FI78622B

FI78622B - Filtration process and device

Info

Publication number: FI78622B
Application number: FI874914A
Authority: FI
Inventors: Holger Engdahl
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1989-05-31
Also published as: FI874914A0; FI78622C

Abstract

In the process of filtration and in a system for filtration intended especially to separate filter residue from white lye, a filter cake is formed by filling the interstices (52) between the filter surfaces (23) of lamellae (21) mounted next to each other with filter residue, which is deposited on the filter surfaces when pressurized calcium slurry is fed through the filtration system, and white lye is removed through the filter surfaces to the interior of the lamellae. The filter cake is washed by causing a pressurized washer fluid to flow from one lamella to the next through the cake. The drying takes place in a similar way with compressed air.<IMAGE>

Description

7862278622

Suodatusmenetelmä ja -laite Filtreringsförfarande och -anordningFiltration method and apparatus Filtreringsförfarande och -anordning

Esillä olevan keksinnön kohteena on suodatusmenetelmä, jossa suodatettavasta aineesta muodostetaan suodatinkakku vierekkäisten suodatinelementtien suodatuspinnoille puristamalla suodatettavaa ainetta paineella suodatuspintoja vasten ja poistamalla suodosta suodatuspintojen läpi suodatinelementtien sisälle, pestään kakku johtamalla nestettä paineella kakun ja suodatuspinnan läpi ja kuivataan kakku johtamalla kaasua paineella kakun ja suodatuspinnan läpi.The present invention relates to a filtration method in which a filter cake is formed from a filter cake on the filter surfaces of adjacent filter elements by pressing the filter material against the filter surfaces and removing the filtrate through the filter surfaces inside the filter elements, washing the cake by passing liquid through the cake and

Keksinnön kohteena on myös lamellisuodatin, joka käsittää joukon paineastiaan vierekkäin sovitettuja suodatuspinnoille varustettuja lamelleja ja elimet suodatettavan aineen johtamiseksi paineastiaan ja pesunesteen ja kuivatuskaasun johtamiseksi lamelleihin ja suodatteen ja kaasun poistamiseksi niietä.The invention also relates to a lamella filter comprising a plurality of lamellae with filter surfaces arranged side by side in a pressure vessel and means for introducing the substance to be filtered into the pressure vessel and for introducing washing liquid and drying gas into the lamellae and removing the filter and gas therefrom.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite on ensisijaisesti tarkoitettu sovellettavaksi selluloosateollisuuden kaustisointi-prosesseissa valkolipeän ja meesan erottamiseksi, mutta sitä voidaan käyttää myös muissa prosesseissa, joissa lietteestä erotetaan kiintoainetta.The method and apparatus of the invention are primarily intended for use in causticizing processes in the cellulose industry to separate white liquor and lime, but can also be used in other processes in which solids are separated from the slurry.

Kaustisointiprosessiin tuleva viherlipeä muodostuu pääasiassa natriumkarbonaatista. Prosessissa saatetaan viherlipeä reagoimaan poltetun kalkin kanssa, jolloin kalkki reagoi voimakkaasti eksotermisesti lipeässä olevan veden kanssa ja muodostuu sammutettua kalkkia, kalsiumhydroksidia. Tämä reagoi sitten viherlipeässä olevan natriumkarbonaatin kanssa ja muodostuu kalsiumkarbonaattia, meesaa sekä natriumhydroksidia, valkolipeää. Valkolipeä erotetaan kaustisointiproseseista ja käytetään uudelleen sulfaatti- P 669/FIPA18 2 78622 prosessissa massapuuhakkeen keittämiseen, ia meesa erotetaan prosessista ia käytetään uudelleen polttamalla poltetuksi kalkiksi.The green liquor entering the causticization process consists mainly of sodium carbonate. In the process, green liquor is reacted with quicklime, whereupon the lime reacts strongly exothermically with the water in the liquor to form slaked lime, calcium hydroxide. This then reacts with the sodium carbonate in the green liquor to form calcium carbonate, mesh and sodium hydroxide, white liquor. The white liquor is separated from the causticization processes and reused in the sulphate P 669 / FIPA18 2 78622 process for cooking pulpwood chips, and the lime is separated from the process and reused by burning into quicklime.

