JPH03270750A - フイルタ式遠心分離機を運転する方法とそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、濾過周期を繰返しながら遠心分離機を運転す
るための方法であって、 各々の周期が、一回または複数回の懸濁液の遠心分離ド
ラムへの充填過程、懸濁液を固体成分と液体とに分離す
る分離過程、さらに続く固体成分の振り切り乾燥過程、
該振り切り乾燥過程後に残留する固定成分の掻き取り過
程、また場合によっては振り切り乾燥過程以前に固体成
分の洗浄過程を包括するものであり、 遠心分離ドラム中の充填高さ水位および固体成分への液
体自由表面の浸入時点を測定する、フィルタ式遠心分離
機を運転するための方法と、該方法を実施するための装
置とに関する。

［従来技術］ 懸濁液を固体成分と液体成分とに分離する際に望まれる
ことは、最大の仕事率を得ながらも、残留する固体成分
中すなわち、いわゆる濾過ケーク中に所定の残余湿度を
保つことである。

供給するｌｌ！濁液の固体濃度が不安定なので、遠心分
離ドラム中には異った厚さのケークが形成される。遠心
分離機の充填室を溢れさせないためには、遠心分離機内
において最大許容充填水位に達したらただちに、供給側
の充填バルブを閉鎖して充填を停止しなければならない
。

濾過運転中は、回転中のドラムの水位は濾過特性に相応
する速度で減少する。ドラム内の濾過ケークが一定の高
さに達するよう、充填水位制御装置によって充填水位を
監視しながらドラム内の最大充填水位まで懸濁液は一回
、あるいは数回にわたり追加充填される。さらにドラム
中の濾過液の表面状況の変化を把握するセンサを用い、
液体表面が濾過ケーク中に浸入する時点を確認すること
もできる。上記センサは例えば、ドイツ連邦共和国特許
公開第３７２６２２７号明細書により公知である。

上記方法によっては確かに、遠心分離機の運転を結果に
関連して制御し、濾過液体の全体が濾過ケーク中に浸入
した直後、または濾過過程に後続する、洗浄あるいは振
り切り乾燥過程を開始した時点で始めて追加給液を行え
るようにすることが可能である。しかし他方では、ドラ
ム中の濾過特性が、例えば、濾過ケーク中の固体粒子の
大きさの差異、濾過ケークの厚さの差異、懸濁液の組成
の相違、ドラム中に濾過ケークの掻き取り後に残留する
底層の特性の変化等により一定でないという問題がある
。このような不安定要素は通常では信頼して把握するこ
とができないので、センサにより開始される過程を前も
って設定した周期時間にわたって維持することはできな
い。

上記濾過周期を制御するための周期時間は、経験による
数値に従って選択される。そして洗浄開始が早すぎたり
、または回転中の濾過ケークが掻き取り時にまだ湿りす
ぎていたりすることを防止するためには、手動で前もっ
て設定する周期時間が、その時その時の濾過ケークから
必要とされる時間よりも長めに選択される。このような
個々の周期時間の不経済な延長により、総じてはフィル
タ式遠心分離機の効率が激減し、一回ごとの濾過充填量
における残留湿度の変動が生じる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術に対して、本発明は、個々の周期時間を
濾過条件が変動するにもかかわらず小さくし、−様な洗
浄程度と、低く一定の最終残留湿度とを得たうえで、フ
ィルタ式遠心分離機の仕事率を著しく向上させることを
課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の課題は、充填高さ水位（ｈ）の経時的推移が測
定でき、該経時的推移に関連して振り切り乾燥過程を制
御することを特徴とする、フィルタ式遠心分離機を運転
する方法により解決された。なお、従属項は、本発明の
有利な実施態様に関する。

［作用］ 本発明の方法によれば、測定装置を用いて、回転する遠
心分離ドラム中の充填水位高さは、継続的または間歇的
に測定でき、充填水位高さの経時的推移を記録できる。

加えて、母液または洗浄液が濾過ケーク中に浸入する時
点、すなわち、前記液体が濾過ケーク中に消え始めるま
で、前記液体が濾過分離される時点が規定できる。充填
高さの経時的推移と、浸入時点とから最も適する充填周
期の数に合わせて洗浄周期を最も適するように開始でき
、必要な振り切り乾燥時間を決定でき、結果的に総周期
時間を最小にすることによって濾過ケークにおいて希望
通すの最終残留湿度を達成することが可能である。

