NO851362L - Trykkfilter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår nye og nyttige forbedringer

i trykkfiltre og særlig trykkfiltre anvendt for separering av en væske fra en tett slamoppløsning og konsentrering av det tette slam som et fortykket understrømningsavløp fra filteret.

Ved trykkfiltrering pumpes et tilførselsslam

inn i en beholder og tett slam som separeres fra væsken samles som en filterkake på et filtermedium mens filtratet passerer gjennom filtermediet inn i et filtratkammer i beholderen. Ved å velge et filtermedium med tilstrekkelig fine porer kan innholdet av tett slam i filtratet reduseres til et meget lavt nivå. Det tette slam fjernes periodisk fra filtermediet med virkning av en tilbakestrømming av filtret fra filtratkammeret og avsettes på bunnen av beholderen fra hvilken det fjernes gjennom et bunnutløp.

Trykkfilteret av nevnte type anvendes f.eks.

til rekaustisering i kraftpapirmassefabrikker, systemer for avklaring av hvit alkoholholdig væske og kalkslamvasking og fortykkelse. I disse filtreringsinnretninger tilføres et slam under trykk inn i en sylindrisk filtertank og den alkoholholdige væsken drives gjennom opphengte rørformede filterelementer som omfatter perforerte rør med filtersokker som dekker den ytre overflate derav og til hvilken overflate kalkslamfilterkaken fastholdes. Den avklarte alkoholholdige væske kommer inn i et filtratkammer anbragt i det øvre parti av tanken over filterelementene og avgis derfra til en overstrømningsvask, eller ledes til en hovedboks anbragt over tanken og fra hvilken hovedboks den alkoholholdige væske strømmer til en passende lagertank.

I noen av disse filtre er det dannet en over-trykksluftpute i filtratkammeret under et klokkedeksel for å hjelpe til med driften av kakeutløpet som igangsettes ved betjening av en bunnutløpsventil for å fremkalle et hurtig trykkfall i den nedre del av filtertanken. Når luftputen i filtratkammeret utvider seg, drives filtratet tilbake gjennom filterelementene med en stor strømningshastighet for å fjerne kaken derfra for avgivelse gjennom et bunnutløp. I andre liknende filtertyper fremkalles dragsuget av filterkaken fra filterelementene ved å la trykket forsvinne i filtertanken og ventilere filtratkammeret til atmosfæren som bevirker at den alkoholholdige væsken strømmer tilbake gjennom filterelementene ved hydrostatisk trykk for å fjerne filterkaken fra overflaten av elementene. I disse kjente filtre er driften av filtrene automatisk og syklisk som vanligvis varer fire til seks minutter ved behandling av 1173 til 3501 liter pr. minutt avhengig av filtertankens kapasitet.

De typiske filtreringsinnretninger av denne kjente teknikk er fremlagt i U.S. patent nr. 1 452 151, 2 035 592, 2 391 534, 3 356 215 og 4 243 533. Disse patent-erte trykkfiltre er f.eks. fremlagt for bruk ved filtrering og avklaring av hvit alkoholholdig væske i en prosess i en kraftpapirmassefabrikk og for avgivelse av et fortykket tett kalkslam. I visse av disse patenter pumpes den alkoholholdige væske fra filterelementene inn i et filtratkammer som omfatter et stort antall av segmenterte filtratkamre og i hvilke dragsuget styres ved betjening av en roterende ventil for periodisk dragsug og i rekkefølge av et forutbestemt antall filterelementer alt etter dens stilling i forhold til et filtratkammer. I andre av disse patenter ut-settes filterelementene for dragsug av filtrat fra filtrat-kamrene ved hydrostatisk trykk etter trykkfall innenfor filtrattanken.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er

å tilveiebringe et nytt trykkfilter i hvilket filtrerings-hastigheten økes mens klareringsnivåene for filtratalkohol-holdig væske opprettholdes.

Et annet formål er å tilveiebringe et nytt trykkfilter i hvilket ny kake spyles og forflytningsinn-retninger benyttes for å hjelpe til med å fjerne kake fra filteret for utløp fra filtertanken.

