praktisch gleich null, was sich auf die Leistung des Filters sehr ungünstig auswirkt, bzw. die Filtrationswirkung aufhebt.

Die bekannten Trommeldruckfilter, die mit Ueberdrucken bis zu 20 atü und mehr arbeiten, lassen zwar einen ausreichenden Filtrationswirkungsdruck erzielen, weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Gasdruckverhältnisse im gesamten System schwankend und ungleichmässig sind. Bei einer bekannten Druckdrehfilterkonstruktion wird dem Gasraum des Filters Pressluft von gleichbleibendem Druck zugeführt. Um die Filtertrommel läuft ein endloses Abnahmeband, das den sich bildenden Filterkuchen aufnimmt. Entsprechend der Dicke des Filterkuchens bzw. seiner Gasdurchlässigkeit ändern sich Gasmenge und Gasdruck im Filter, wodurch der Ganz der Filtration ungleichmässig wird. Ausserdem muss bei den bekannten Trommeldruckfilterkonstruktionen leichtflüchtiges Lösungsmittel aus grossen Gasmengen zurückgewonnen werden.

Es wurde nun gefunden, dass man die geschilderten Nachteile dadurch vermeiden kann, dass man das durch das Filter durchgegangene Gas komprimiert und wieder vor das Filter zurückführt. Dadurch gelingt es, Gasdruck- und Mengenverluste praktisch vollständig zu vermeiden. Erfindungsgemäss wird z.B. ein Gaskreislauf aufrecht erhalten, der durch den Druckstutzen des Kompressors, den Gasraum des Filters, den Gasraum unterhalb des Filters die Trockenzone des Filters, der gegebenenfalls eine Spülzone vorgeschaltet werden kann, und den Saugstutzen des Kompressors geht. In vielen Fällen kann es zweckmässig sein, vor den Saugstutzen des Kompressors einen Flüssigkeitsabscheider zu schalten und bzw. oder auch nach dem Druckstutzen des Kompressors einen Flüssigkeitsabscheider einzubauen. Hierbei kann es zweckmässig sein, die Temperaturen im gesamten Gassystem etwa gleichmässig hoch zu halten. Als Druckmittel kann man entweder den Lösemitteldampf allein, falls er einen Dampfdruck von mehreren Atmosphären besitzt, oder auch diesen im Gemisch mit einem oder mehreren Inertgasen benutzen. Man kann auch Luft als Druckmittel verwenden, wenn sich deren Sauerstoffgehalt bei dem Verfahren gemäss der Erfindung nicht im Hinblick auf die zu extrahierenden oder zu fördernden Stoffe störend auswirkt. Durch das Verfahren gemäss der Erfindung wird hierbei ein Verlust an diesen wertvollen Stoffen vermieden.

Auf der Druckseite des Systems kann erfindungsgemäss vor dem Eintritt des Gases in den Gasraum des Filters ein Teil des Gases abgezweigt und in bekannter Weise dazu benutzt werden, um den Filterkuchen von der Filtertrommel abzuheben und das Filtermedium zu reinigen. Dies erfolgt zweckmässig unter einem höheren, als dem im Gasraum herrschenden Druck, zu welchem Zweck vor dem Eintritt des Druckmittels in den Gasraum des Filters z.B. ein Ueberdruckregelventil eingeschaltet werden kann.

Weiter wurde gefunden, dass die Druckverhältnisse im gesamten geschlossenen Gassystem zusätzlich durch Einstellung des Dampfdruckes des Lösungsmittels, d.h. durch geeignete Aenderung der im System eingehaltenen Temperatur geregelt werden können.