上記のようにして、フィルタ式遠心分離機の充填過程、
振り切り乾燥過程、洗浄過程は供給の変動に関わりなく
、一定の洗浄程度と、−様な最終残留湿度とのもとで仕
事率がそのつど最大になるよう制御できる。

本発明は、濾過時間と洗浄時間と振り切り乾燥時間とに
影響するすべての変動と不可量性とが、液体の高さの減
少速度に還元されるという事実認識に基づく。これらは
例えば、粒子形状、平均粒子度（ｄ−ｐ５０）、粒子度
分析加算曲線の形状と傾き、微粒子の割合、供給濃度、
液体温度、液体稠度、境界表面張力等の懸濁液の特性に
存在するか、または、濾過媒体、もしくはフィルタ式遠
心分離機の運転特性に起因する。

［発明の効果］ チャージごとの変動は周期時間を変化させることにより
調整でき、また固体成分が排出するときまだ湿りすぎて
いるミスチャージは避けることができる。底層の逆洗い
、底層の除去、もしくは濾過媒体の再生等の再生過程は
表示され、自動的に開始される。運転形式が間歇的でも
、−様な製品品質を達成することができ、後に接続した
乾燥機等の装置の運転も最大仕事率まで高めることがで
きる。

［実施例］ 間歇的なフィルタ式遠心分離機において逐後的に経過す
る作業過程は第１図に示しである。

濾過ケークを希望の厚さに形成する複数回の濾過過程後
に、洗浄液をドラム中に供給し、濾過ケークを通過させ
る濾過ケークの洗浄過程が続く。

続いて、濾過ケークは液体をさらに添加せずに、振り切
り乾燥過程で乾燥させられる。この振り切り乾燥過程に
は、場合によっては、濾過ケークから例えば、熱風を吹
き付ける等の手段により液体を除去できる、別の乾燥過
程を連続させてもよい。

乾燥した濾過ケークはその後、例えば遠心分離ドラム中
に設けである掻き取りナイフで、達心分離ドラムから除
去される０次に遠心分離ドラムを新規に充填するか、ま
たは再生過程を行うことができる。該再生過程において
は、ドラム中の掻き取りの際残留する固体成分すなわち
、いわゆる底層が、例えば逆洗いによって除去され、そ
して場合によってはフィルタが交換される。

第２図には、フィルタ式遠心分離機の１作業周期におけ
る上記の作業過程での充填水位高さと濾過ケーク厚さと
の経時的推移を示しである。

まずドラム中に、濾過分離する懸濁液を充たす。

濾過分離されるとドラム中の総充填水位高さは減少し、
濾過ケークの高さは増加する。濾過ケークの上位に液体
が残らなくなったとき、すなわち母液が濾過ケークに浸
入する時点に達したとき、ドラムに新規に充填を施し、
濾過過程を継続させる。第２図中には濾過周期を２つの
み表しであるが、必要な際には、濾過ケークが希望の厚
さに達するまで濾過周期を追加することも可能である。

母液が最後の浸入点Ｗに達した後、洗浄過程を開始する
。該洗浄過程では、ドラムに洗浄液が供給され、該洗浄
液は遠心分離により濾過ケークを通って濾過分離される
。洗浄液が濾過ケーク表面に完全に浸入した直後、すな
わち浸入点ＥＴに達した直後、液体を追加することはせ
ずに濾過過程から振り切り乾燥過程に移行する。

続いてドラムから濾過ケークを除去し、また場合によっ
ては再生が行われる。

総周期時間ｔは、濾過が困難な物質においては比較的大
きく、特に振り切り乾燥に必要な時間の割合いは大きい
。振り切り乾燥過程の最中では、濾過ケークの高さは実
質上あまり減少しない。