Meesan ja valkolipeän erottamiseen voidaan käyttää erilaisia menetelmiä. Tavoitteena on, että tuotettavan valkolipeän sakkapitoisuus on mahdollisimman pieni ja poistuvan meesan kuiva-ainepitoisuus mahdollisimman suuri.Various methods can be used to separate honey and white liquor. The aim is to have the lowest possible sludge content of the white liquor produced and the highest possible dry matter content of the outgoing lime.

Tyhjösuodatus on yksi yleisesti käytetty valkolipeän erotusmenetelmä. Tyhjösuodattimeen liittyy kuitenkin haittoja. Sen täytyy toimia korkealla tyhjöllä hyvän pesutehon ja korkean kuiva-ainepitoisuuden saavuttamiseksi. Vaadittava tyhjö asettaa rajan suodoksena saatavan valkolipeän lämpötilalle. (Valkolipeä jäähtyy suodatuksessa jopa 20 °C.)Vacuum filtration is one commonly used method of separating white liquor. However, there are drawbacks to the vacuum filter. It must operate under high vacuum to achieve good washing performance and high dry matter content. The required vacuum sets a limit for the temperature of the white liquor obtained as filtrate. (White liquor cools by filtration up to 20 ° C.)

Korkeamman kuiva-ainepitoisuuden aikaansaamiseksi on ehdotettu käytettäväksi suodattimina pyöriviä kiekko- tai rumpu-suodattimia, jotka toimivat ylipaineen alaisina ja jotka on järjestetty suljettuun systeemiin. Tällainen suodatin on esitetty suomalaisessa patenttihakemuksessa 861792. Suodatin käsittää ainakin yhden suodatinkankaalla ympäröidyn suoda-tinelementin, joka on järjestetty pyörivästi paineastiaan ja joka läpikäy joka kierroksella nestevaiheesta ja kaasuvai-heesta muodostuvan suodatusjakson. Suodattimeen liittyy kuitenkin myös haittoja. Kiintoaineen poistaminen paheellisesta tilasta on hankalaa. Ratkaisu johtaa monimutkaiseen kaavarirakenteeseen, kun tarvitaan useita kaavareita.In order to achieve a higher dry matter content, it has been proposed to use rotary disc or drum filters which operate under overpressure and which are arranged in a closed system. Such a filter is disclosed in Finnish patent application 861792. The filter comprises at least one filter element surrounded by a filter cloth, which is rotatably arranged in a pressure vessel and which passes through each cycle a filtration cycle consisting of a liquid phase and a gas phase. However, there are also disadvantages associated with the filter. Removing solids from a vicious state is tricky. The solution results in a complex scraper structure when multiple scrapers are needed.

Tunnettu on myös painesuodatin, joka käsittää puristimen ylä- ja alapöydän välissä toisiaan vasten puristettavat, vaakasuorat, levymäiset suodatinelementit, joihin suodatettava liete, pesuneste ja kuivatusilma syötetään ylipaineella. Nestettä poistetaan suodatinelementeissä muodostetuista meesakakuists kakkua vasten puristettavan kalvon avu!le.A pressure filter is also known, which comprises horizontal, plate-like filter elements to be pressed against each other between the upper and lower tables of the press, into which the sludge to be filtered, the washing liquid and the drying air are supplied with overpressure. The liquid is removed from the lime cake formed in the filter elements by means of a film to be pressed against the cake.