In Abb. 1 ist das Schema eines Gasumlaufes, wie dieser gemäss dem Verfahren der Erfindung durchgeführt wird, beispielsweise dargestellt. In diesem Fall wird der Gasstrom von dem Kompressor 1 über einen, dessen Druckseite nachgeschalteten Flüssigkeitsabscheider 2 durch die Leitung 3 in Richtung des Pfeiles durch das Ueberdruckregelventil 4 durch einen Stutzen 9 in den Gasraum 5 des Filters 6 geführt. Das Gas passiert sodann die Trockenzone der Filtertrommel 7 und den Gasraum unterhalb der Filtertrommel und tritt durch den im Steuerkopf 10 eingebauten Stutzen 8 in die Leitung 11 ein und bewegt sich in Pfeilrichtung durch den Flüssigkeitsabscheider 12 wieder zum Kompressor zurück. Das vor dem Ueberdruckregelventil abgezweigte Gas tritt in Pfeilrichtung unter einem höheren als dem im Gasraum 5 herrschenden Druck in den Stutzen 13 des Steuerkopfes 10 ein, passiert bei 14 die Abblase- und Reinigungszone der Filtertrommel, sodass der Filterkuchen abgehoben und das Filtermedium gereinigt wird, und erreicht auf diesem Wege schliesslich den Gasraum 5.

In den Abb. 2-6 bzw. 7-10 sind zwei Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

In den Abb. 2-6 besteht das äussere Druckgefäss eines Trommeldruckfilters aus zwei ruhenden Teilen 23 und 21. Um eine schnelle Zugänglichkeit zum Filtermedium zu erreichen, ist die Glocke 21 nur im Flansch 22 gehalten, es sind keine Anschlüsse daran angebracht. Zur Beobachtung des Filters können Druck-Schaugläser eingebaut werden. Die Glocke liegt auf einem Fahrgestell, damit sie schnell abgezogen werden kann, um die Filtertrommel ganz freizulegen.

In de Stirnseite 23 sind sämtliche Zu- und Ableitungen angebracht: Eintritt 36 des zu filtrierenden Gemisches, Eintritt 37 für das Umlaufgas, Schnecke und Abnehmer 38 für den Filterkuchen, Lager 39 für die Hohlwelle 24 des rotierenden Filters.

Das rotierende Filter ist in mehrere Segmente 26 unterteilt, bei 25 ist das Filtermedium aufgelegt. Die Segmente 26 sind mit der Hohlwelle 24 durch Segmente 27 mit den Segmenten 28 im rotierenden Teil des Steuerkopfes und diese mit den Steueröffnungen 29 verbunden. Ein bestimmtes Segment 26 ist also mit einer bestimmten Oeffnung 29 starr verbunden.

Abb. 6 zeigt den ruhenden Teil des Steuerkopfes. Die Rinnen 30, 32 und 34 gelangen mit den rotierenden Oeffnungen 29 zur Deckung, sie sind durch eine gemeinsame Dichtfläche nach aussen abgeschlossen.

In der Rinne 30 wird das Filtrat aufgenommen und kann durch 31 drucklos oder mit einem beliebigen Druck abgenommen werden.

Zwischen 33 und 37 arbeitet ein Kompressor mit vorgeschaltetem Flüssigkeitsabscheider für die Trocknung und Waschung des Filterkuchens.

Durch den Stutzen 36 wird die zu filtrierende Mischung in das Filter gepumpt und durch automatische Regelung auf einer bestimmten Niveauhöhe 20 gehalten. Ueber diesem Niveau liegt ein regelbarer Gasdruck, der evtl. durch den absoluten Dampfdruck des zu filtrierenden Lösungsmittels geregelt wird. Der Gasdruck kann also von aussen allein durch 37 oder auch zusätzlich durch die Veränderung der Temperatur im Filter automatisch geregelt werden.

Solange die einzelnen Kreissegmente des Filters vollständig unter dem Niveau 20 liegen, sind sie durch die Hohlwelle 24 mit der Rinne 30 des Steuerkopfes und der Austrittsöffnung des Filtrates verbunden. Steht das Filter z.B. unter einem Druck von 2 atü und der Austritt 31 unter einem Druck von 0.0 atü, so ist der wirkende Filtrationsdruck 2 Atm. Der Filtrationswirkdruck lässt sich bei geeigneten Filtraten dadurch erhöhen, dass das Filtrat bei 31 abgesaugt wird. Durch Drehen der Filtertrommel wird eine Filtersegmentfläche nach der anderen unter das Niveau 20 versenkt und herausgehoben. Im Bereich der zu filtrierenden Flüssigkeit sind die Segmente durch den Steuerkopf vom Gasein- und -austritt abgeschlossen. Ist die Filterfläche eines Segmentes vollständig in den Gasraum aufgestiegen, dann ist das Segment mit der Rinne 32 des Steuerkopfes verbunden. Der Kompressor zwischen den Stutzen 33, 35 und 37 saugt man nun den Filterkuchen trocken, der gegebenenfalls durch eine Berieselung mit Waschflüssigkeit in dieser Zone noch gewaschen werden kann.