第３図には、供給した洗浄液の高さが振り切り乾燥過程
前に減少する状態を図表的に示しである。減少する層の
高さｈは規則的な時間間隔をおいて測定され、記録され
、濾過ケークの上位にある洗浄液の層の高さの減少から
、プロセス計算機で継続的に差分係数ｄｈ／ｄｔが作ら
れる。濾過ケークの厚さがｈＥＴに達し、液体がケーク
表面から消滅し、濾過ケーク中に浸入するまで層全体の
高さは減少する。上記浸入点に属する時間ｔＥＴは記録
される。該時点から濾過ケークの振り切り乾燥のための
振り切り時間ｔ３は開始する。この周期経過時間にとっ
て重大な振り切り時間ｔ３は、機械データ（大きさ）と
ドラム回転数とに相応して変化する定数にと、充填する
たびごとに測定される値ｈＥＴと、ｄｈ／ｄｔとから求
めることができる。

運転中に変動する濾過特性は、粒子形状、平均粒子度（
ｄ−ｐ５０）、粒子度分析加算曲線の形状と傾き、微粒
子の割合、供給濃度、液体温度、液体稠度、境界表面張
力等の変動する懸濁液の特性に左右される。これらの製
品特性は変数ｈＥＴと、ｄｈ／ｄｔとにより十分正確に
把握できる。

希望する残留湿度に到達するまでの各チャージのために
必要な振り切り乾燥回転時間ｔ３は次の式により計算で
きる。

ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｔｓ
−Ｋ（ｈＥ□／ｈＥ□。）ｔｓｏ（（ｄｈ／ｄｔ）。／
（ｄｈ／ｄｔ））洗浄液が浸入するとき（ｈＥＴ）と、
母液が浸入するとき（ｈ　　　　）との濾過ケーク高さ
ＥＴ。

の比は形成することができる。すなわち、母液浸入時（
ｄｈ／ｄｔ）　　と、洗浄液浸入時〈ｄｈ／ｄ　ｔ　）
との減少速度は計算することができ、同様に比に置き換
えることができる。こうして得られた値は指数すまたは
Ｃで自乗倍され、機械データに左右される値Ｋ　が掛け
られる。最後に上記のようにして得られた値に通常の振
り切り乾燥過程のための時間ｔ８°が掛けられる。

ｔｓｏの大きさは計算するか、経験による値から割り出
すか、または前の振り切り乾燥過程から算出できる。定
まった指数ａ、ｂ、ｃも計算するか、試験によって決め
ることができる。それら指数はチャージごとに変わるこ
とはない。

母液浸入値（ｈ　　　　、（ｄｈ／ｄｔ）　　）ＥＴｏ
　　　　　　　　　。

の代わりに、他の振り切り乾燥過程より前もって得た値
を用いるか、あるいは一定の値を定数Ｃにまとめ、次式
、 ｂ ｔｓ−ＣｈＥＴ／（ｄｈ／ｄｔ）０ になるようにすることもできる。

さらに、定数ａ、ｂ、ｃ、に、　ｔＳｏ　を遠心分離機
の運転中に逐一経過する過程の中で場合により補正する
ことが有利である。

第４図には、チャージに関連した懸濁液の供給の影響に
基づき、異った状態で濾過される２つの製品の経時的な
充填高さ推移を示しである。

実線で示した通常のチャージ経過は次の作業行程： 充填、濾過、洗浄液供給、浸入点ＥＴ。

までの遠心分離、振り切り乾燥、排出 を有している。

点線で表しであるのは、上記チャージ経過に比較して、
粒子をより大きくし、供給濃度を高めた際のチャージ経
過である。充填する際の液面上昇速度は、製品が比較的
良好に濾過されるのでいくぶん低い。最大水位に達した
後、充填バルブは閉鎖され、液体の水位は急傾斜で降下
する。濾過液の浸入点Ｗｌに達した後ただちに、洗浄液
の供給を開始することができる。次いで水位は比較的迅
速に下降する。浸入点ＥＴＩの後は、（ｄｈ／ｄｔ）、
　　の急傾斜な下降により、通常の場合よりも非常に短
くなるであろう振り切り乾燥過程が開始される。所望の
残留湿度に達したときには、すでにＲ１において排出を
始めてよい。続いて次の周期を繰り返すことができる。