Et annet formål er å tilveiebringe en ny fremgangsmåte for betjening av et filter med høyt differential-trykk over filterelementene for å øke produktiviteten og fremfor alt senke utstyrskostnadene.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe et nytt trykkfilter og en ny fremgangsmåte for drift for å be-virke høy mengdeydelse og som krever kortere oppholdstid for tett slam i området for bunnfall fra tett slam og for tilveiebringelse av spyleinnretninger forover for å fjerne filterkaken under syklisk drift av filteret.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et nytt trykkfilter og en ny fremgangsmåte for betjening av filteret for separering av en alkoholholdig væske fra et alkoholholdig slam og for konsentrering av filterkaken som et tungt slamavløp fra filtertanken. Filteret omfatter en langstrakt sylinderisk tank med et stort antall filterelementer opphengt fra en støtteplate anbragt i det øvre parti av tanken. Tilførselen omfatter et utvidet sentralt rørparti anbragt i sentrum av en ring av opphengte filterelementer med slammet utløpende utover fra toppen av sentral-røret og så nedover mellom filterelementene under trykk hvorved filterkake klebes til den ytre overflate av filterelementene og filtrat avgis til et filtratkammer anbragt over filterelementene. Tilbakespylingen av filtratet for avgivelse av kalkslamkaken igangsettes automatisk og periodisk. Under dragsugingen økes tilførselsmengden av slam eller opprettholdes for å hjelpe til ved spyling av filterkaken fra filterelementene. Området mellom bunnen av filterelementene og inngangen til et barometrisk ben tilveiebragt i det nedre området av tanken virker som et forflytningsområde i hvilket kaken fjernet fra elementene er anbragt under dragsuget for å utskifte tilført slam som returneres til tilførsestanken under dragsugtrinnet gjennom det barometriske ben som også kan'tilveiebringe et trykkdifferensial for å hjelpe til i dragsugtrinnet av filtreringssyklusen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med to utførselseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et skjematisk side-riss av et trykkfilter omfattende den foreliggende oppfinnelse med deler av det tatt bort for å vise indre partier av filteranordningen, fig. 2 er et snittriss etter linjen 2 - 2 på fig. 1, fig. 3 er et snittriss etter linjen 3-3

på fig. 1, fig. 4 er et skjematisk riss liknende fig. 1 av en annen type trykkfilter som utgjør den foreliggende oppfinnelse .

Idet det henvises til tegningene for en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, er et trykkfilter som utgjør en utførelsesform av oppfinnelsen vist med henvisningstall 10 på fig. 1. Filteret 10 omfatter en sylindrisk tank 11 bygget av rustfritt stål og med et typisk størrelsesområde der tankens 11 diameter er 91,44 cm og høyden er omtrent 640 cm. Tanken 11 er innrettet til å bli montert i et gulv 14 i en industribygning såsom i en kraftpapirmassefabrikk som rommer et kaustiseringssystem der filteret er innrettet til separering av filtrat fra en rik alkoholholdig væske og for-tykke en kalkslamfilterkake som et avløp.

En ring av filterelementer 15 er opphengt fra en sylindrisk støtteplate 16 anbragt i det øvre parti av tanken 11 over gulvet 14. Hvert filterelement 15 er av en overveiende velkjent oppbygging og omfatter et perforert metallrør 18 som er dekket med en gjennomtrengelig sokk 19 (fig. 2) laget av et passende materiale såsom et strikket filtmateriale. Et filtratkammer som er vist med henvisningstall 20 er anbragt over filterelementenes støtteplate 16.

Et klokkeformet tankdek sel. 21 er montert på tankens 11 øvre parti ved et hengsel 22 og stenges ved enhver passende innretning såsom løsbare klemmedeler (ikke vist) som når de er fjernet tillater veksel 21 å svinge om hengsel 22 til den åpne stilling vist på fig. 1 for å tilveiebringe adgang til filtratkammeret 20 for fjerning eller inspeksjon av filterelementene 15 når det er nødvendig.

Som nevnt er det et trekk med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny tilførselsinnretning for innføring av et tilførselsslam til tanken 11 med en høy strømningshastighet via et tilførselsrør 23 fra en slam-lagertank 24 ved hjelp av pumpen 25. Til denne ende er det tilveiebragt et sentralt tilførselselement 26 i tanken 11 med en albue-rørforbindelse til et slamtilførselsinnløp 27

i tankens 11 vegg. Tilførselselementet 26 omfatter et av-kortet konisk eller traktformet nedre parti 28 fra hvilket det strekker seg et forstørret sylindrisk rørstykke 29 omtrent 61 cm i diameter som ender en kort avstand under støtteplaten 16 for filterelementene.