P 669/FIPA18 78622 3P 669 / FIPA18 78622 3

Suodatinkangas on päätön ja toimii kuljettimena, joka suo-datusjakson päätyttyä ja puristimen ja suodatinelementtien avauduttua poistaa meesakakut puristimen molemmille sivuille. Mainittu painesuodatin on mm. esitetty julkaisussa Tappi Proceedings, 1985 International Chemical Recovery, ss. 319—327. Laitteen epäkohtana on mm. se, että siinä on paljon liikkuvia kuluvia osia. Suodatinpirtojen ympärille muodostuu pitkä tiivistettävä sauma, josta vuodon sattuessa purkautuu kuumaa valkolipeää. Siirtyvän kankaan ohjaus on hankalaa, ja kankaan siirto aiheuttaa hankaavaa kulutusta kankaaseen.The filter cloth is endless and acts as a conveyor which, after the end of the filtration cycle and the opening of the press and the filter elements, removes the lime cakes on both sides of the press. Said pressure filter is e.g. presented in Tappi Proceedings, 1985 International Chemical Recovery, p. 319-327. The disadvantage of the device is e.g. the fact that it has a lot of moving wearing parts. A long sealable seam is formed around the filter streams, from which hot white liquor is released in the event of a leak. Controlling the moving fabric is cumbersome, and moving the fabric causes abrasive wear on the fabric.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada suodatusmenetelmä ja -laite, joka suuressa määrin poistaa edellä mainitut haitat.It is an object of the present invention to provide a filtration method and apparatus which largely eliminates the above-mentioned disadvantages.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että suodatinkakku muodostetaan täyttämällä suodatinelementtien välit ja että pesu sekä kuivaus suoritetaan johtamalla pesuneste ja kuivatuskaasu kakun läpi suodatin-•Γ elementistä toiseen.The method according to the invention is mainly characterized in that the filter cake is formed by filling the gaps between the filter elements and that the washing and drying are performed by passing the washing liquid and drying gas through the cake from one filter element to another.

i · · '· Sopivimmin pesu ja kuivatus suoritetaan johtamalla pesuneste j* ja kuivatuskaasu joka toiseen lamelliin ja poistamalla nes- ,, tettä ja kaasua joka toisesta lamellista ja siten, että *. kunkin pesua ja kuivatusta käsittävän suodatusjakson jälkeen • saatetaan neste ja kaasu virtaamaan suodatinelementistä toiseen päinvastaiseen suuntaan.Preferably, the washing and drying is performed by passing the washing liquid j * and the drying gas to every other lamella and removing the liquid ,, gas and gas from each other lamella and so that *. after each filtration cycle comprising washing and drying, • the liquid and gas are made to flow from the filter element in the opposite direction.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että se käsittää elimet pesunesteen ja kuivatus- kaasun johtamiseksi joka toiseen lamelliin ja poistamiseksi ; vierekkäisestä lamellista.The device according to the invention is mainly characterized in that it comprises means for introducing the washing liquid and the drying gas into every other lamella and removing it; from an adjacent lamella.

Sopivimmin laite muodostuu paineastiaan yläpäästään heilu-vasti ripustetuista lamelleista.Most preferably, the device consists of lamellae suspended from the upper end of the pressure vessel.

P 669/FIPA18 4 78622P 669 / FIPA18 4 78622

Keksinnön mukainen suodatusmenetelmä ja -laite antaa esimerkiksi seuraavia etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna: - yksinkertainen rakenne - vähän liikkuvia osia - pieni koko - helposti luoksepäästävät elementit - kiinteästi asennettu suodatin(kangas)pinta - suodatinpinnan pesu puhtaalla vedellä takaperin joka toisella suodatuksella - lyhyt tiivistettävä sauma pinta-alaan verrattuna - tiivistys tapahtuu sileää metallia vastenThe filtration method and device according to the invention provide, for example, the following advantages over the prior art: - simple structure - few moving parts - small size - easily accessible elements - fixed filter (fabric) surface - washing the filter surface with clean water backwards with every other filtration - short sealable seam surface compared to the field - the sealing takes place against smooth metal

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää kaaviota eräästä prosessista, jossa keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää,Figure 1 shows a diagram of a process in which the device according to the invention can be used,

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen erästä edullista suoritusmuotota kaaviollisena pystyleikkaus-kuvana jaFigure 2 shows a schematic vertical sectional view of a preferred embodiment of the device according to the invention and

Kuvio 3 esittää osakuvan kuvion 2 mukaiseen laitteeseen kuuluvasta suodatinelementistä suuremmassa mittakaavassa.Figure 3 shows a partial view of a filter element belonging to the device according to Figure 2 on a larger scale.