第５図には、プロセス制御方法を概略的に表しである。

遠心分離機において時間に関連して測定する必要のある
値りとｈＥＴとは計算機に入力される。点Ｗにおける母
液の濾過分離中の差分係数ｄｈ／ｄｔと、点ＥＴにおけ
る洗浄液除去中の微分係数ｄｈ／ｄｔとより、点Ｒにお
いて一定の残留湿度に達するために必要な振り切り乾燥
時間の、チャージによって左右される変化がプロセス計
算機で計算され、周期時間として前もって与えることが
できる。回転する遠心分離ドラム中の液体水位の減少速
度を決定する際には、差分係数ｄｈ／ｄｔの代わりに、
時間にプロットされた線状化された高さ減少経過の平均
値もしくは値の差分を求めることができる。この際プロ
セス計算機としてアナログ式計算機またはデジタル式計
算機を用いることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は間歇的なフィルタ式遠心分岨機の作業過程のフ
ローチャート図、第２図は遠心分離ドラム中の充填高さ
の経時的推移を示す線図、第３図は測定可能な変数が振
り切り乾燥時間に与える影響を示した線図、第４図は＠
濁液供給の変化が充填高さの経時的推移に与える影響を
示した図、第５図は測定装置のブロック回路図である。 鳥４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過周期を繰返しながら遠心分離機を運転するため
   の方法であって、 各々の周期が、一回または複数回の懸濁液 の遠心分離ドラムへの充填過程、懸濁液を固体成分と液
   体とに分離する分離過程、さらに続く固体成分の振り切
   り乾燥過程、該振り切り乾燥過程後に残留する固定成分
   の掻き取り過程、また場合によっては振り切り乾燥過程
   以前に固体成分の洗浄過程を包括するものであり、 遠心分離ドラム中の充填高さ水位および固 体成分への液体自由表面の浸入時点を測定する形式のも
   のにおいて、 充填高さ水位（ｈ）の経時的推移が測定で き、該経時的推移に関連して振り切り乾燥過程を制御す
   ることを特徴とする、フィルタ式遠心分離機を運転する
   方法。 ２、前記経時的推移を充填水位高さ（ｈ）と時間（ｔ）
   とよりなる微分係数（ｄｈ／ｄｔ）から求めることを特
   徴とする、請求項１に記載のフィルタ式遠心分離機を運
   転する方法。 ３、前記経時的推移を充填水位高さ（ｈ）と時間（ｔ）
   とよりなる差分係数（Δｈ／Δｈ）から求めることを特
   徴とする、請求項１に記載のフィルタ式遠心分離機を運
   転する方法。 ４、経時的推移により液体自由表面の浸入時間を求める
   ことを特徴とする、請求項１、２または３のいずれか１
   項に記載のフィルタ式遠心分離機を運転する方法。 ５、必要な振り切り乾燥時間（ｔ＿Ｓ）を算出すること
   を特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記
   載のフィルタ式遠心分離機を運転する方法。 ６、前記振り切り乾燥時間を次式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中、Ｋは機械データに左右される定数、ａ、ｂ、ｃ
   は固定指数、 ｈ＿Ｅ＿Ｔ＿ｏは濾過液が浸入する際の濾過ケークの高
   さ、 ｔ＿Ｓ＿ｏは前もって与えられた時間、 ｈ＿Ｅ＿Ｔは洗浄液が浸入する際の濾過ケークの高さ、 ｈは変化する充填水位高さ、 ｔ＿Ｓは振り切り乾燥時間である］ によって計算することを特徴とする、請求項５に記載の
   フィルタ式遠心分離機を運転する方法。 ７、充填水位高さ（ｈ）を感知するセンサと、遠心分離
   機のための制御装置とを有する請求項１に記載のフィル
   タ式遠心分離機を運転する方法を実施する装置において
   、センサと制御装置とに接続され、センサの信号を経時
   的に測定し記録し、遠心分離ドラム中の充填高さ水位の
   経時的推移を検出するプロセス計算機を有すること特徴
   とする、請求項１に記載のフィルタ式遠心分離機を運転
   する方法を実施するための装置。 ８、前記プロセス計算機がアナログ式計算機であること
   を特徴とする、請求項７に記載のフィルタ式遠心分離機
   を運転する方法を実施するための装置。 ９、前記プロセス計算機がデジタル式計算機であること
   を特徴とする、請求項７に記載のフィルタ式遠心分離機
   を運転する方法を実施するための装置。