Et barometrisk ben 31 er tilveiebragt med en ende 32 i slamtilførselstanken 24 og strekker seg derfra til tankens 11 nedre parti for å ende i et traktformet endeparti 33. En automatisk drevet ventil 34 er tilveiebragt i det barometriske ben 31 for drift på en måte som skal forklares.

I tillegg er det tilveiebragt et bunnutløp 35 for tett slam

i bunnen av tanken 11 styrt av ventilen 36.

Som vist på fig. 1 er et filtratutløpsrør 37 forbundet til et utløp i filtratkammerets 20 vegg og strekker seg oppover til en hovedboks 38 til hvilken filtratet til-føres under trykk for avgivelse over en indre demningplate 39 til en lagertank for alkoholholdig væske (ikke vist) på

en måte som også skal bli ytterligere forklart. I tillegg er rør 41 forbundet til filtratkammeret 20 og styres av normalt lukket ventil 42 fra hvilken syretilførsel tilføres når det er nødvendig for periodisk bakrensing av filterelementene 15 på en vanlig måte. I tillegg er et rør 43 forbundet til rør 41 og styrt av ventilen 42 for å lede filtrat til slamtilførselstanken 44 når det er ønsket å tømme filtratkammeret 20 for inspeksjon.

Ved drift av filteret 10 for trykkfiltrering

av et slam som f.eks. klarering av hvit alkoholholdig væske og kalkslamvasking og samlet i en papirfabrikk tilføres den tilførte alkoholholdige væske under trykk av pumpen 24 til tanken 11 gjennom røret 23 etter åpning av ventilen 26. Til-førselen beveges oppover gjennom tilførselselementet 26 for overstrømming av rørpartiets 29 øvre kant. Under filtreringssyklusen forblir ventilene 34, 36, 42 og 44 lukket når filterkaken fester seg til den ytre overflate av filterelementene 15. Alkoholholdig væske drives gjennom elementene 15 til filtratkammeret 20 fra hvilket det ledes utover gjennom ut-løpet 37 oppover til hovedboksen 38 fra hvilken filtratet overstrømmer demningen 39 for avgivelse til en lagertank (ikke vist).

Under filtreringssyklusen opprettholdes en trykkluftpute mellom filtratets øvre nivå i kammeret 20 og dekslets 21 indre overflate med trykkbestemt av hovedboksens 38 høyde på kjent måte. Fjerningen av kake fra elementene 15 igangsettes ved åpning av sluseventilen 34 og bunnunder- strømmingsventilen 36. Et negativt trykk frembringes i tanken 11 og filtratet påvirkes til å strømme bakover gjennom filterelementene 15 for å hjelpe til med å fjerne kake fra filterelementene 15 for utløp gjennom bunnkassen 35. Samtidig fortsetter tilførselspumpen 25 å tilføre slam til tanken 11 med en lik eller øket strømningsmengde hvorved den innkomne tilførsel fra tilførselselementet 26 hjelper til med flytting av fjernede tette slambiter fra området ved røret 29 inn i området under filterelementene 15. Typisk vil filtreringssyklusen omfatte en filtreringstid på tyve tiltredve sekunder med en bakoverspylings- og foroverspylinsperiode på mellom fire til åtte sekunder omfattende en totalfiltrer-ingsfortykkelse og dragsugsyklus på tjuefire og trettiåtte sekunder hvor alle er automatisk styrt av en passende styre-krets.

Under filtreringssyklusen opprettholdes til-førselsslam i et område . betegnet med A på fig. 1. Når det tette slam flyttes fra filterelementet15, returneres til-førselsslam i flytteområdet A til tilførselstanken 24 via det barometriske ben 31 som også kan virke som vakuumhjelp under dragsugfasen. Avstanden mellom de nedre ender av filterelementene 15 og inngangen til det barometriske ben 31 ved traktpartiet 33 er forutbestemt slik at under trinnet med fem sekunders dragsug vil ikke kaken fra elementet 15 falle eller synke forbi trakten 33 før gjenopptagelse av filtreringssyklusen slik at det fjernede tette slam ikke vil komme inn i det barometriske ben 31, men vil falle til bunnkassen 35 som da er deaktivert ved lukking av ventilen 34.