Kuvio 1 kuvaa prosessia, jossa meesa erotetaan valkolipeästä ja pestään. Kaustisointiprosessista tuleva meesaa ja valko-lipeää sisältävä kalkkimaito 1 pumpataan sekoitussäiliöstä 2 johtoa 3 pitkin suodattimeen 4. Ylimääräinen kalkkimaito palautetaan suodattimesta johdon 5 kautta säiliöön 2. Suodattimeen johdetaan pesuvettä paineella johtoa 6 pitkin ja paineilmaa johtoa 7 pitkin. Suodos valkolipeän muodossa poistetaan suodattimesta johtoa 8 pitkin ja heikkolipeän muodossa johtoa 9 pitkin. Erottunut pesty ja kuivatettu meesa 10 poistetaan suodattimesta ja johdetaan uuniin 11 poltettavaksi.Figure 1 illustrates the process of separating the mesa from the white liquor and washing. The lime milk 1 containing lime and white liquor from the causticization process is pumped from the mixing tank 2 via line 3 to the filter 4. The excess lime milk is returned from the filter via line 5 to tank 2. The filter is supplied with pressure water via line 6 and compressed air via line 7. The filtrate in the form of a white liquor is removed from the filter along line 8 and in the form of a weak liquor along line 9. The separated washed and dried lime 10 is removed from the filter and passed to an oven 11 for incineration.

P 669/FIPA18 5 78622P 669 / FIPA18 5 78622

Kuvio 2 esittää suodatinta 4, joka käsittää paineenkestävän astian 20, johon on ripustettu vierekkäin suodatinelement-tejä I-N muodostavia lamelleja 21. Jokainen lamelli muodostuu, kuten kuviosta 3 ilmenee, kahdesta revitetystä kansilevystä 22, jotka on päällystetty suodatinkankaalla 23, paitsi ensimmäisen ja viimeisen suodatinelementin I ja N lamelli, joissa vain sisempi kansilevy on rei'itetty. Kukin lamelli on varustettu kahdella yhteellä 24 ja 25 ilman ja pesuveden johtamiseksi lamelliin sen kansilevyjen väliin sekä suodoksen ja ilman poistamiseksi siitä.Fig. 2 shows a filter 4 comprising a pressure-resistant container 20 on which lamellae 21 forming filter elements IN are suspended side by side. Each lamella consists, as shown in Fig. 3, of two torn cover plates 22 covered with a filter cloth 23, except for the first and last filter elements I. and N lamellae in which only the inner cover plate is perforated. Each lamella is provided with two connections 24 and 25 for introducing air and wash water into the lamella between its cover plates and for removing filtrate and air therefrom.

Suodattimen astia on varustettu yhteillä 26, 27 ja 28 kalk-kimaidon ja ilman johtamiseksi astian sisään sekä kalkki-maidon poistamiseksi siitä.The filter container is provided with common means 26, 27 and 28 for introducing lime milk and air into the container and for removing lime milk therefrom.

Ilman tuloputki 7 on putken 29 avulla kytketty astian yhtee-seen 27 ja runkoputkien 30 ja 31 sekä haaraputkien 32 ja 33 avulla lamellien yhteisiin 25 siten, että lamelleista joka toinen on kytketty samaan runkoputkeen.The air inlet pipe 7 is connected to the vessel connection 27 by means of a pipe 29 and to the joint 25 of the lamellae by means of body pipes 30 and 31 and branch pipes 32 and 33, so that every second of the lamellae is connected to the same body pipe.

