NO166621B - Fremgangsmaate til adskillelse av faste stoffer fra faststoffrike suspensjoner. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til adskillelse av faste stoffer fra faststoffrike suspensjoner ved diskontinuerlig filtrering i trykkfiltre.

Faststoffrike suspensjoner kan adskilles ved vakuum- eller overtrykkfiltrering. Vanligvis foretrekkes den kontinuerlige vakuumfiltrering, eventuelt med Precoat-sjikt for oppnåelse av en akseptabel filterytelse (Ullmanns Enzyklopadie d. techn. Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 4. opplag, 1972, bind 2, s. 188 ff).

Suspensjoner av meget findelte faststoffer gir imidlertid ofte så små filterytelser at faststoffadskillelsen må foregå ved trykkfiltrering. For dette formålet har filterpresser vist seg egnede. Disse har imidlertid ulempen med høye spesifikke apparatkostnader, fordi ved liten automatiserings-grad utgjør varigheten for tømming av filterpressen, spesielt ved filtrering av faststoffrike suspensjoner, en vesentlig del av den samlede chargevarighet eller ved høy automati-seringsgrad er de absolutte apparatomkostninger meget høye.

Vesentlig gunstigere ligger de til filterflaten refererte spesifikke apparatomkostninger ved trykkfiltre av typen blad-eller patronfilter. Disse filtre har imidlertid den ulempe at ved hver charge må et stort beholdervolum før den egentlige filtrering fylles med suspensjon og etter filtrering tømmes. Ved suspensjoner, som f.eks. inneholder 10 vekt-eller mer faststoffer og som alt etter trykk og gjennom-trengelighet av filterkaken, fører til korte filtreringstider fra sekunder til noen få minutter, får den forholdsvis lange varighet av fylling og tømming av filtre med suspensjonen stor betydning. Ved suspensjoner med minst 10 vekt-$ fast-stoffinnhold utgjør filterhusets volum alt etter faststoff-innhold 1 til 10 ganger av det pr. charge dannede filtrat-volum. For å oppnå korte fylltider er det derfor nødvendig med meget store, omstendelige pumper. Dessuten medfører den hyppige inn- og utkobling av slike pumper betraktelige problemer. Dertil kommer at ved den gjentatte transport av suspensjonen med pumper ødelegges faststoffpartiklene selv eller agglomerater av disse og derved blir filtrerbarheten dårligere og avfuktningen av filterkaken vanskeliggjøres. Av disse grunner kommer tidligere trykkfiltre av typen blad-eller patronfiltre knapt til anvendelse for filtrering av faststoffrike suspensjoner, spesielt ikke når filtreringen også er mulig med kontinuerlig arbeidende vakuumfiltre.

Oppfinnelsens oppgave var derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte som ikke har de ovennevnte ulemper under samtidig utnyttelse av trykkfilterets fordeler.

Overraskende ble det nå funnet at dette er mulig når fyllingen av trykkfilteret likeledes som den egentlige filtrering, foregår fra en separat trykkbeholder, hvori også suspensjonen tømmes etter foregått filtrering.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en fremgangsmåte til adskillelse av faststoffer fra faststoffrike suspensjoner ved diskontinuerlig filtrering i trykkfiltre, hvori suspensjonen transporteres pneumatisk fra en trykkbeholder. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den overskytende suspensjonen etter frembringelse av filterkaken på filtermediet pneumatisk tilbaketransporteres til trykkbeholderen ved hjelp av trykkgass, at det med den for pneumatisk tømming av filteret benyttede trykkgassen samtidig foregår en fjernelse av fuktighet fra filterkaken og at suspensjonsrester etter avsluttet kake-avfukting pneumatisk fjernes fra filteret før den avfuktede filterkaken tas ut.

Spesielt foretrukket er derved den fremgangsmåtevariant hvor volumet av trykkbeholderen er minst 10%, fortrinnsvis 10-10056 større enn volumet av trykkfilteret.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forklares i det følgende under henvisning til figuren, hvor det er vist en mulig anordning til gjennomføring av fremgangsmåten Ifølge oppfinnelsen.

Anordningen består av et trykkfilter 1 av typen blad- eller patronfilter, en dermed forbundet trykkbeholder 2, hvis volum minst er 10%, fortrinnsvis minst 50% større enn volumet av trykkfilteret, en pumpe 3 til innmating av suspensjonen i trykkbeholderen 2, et skilleapparat 4 til adskillelse av filtratet fra den til kakeavfuktning benyttede gass og et skilleapparat 5 til adskillelse av restsuspensjonen fra gassen, hvormed denne rest trykkes ut av filteret. Som skilleapparat 4 kan det alt etter type og dråpestørrelse av filtratet medrevet med den for avfuktning gjennom filterkaken førte gass, komme til anvendelse enkle kar, cyklonutskillere, lamellutskiUere, trådnettutskillere, filtre, EGR'er eller andre kjente skilleapparater. Skilleapparatet 5 kan eventuelt utelates når resttømmingen føres inne i trykkbeholderen 2.