Trykkfilteret 48 fremlagt på fig. 4 rommer de samme interne filterkomponenter som på fig. 1 til 3, unntatt at filtratkammeret 49 er forstørret og trykkhovedboksen er fjernet. Filtreringssyklusen er den samme som beskrevet for filteret 10 på fig. 1 til 3, men dragsuget i filterelementene 15 er oppnådd ved ventilering av filtratkammeret 49 til atmosfæren ved åpning av ventil 50 i filtratutløpsrøret 51 som forårsaker et hydrostatisk trykk for å frigjøre filtratet i kammeret 49 bakover gjennom filterelementene 15 med hjelp av det barometriske ben 31 og bunnkassepumpen for bunnut-løpet 36. I tillegg er det på fig. 4 vist en syrelagertank 52 med passende ventilstyrte rør for å forbinde tanken 52 med filtratkammeret 42 for periodisk rengjøring av filterelementene 15 med syre når det er nødvendig.

Ved en forprøve av en innretning av en type beskrevet ble et 122 cm langt sylindrisk skall anvendt som tank 11 og hadde en innvendig diameter på omtrent 152 mm og et filterelement med lengde 452 mm og diameter på 63,5 mm i denne. Et slam ble pumpet til sylinderen og ble funnet å kunne oppnå det fullstendige kakeutløp og forlangte klarering av alkoholholdig væske. De følgende verdier ble bestemt for prøveperioden basert på resultatene fra de parametriske studier:

Resultatene fra prøven som forløp kontinuerlig

i ti dager med påfølgende sykler av tredve sekunders varighet basert på strøm av kaustisert alkoholholdig væske inkludert tilbakespyling, og den prøvde enhet filtrerte omtrent 6,52 l/min pr. dm 2 som sammenliknet med kjente trykkfiltre på 0,56 l/min pr. dm 2 representerer enøkning på tolv ganger i ydelse. Klarheten av den alkoholholdige væske fra prøve-enheten ble analysert og funnet å være i området på mellom 16 og 18 ppm som er akseptabel filtratklarhet.

Ved ekstrapolering av disse prøveresultater til et filter med foran nevnte størrelse av filter 10 er følgende kapasiteter og resultater oppnåelige i en syklus med 25 sekunder filtrering og 5 sekunder utløp og tilbakespyling ved an-tagelse av en slamtilførsel med følgende tetthet:

Tettheter Utgående produksjon Understrømmingsbalanse

Det vil være klart fra beskrivelsen foran at

et nytt trykkfilter og ny driftsmåte har mange fordeler ved bruk. Blant flere fordeler er den at det oppnås en høy filtreringsydelse uten å ofre klarheten i filtratutløpet.

I tillegg hjelper foroverflytting med spyling fra et sentralt tilførselsrør med å fjerne tett slam fra filterelementene og forkorte syklustiden mens et delvis barometrisk ben skaper en trykkforskjell for å hjelpe til i tilbakespylingsdelen av filtrerings- og fortykkelsessyklusen.

Selv om to utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er beskrevet nærmere vil det være klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. Forskjellige for- andringer kan gjøres i utformingen av deler og fremgangs-måten og vil være åpenbare for fagfolk på området uten å forlate området for oppfinnelsen.

Claims (16)

1. Trykkfilter for separering av en alkoholholdig væske fra en alkoholholdig tett slamoppløsning og fortykkelse av et tett slam for avløp som understrømning fra nevnte filter, karakterisert ved at det omfatter en vertikal sylindrisk tank, et stort antall rørformede filterelementer opphengt vertikalt og parallelt med mellomrom fra en side av en sirkulær støtteplate anbragt i det øvre parti av nevnte tank, et filtratmottagende kammer anbragt på den motsatte side av nevnte støtteplate for å motta filtrat fra nevnte filterelementer, et bunnkasseavgivelseutløp på undersiden av tanken for avgivelse av det fortykkede tette slam fjernet fra filterelementene, et slamtilførselsinnløp til nevnte tank, og tilførselsfordelingsinnretning i nevnte tank og omfattende et tilførselsrør forbundet til nevnte slamtilførselsinnløp til nevnte tank, idet nevnte tilførsels-rør har en avgivelsesende anbragt nær nevnte øvre ender av filterelementene med mellomrom fra nevnte støtteplates nedre overflate.