Pesuveden tuloputki 6, valkolipeän poistoputki 8 ja laiha-lipeän poistoputki 9 on runkoputkien 34 ja 35 ja haaraputkien 36 ja 37 avulla kytketty lamellien yhteisiin 24 siten, että lamelleista joka toinen kytketään samaan runkoputkeen. Suodattimen toiminnan ohjaamiseksi putkistoon on sovitettu venttiilit 38—48.The wash water inlet pipe 6, the white liquor outlet pipe 8 and the lean liquor outlet pipe 9 are connected to the joint 24 of the lamellae by means of body pipes 34 and 35 and branch pipes 36 and 37, so that every second of the lamellae is connected to the same body pipe. Valves 38-48 are fitted in the piping to control the operation of the filter.

Lamellit on ripustettu niiden yläosassa olevista tapeista 49 niin, että ne voivat heilahtaa molemmille sivuille n. 5°. Astian pohja 50 on sinänsä tunnetulla tavalla kääntyvästi saranoitu ja varustettu helposti avattavalla lukituslaitteel-la niin, että pohja voidaan avata ja kääntää kuviossa 2 pis-tekatkoviivalla esitettyyn asentoon. Pohjaan on kiinnitetty uloke 51, joka estää lamellin I liikkeen vasemmalle pohjan ollessa suljettu.The lamellae are suspended from the pins 49 at their top so that they can swing on both sides by about 5 °. The bottom 50 of the container is pivotally hinged in a manner known per se and is provided with an easily openable locking device so that the bottom can be opened and turned to the position shown by the dotted line in Fig. 2. A protrusion 51 is attached to the base, which prevents the lamella I from moving to the left when the base is closed.

Suodattimeen pumpataan venttiilin 38 kautta kalkkimaitoa, josta valkolipeä suotautuu suodatinelementtejä I-N muodos- P 669/FIPA18 78622 tavien lamellien 21 sisään suodatinkankaan 23 ja kansilevy-jen 22 reikien kautta ja raeesa elementin pintaan suodatinkankaan päälle täyttäen lopulta koko lamellien välisen raon 52. Valkolipeä poistetaan venttiilien 47 ja 48 kautta. Kaikki muut venttiilit pidetään tässä vaiheessa suljettuina.Lime milk is pumped into the filter through the valve 38, from which the white liquor seeps into the lamellae 21 forming the filter elements IN 666 / FIPA18 78622 through the holes in the filter cloth 23 and the cover plates 22 and the grain element surface and 48 through. All other valves are kept closed at this stage.

Suodatinelementtien välin täytyttyä meesalla suljetaan kalk-kimaitoventtiili 38 ja avataan tyhjennysventtiili 39 sekä syrjäytysilmaventtiili 40, jolloin jäljellä oleva kalkki-maito poistuu vaipasta. Kalkkimaidon poistuttua suljetaan tyhjennysventtiili 39.When the gap between the filter elements is filled with lime, the lime milk valve 38 is closed and the drain valve 39 and the displacement air valve 40 are opened, whereby the remaining lime milk leaves the jacket. After the lime milk has drained, close the drain valve 39.

Suodatinelementtien välissä olevan meesakakun esikuivaa-miseksi avataan ilmaventtiili 44 ja suljetaan valkolipeä-venttiili 47, jolloin paineilma kuivattaa meesakakun ilman kulkiessa parittomasta suodinelementistä parilliseen. Esi-kuivauksen jälkeen suljetaan ilmaventtiili 44 ja valko-lipeäventtiili 48. Kakun pesua varten avataan laihalipeä-venttiili 46 ja pesuvesiventtiili 41, jolloin kakun pesu tapahtuu parittomasta suodatinelementistä parilliseen. Pesun jälkeen suljetaan venttiili 41 ja avataan ilmaventtiili 44, jolloin lopullinen kuivaus tapahtuu samalla tavalla kuin esikuivaus edellä. Lopuksi suljetaan ilmaventtiili 44 sekä laihalipeäventtiili 46.To pre-dry the lime cake between the filter elements, the air valve 44 is opened and the white liquor valve 47 is closed, whereby compressed air dries the lime cake as air passes from the odd filter element to the even. After pre-drying, the air valve 44 and the white liquor valve 48 are closed. To wash the cake, the lean liquor valve 46 and the wash water valve 41 are opened, whereby the cake is washed from the odd filter element to the even. After washing, the valve 41 is closed and the air valve 44 is opened, whereby the final drying takes place in the same way as the pre-drying above. Finally, the air valve 44 and the lean liquor valve 46 are closed.