Bei 33 findet erfindungsgemäss keine freie Gasentspannung statt. Durch den Gasumlauf zwischen 33, 35 und 37 wird ein unveränderliches Gasmengenverhältnis im System aufrechterhalten.

In einer Flüssigkeitsfalle zwischen 33 und dem Kompressor wird das Umlaufgas von der mitgeführten Flüssigkeit befreit.

Die Trocknungsleistung kann mit der Leistung des Kompressors reguliert werden.

Drehen sich die Segmentflächen so weit, dass sie in die tote Zone zwischen den Rinnen 32 und 34 kommen, dann kann der getrocknete Filterkuchen bei 38 mechanisch abgehoben, und in bekannter Weise z.B. mit Schneckenantrieb oder dergl. aus dem Filter befördert werden. Das Filter kann nach dem Abheben des Filterkuchens durch weiteres Durchblasen gereinigt werden. Der Filterkuchen kann aber auch durch Abblasen abgehoben werden, z.B. wird zu diesem Zweck die Filterfläche mit der Rinne 34 verbunden. Zwischen 33 und 35 drückt dann der Kompressor im Umlauf durch das Filtermedium in den Gasraum 5, wobei gleichzeitig die Filterporen wieder gereinigt werden. Es genügt für beide Gasumläufe nur ein Kompressor, der auf seiner Saugseite durch 33 den Filterkuchen trockensaugt und auf der Druckseite durch 35 den Filterkuchen abwirft und das Filter reinigt. Die Druckseite des Kompressors bleibt über ein einstellbares Ventil mit 37 verbunden, um evtl. nur einen Teil des gesamten Gasumlaufes durch 35 in die Reinigungszone zu drücken.

Die Grösse des aus dem ruhenden Teil 43 und dem rotierenden Teil 44 bestehenden Steuerkopfes kann dem Durchmesser der Filtertrommel etwa angepasst werden, man kann aber auch den Steuerkopf grösser als den Durchmesser der Trommel bemessen, wodurch sich allgemein für die Schaltmöglichkeiten sowie im Hinblick auf die für die Fertigung des Steuerkopfes notwendige Präzision Vorteile ergeben können.

Um Undichtigkeiten und eine trockene Reibung des Steuerkopfes zu vermeiden, sind in die Dichtungsflächen 41 Rinnen 40 eingedreht, die mit einer Zuleitung 42 für Filtrat oder ein geeignetes Schmiermittel verbunden sind.

Die in den Abb. 7-10 schematisch und beispielsweise dargestellte zweite Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung unterscheidet sich von der ersten im wesentlichen durch folgendes: sie besitzt keine Hohlwelle, der Steuerkopf ist in das Druckgefäss des Filters eingebaut, und die einzelnen Filterkammern 36 in der rotierenden Filtertrommel 35 stellen nur noch niedrige Ringstücke dar.

Die Glocke 80 des Druckgefässes ist ebenfalls ausfahrbar. In dr Stirnwand 53 sind wie in der ersten Vorrichtung sämtliche Anschlüsse, das Lager 63 für die rotierende Trommel und der ruhende Teil 72 des Steuerkopfes (linker Teil der Abb. 10) eingebaut.

Durch den Stutzen 62 wird das zu verarbeitende Produkt eingedrückt und auf das Niveau 70 eingestellt. Jede Kammer 56 ist direkt mit einer bestimmten Oeffnung 57 starr verbunden, die im rotierenden Teil des Steuerkopfes 73 liegt. Die Oeffnungen 57 können mit den Rinnen 66, 67 und 68 im ruhenden Steuerkopfteil 72 zur Deckung gebracht werden und sind gemeinsam durch die Dichtungsfläche 58 gegen den Druckraum des Filters abgedichtet.