Suspensjonen 26 transporteres med pumpen 3 med en ved hjelp av reguleringsarmatur 13 innstilt transportytelse inn i trykkbeholderen 2 som tilsvarer den gjennomsnittlige filtreringsytelse av den diskontinuerlige prosess. Fra den fylte trykkbeholder 2 trykkes suspensjonen diskontinuerlig ved hjelp av trykkgass 25 gjennom forbindelsesledningen 27 inn i filteret 1. Gasstrykket opprettholdes inntil filteret 1 er fylt og på filtermidlet er frembragt en filterkake av den tilsiktede tykkelse. Som trykkgass kan det ved oppfinnelsen anvendes enhver gass som forholder seg inert ovenfor suspensjonen som skal filtreres. En foretrukket gass er luft.

Alt etter sammensetningen av suspensjonen kan det imidlertid også. anvendes damp, nitrogen, argon, karbondioksyd, helium og andre lett tilgjengelige gasser.

Det ved denne filtrering dannede filtrat 16 kommer gjennom den åpnede avsperringsarmatur 8 inn i skilleapparatet 4, hvorfra det renner bort i en filtratbeholder.

Etter forløp av den for oppnåelse av den tilsiktede kake-tykkelse nødvendige filtreringstid lukkes avsperringsarmaturen 12 og avsperringsarmaturen 6 åpnes, hvorigjennom trykkgass 14 trer inn i suspensjonssiderommet av filteret 1. Ved hjelp av trykkgassen kan eventuelt suspensjonen dessuten filtreres så vidt som filterblader eller filterpatroner dypper inn i suspensjonen. Deretter kan suspensjonen i den nedre del av filteret 1 over ledningen 27 tilbaketransporteres i trykkbeholderen 2, idet det fra trykkbeholderen 2 gjennom avsperringsarmaturen 11 fjernes trykkgass 24. Da ved denne prosess filterkaken i den nedre del av filteret 1 oppnår en tydelig større tykkelse enn i den øvre del av filteret 1, foretrekkes for de faststoffrike suspensjoner følgende prosess: Etter åpning av avsperringsarmaturen 6 åpnes avsperringsarmaturen 11 således at suspensjonen strømmer bort over ledning 27 i løpet av kort tid, men uten trykkstøt til trykkbeholderen 2. Den gjennom avsperringsarmaturen 6 innmatede trykkgass 14 bevirker for det første uttrykking av suspensjonen fra filteret 1, for det annet filtrering av en liten del av suspensjonen, hvori filterelementene enda dypper inn under den hurtige tømming og for det tredje avfukting av filterkaken. Den innmatede trykkgass 14 unnviker sammen med den medrevne fuktighet gjennom den åpnede avsperrearmatur 8 inn i skilleapparatet 4, hvori det foregår skilling i filtrat 18 og avgass 19. Etter tilstrekkelig avfukting av filterkaken åpnes avsperringsarmaturen 9 og den resterende suspensjon 21 trykkes fra filteret 1. I skillekaret 5 foregår adskillelsen av suspensjonen 22 fra trykkgassen 20. Etter fjerning av den resterende suspensjon 21 lukkes avsperringsarmaturen 6, avsperringsarmaturen 10 åpnes og filterkaken 23 taes ut fra filteret 1. Ved bladfilteret foregår kake-avkasting av filtermidlet på kjent måte, fortrinnsvis ved rotasjon eller vibrering av bladene. Ved de spesielt foretrukne patronfiltre foregår kakeuttaket ved lukking av avsperringsarmaturen 8 og støtvis innblåsing av trykkgass 15 inn i filtratledningen ved plutselig åpning av avsperringsarmaturen 7.

Ved det foretrukne patronfilteret medfører den på figuren viste dypere oppstilling av trykkbeholderen 2 i forhold til filteret 1, spesielle fordeler, fordi derved er det i forbindelsesledning 27 ikke nødvendig med en avsperringsarmatur og sjokk unngås som kunne opptre ved den plutselige utstrømming av suspensjonen fra filteret 1 ved åpning av en så stor armatur. Disse sjokk kunne føre til nedfalling av en del av filterkaken fra filterpatroner og dermed til en følsom forstyrrelse av prosessen. Ved anordningen som anvendes ved oppfinnelsen med lavere oppstilling av trykkbeholderen 2 og regulert filtertømming ved avspenning av trykkbeholderen over avsperrearmaturen 11 unngås slike prosessforstyrreiser.

Spesielt foretrukket er således utførelsesformen av fremgangsmåten hvor trykkbeholderen er anordnet under trykkfilteret.

Ved filtrering av suspensjoner som gir godt vedhengende filterkaker eller ved anvendelse av bladfiltre, kan oppstillingen av filteret 1 og trykkbeholderen 2 på samme nivå by på fordeler. Oppstillingen, som krever innbygning av en avsperringsarmatur i ledningen 27, ligger innen rammen av oppfinnelsen, idet også derved foregår den hurtige fylling og tømming av filteret uten anvendelse av pumper.