Meesan poistamista varten avataan astian pohja 50 ja ilma-venttiilit 43 ja 44, jolloin ilma työntää uloimman suodatin-elementin I sivulle mahdollistaen meesakakun putoamisen elementtien I ja II välistä. Kun kakku on pudonnut välistä I-II, voi levy liikkua vähän syrjään ja seuraava kakku voi pudota jne.To remove the lime, the bottom 50 of the vessel and the air valves 43 and 44 are opened, whereby the air pushes the outermost filter element I to the side, allowing the lime cake to fall between the elements I and II. When the cake has fallen between I-II, the plate may move a little aside and the next cake may fall, etc.

Meesan poistuttua suljetaan pohja ja aloitetaan kalkkimaidon syöttö kuten edellä, mutta kuivaus ja pesuvaiheet tehdään päinvastaisessa suunnassa kuin edellisellä kerralla, jolloin samalla edellisessä vaiheessa suodatuspintana toiminut suodatinkangas puhdistuu.After the honey has left, the bottom is closed and the supply of lime milk is started as above, but the drying and washing steps are carried out in the opposite direction to the previous time, whereby the filter cloth which served as the filter surface in the previous step is cleaned.

P 669/FIPA18 7 78622P 669 / FIPA18 7 78622

Keksintö ei raioitu edelle» esitettyyn keksinnön edulliseen suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan soveltaa oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnön suojapiirin puitteissa.The invention is not limited to the preferred embodiment of the invention described above, but can be applied within the scope of the invention as defined in the appended claims.

P 669/FIPA18P 669 / FIPA18

Claims

78622

A filtering method, wherein a filter cake is formed from a filter cake on the filter surfaces (22, 23) of adjacent filter elements (21) by pressing the filter medium against the filter surfaces and removing the filtrate through the filter surfaces inside the filter elements, washing the cake by passing liquid gas under pressure through the cake and the filter surface, characterized in that the filter cake is formed by filling the gaps (52) of the filter elements (21) and that washing and drying are performed by passing the washing liquid and drying gas through the cake from one filter element to another.

Filtration method according to claim 1, characterized in that after each filtration cycle comprising washing and drying, the liquid and the gas are caused to flow from the filter element (21) in the opposite direction.

Filtration method according to Claim 1 or 2, characterized in that the washing and drying are carried out by introducing washing liquid and drying gas into every other filter element (21) and removing liquid and gas from every other filter element (21).

A lamellar filter comprising a plurality of lamellae (21) with filter surfaces (22, 23) arranged side by side in a pressure vessel (20) and means (3, 6, 7, 24, 25) for introducing a substance to be filtered into the pressure vessel and a washing liquid and drying gas for the lamellae, and for removing a filter and a gas therefrom, characterized in that it comprises means (32, 33) for supplying the washing liquid and the drying gas to every other lamella (21) and for removing it from the adjacent lamella (21). P 669 / FIPA18 78622

A lamellar filter according to claim 4, characterized in that it comprises means (41, 42, 43, 44) for alternately controlling the flow of liquid and gas by reversing the lamella (21) in one direction.

Lamellar filter according to Claim 3, 4 or 5, characterized in that the lamellae (21) are arranged in a vertical position inside the pressure vessel (20).

Lamella filter according to Claim 6, characterized in that the lamellae (21) are fastened so that they can move relative to one another.

Lamella filter according to Claim 6, characterized in that the lamellae (21) are suspended inside the pressure vessel.

A lamella filter according to claim 8, characterized in that the lamellae (21) are suspended at their upper end so that they can swing to one or both sides. Lamellar filter according to one of Claims 4 to 9, characterized in that its base (50) is openable. 78622