Damit in die Dichtungsfläche 58 keine reibenden Stoffe eingedrückt werden, oder um überhaupt einen Kurzschluss zwischen dem zu verarbeitenden Produkt und dem Filtrat zu vermeiden, sind in die Dichtungsflächen geschlossene Rinnen 64 eingedreht, die mit Zuleitungen 71 verbunden sind. Durch diese wird mit einer Pumpe oder dergl. ein Teil des Filtrates mit einem etwas höheren Druck als im Druckteil des Filters in die Rinnen 64 gedrückt, die der Druckseite des Filters näher liegen, als der Filtratseite. Es wird dadruch vermieden, dass das Rohprodukt sich in die Dichtungsflächen 58 eindrückt.

Sowohl der ruhende Teil 72 als auch der rotierende Teil 73 des Steuerkopfes werden zweckmässig derart bemessen, dass die Austrittsöffnungen 57 und auch die Rinnen 66, 67 und 68 ausreichend gross sind, um die auftretenden Flüssigkeits- oder Gasmengen bewältigen zu können.

Claims (16)

1. Verfahren zum Betrieb von Trommeldruckfiltern, bei denen die zu filtrierende Flüssigkeit durch ein unter Druck stehendes Gas durch ein Filtermedium geführt wird, dadurch gekennzeichnet,dass das Gas in der Trockenzone durch das Filter strömt, komprimiert und erneut als Druckgas verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckstutzen des Kompressors, dem Gasraum über und unter dem Filter, der Trockenzone, der gegebenenfalls eine Spülzone vorgeschaltet werden kann, und dem Saugstutzen des Kompressors ein geschlossener Gasumlauf aufrecht erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor dem Eintritt in den Kompressor und bzw. oder nach dem Austritt aus dem Kompressor über einen Flüssigkeitsabscheider geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Gassystem auf etwa gleichmässigen Temperaturen gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmittel entweder der Lösungsmitteldampf allein oder auch im Gemisch mit einem oder mehreren Gasen benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkuchen durch einen vor einem Ueberdruckventil abgezweigten Gasstrom unter einem höheren als dem im Gasstrom des Filters herrschenden Druck von der Filtertrommel abgehoben und gleichzeitig das Filtermedium gereinigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverhältnisse im Filter zusätzlich durch Aenderung der Temperatur geregelt werden.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet ist und sämtliche Betriebsanschlüsse an einem Teil des Gehäuses vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, gekennzeichnet durch einen Steuerkopf mit einem ruhenden und einem rotierenden Teil mit Kanälen im rotierenden Teil des Steuerkopfes, die mit den Filtersegmenten in Verbindung stehen, und durch rinnenförmige Anschlüsse (30), (32) und (34) im ruhenden Teil des Steuerkopfes, die mit den Oeffnungen (29) der Kanäle im rotierenden Teil des Steuerkopfes nacheinander zur Deckung gelangen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8-9, gekennzeichnet durch eine anschlusslose ausfahrbare Glocke (21 bzw. 80)

11. Vorrichtung nach Anspruch 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkopf ausserhalb des Druckgehäuses auf der Hohlwelle (24) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8-11, gekennzeichnet durch Rinnen (40) und Zuleitungen (42) im ruhenden Teil des Steuerkopfes.

13. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steuerkopf innerhalb des Druckgehäuses des Filters befindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Filterkammern (56), Abläufe (57) und Rinnen (66), (67) und (68) im ruhenden Teil des Steuerkopfes für Abführung des Filtrates bzw. Abführung des Gases aus dem Filter bzw. Zuführung des Abblase- und Reinigungsgases.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, gekennzeichnet durch Rinnen (64) in den dichtenden Flächen des Steuerkopfes und Zuleitungen (71).

16. Vorrichtung gemäss Anspruch 8-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Steuerkopfes etwa gleich dem Durchmesser der Filtertrommel oder grösser als dieser ist.