Filtreringen gjennomføres fordelaktig alltid således at under fyllingen av trykkfilteret og under filtrering er.trykket i trykkbeholderen høyere enn i trykkfilteret.

Spesielle fordeler medfører oppfinnelsen ved filtrering av faststoffrike suspensjoner slik de fremkommer ved frem-stillingen av pigmenter, f.eks. av jernoksyd- og titandioksydpigmenter eller ved adskillelse av metallsalter fra svovelsyre innen rammen av en avfallssyreopparbeidelse.

I de tilfeller opprettholdes med gode resultater trykket i trykkbeholderen under filtreringen så lenge, eller eventuelt økes, inntil den krevede filterkaketykkelse på 15 til 50 mm er nådd.

Fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal tydeliggjøres ved hjelp av et eksempel.

Eksempel

Det ble anvendt et "Fundabac"-patronfilter 1 fra firmaet DrM (Sveits) med en filterflate på 25 m<2> og et volum på 10 mJ . Pr. charge ble det filtrert 5 tonn (tilsvarende 2,9 m5 ) av en suspensjon av 1,38 t metallsulfat i 3,62 t 65$-ig svovelsyre. Varigheten av en charge utgjorde 16 minutter, så det fremkom en filterytelse på 18,75 t suspensjon/time.

Trykkbeholderen 2 hadde et volum på 16 m5 . Den ble før begynnelsen av filtrering ved hjelp av pumpe 3 (transportytelse: 12 m> ved 8 bar mottrykk) 80% fylt med suspensjon 26. Ved begynnelsen av filtreringen ble det ved hjelp av reguler-ingsventil 12 innstilt en mengdestrøm på 10,7 m<5> suspensjon/ time. Filteret 1 ble i løpet av 2 minutter fylt fra behol-deren 2, idet suspensjonen ble trykket med trykkluft 25 på 7 bar gjennom ledning 27 inn i filteret 1. Volumstrømmen gjennom ledning 27 tilsvarte derved 300 m<5>/t. Etter fylling av filteret 1 og fortrenging av luft fra filteret 1 foregikk den egentlige filtrering umiddelbart. I løpet av 90 sekunder ble det filtrert 2,9 m<*> suspensjon, tilsvarende en volumstrøm på 116 m'/t gjennom lédning 27. Etter til sammen 3,5 minutter ble ventil 12 lukket, ventil 6 åpnet (innmating av trykkluft med 7 bar) og trykkbeholderen 2 ble avspent ved langsom åpning av ventilen 11. Ved oppnåelse av minimalstanden av suspensjonen i filteret 1 ble ventil 11 etter 75 sekunder lukket, og filterkaken 5 tørrblåst 5 minutter med trykkluft 14. Filtratet 18 ble i lamellutskilleren 4 skilt fra trykkluft, som unnvek som avluft 19. Deretter ble ventilen 9 åpnet og den resterende suspensjon trykket fra filteret 1 til skillekaret 5. Etter gjennomslag av trykkluften ble ventilen 11 åpnet, ventil 6 lukket, filteret avspent over ventil 8 og 9 og deretter ble skyveren 10 åpnet. Etter lukking av ventilen 8 ble ved hurtigåpning av ventilen 7 filterkaken 23 kastet av ved hjelp av et pressluftstøt 15.

Varigheten av den samlede charge utgjorde 16 minutter. Det fremkom 1,8 t filterkake med 23,4% restfuktighet og 3,2 tonn 655É-ig svovelsyre, tilsvarende 2 m' . Kaketykkkelsen utgjorde ca. 35 mm.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til adskillelse av faststoffer fra faststoffrike suspensjoner ved diskontinuerlig filtrering i trykkfiltre, hvori suspensjonen transporteres pneumatisk fra en trykkbeholder, karakterisert ved at den overskytende suspensjonen etter frembringelse av filterkaken på filtermediet pneumatisk tilbaketransporteres til trykkbeholderen ved hjelp av trykkgass, at det med den for pneumatisk tømming av filteret benyttede trykkgassen samtidig foregår en fjernelse av fuktighet fra filterkaken og at suspensjonsrester etter avsluttet kake-avfukting pneumatisk fjernes fra filteret før den avfuktede filterkaken tas ut.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at volumet av trykkbeholderen som anvendes er minst 10%, fortrinnsvis 10-100%, større enn for trykkf ilteret.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at det som trykkfilter anvendes et bladfilter eller patronfilter.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at trykkbeholderen anordnes under trykkfilteret.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at faststoffene som filtreres utgjøres av jernoksyd- eller titandioksydpigmenter.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at faststoffene som skal filtreres utgjøres av metallsalter som dannes ved en avfallssyre- oppredning.

7. Fremgangsmåte ifølge et av" kravene 5 eller 6, karakte risert ved at trykket i trykkbeholderen under filtreringen opprettholdes eller eventuelt forhøyes inntil den påkrevde filterkaketykkelsen på 15 til 50 mm er oppnådd.