2. Trykkfilter ifølge krav 1, karakterisert ved at filterelementene er anordnet i en ring omkring omkretsen av støtteplatens nedre overflate og hvor nevnte tilførselsrør er anbragt i sentrum av nevnte ring av filterelementer.

3. Trykkfilter ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte tilførselsrør omfatter en sylindrisk del med en diameter omtrent lik nevnte filtertanks radius og som strekker seg vertikalt omtrent til høyden av nevnte filterelementer.

4. Trykkfilter ifølge krav 3, karakterisert ved at filterelementene omfatter perforerte rør-formete deler med filtersokker anbragt omkring deres ytre overflate og med en ende åpen til nevnte filtratmottagende kammer og i hvilke nevnte rør er anbragt mellom nevnte indre vegg av filtertankveggen og den ytre vegg av nevnte til-før se ls rør sy linder .

5. Trykkfilter ifølge krav 1, karakterisert ved at det er tilveiebragt innretning for å tillate utløp av filtrat i nevnte filtratkammer til tilbakestrømming til avløpsfilterkake fra nevnte filterelementer og hvor det er tilveiebragt innretninger i nevnte tank for å returnere tilførselsslam til en tilførselstank for tilførselsslam under nevnte forflytning av nevnte kake fra filterelementene.

6. Trykkfilter ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte innretninger for retur av tilførsels-slam omfatter et spylerør anbragt under nevnte tilførsels-innløp.

7. Trykkfilter ifølge krav 6, karakterisert ved at det er tilveiebragt et forflytningsområde for mottagelse av kake fra nevnte filterelementer i tanken mellom filterelementenes ender og nevnte spylerør som strekker seg i en forutbestemt avstand for å tillate kake å bli avgitt fra nevnte filterelement uten å komme inn i nevnte spylerør.

8. Trykkfilter ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte spylerør omfatter et barometrisk ben for tilveiebringelse av vakuumhjelp under dragsuget av nevnte filterelement.

9. Trykkfilter ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte barometriske ben har en ende nedsenket i tilførselstanken for slam og den motsatte ende i nevnte filtertank.

10. Trykkfilter ifølge krav 9, karakterisert ved at nevnte motsatte ende av nevnte barometriske ben er forsynt med et traktformet endeparti.

11. Trykkfilter ifølge krav 7, karakterisert ved at det er tilveiebragt normalt lukkede ventiler i nevnte spylerør og nevnte bunnutløp og som kan betjenes til en åpen stilling under dragsuget av nevnte filterelementer.

12. Fremgangsmåte for kontinuerlig fortykkelse av en svevende oppløsning av tett slam ved filtrering under trykk for å levere et filtrat av alkoholholdig væske og en fortykket slamunderstrømming med et periodisk dragsug av filtermediet, karakterisert ved de trinn å danne et trykkfiltreringsområde i en filtertank avgrenset av høyden av forlengede filterelementer opphengt i nevnte tank med sine øvre ender festet til en plate slik at filtrat fra nevnte elementer passerer oppover fra nevnte filtreringsområde inn i et filtratkammer, å danne et forflytningsområde for filterkake i området mellom den motsatte ende av nevnte filterelementer og et barometrisk utløpsben, å til-føre en slamoppløsning til nevnte tank ved stor strømnings-mengde i en forutbestemt periode i hvilken tilført slam opp-tar nevnte forflytningsområde under en filtreringsprosess, å tilveiebringe en tilførsel av dragsugfiltrat til nevnte filtreringsområde for å forflytte kake fra nevnte filterelementer til nevnte forflytningsområde under fortsatt opp-rettholdelse av en tilførselsmengde av slam for å hjelpe til med nevnte forflytning, og å fjerne tilførselslam i for-flytningsområdet under nevnte dragsugtrinn, og å la fortykket slam passere til en utløpsbunnkasse etter fullføring av nevnte dragsugtrinn.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at det er tilveiebragt vakuumhjelp til nevnte dragsugtrinn ved et barometrisk ben og at nevnte til-førselsslam i nevnte forflytningsområde fjernes fra nevnte tank gjennom det barometriske ben under nevnte dragsug av filterelementet.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at syklusen med filtrering og for-tykkelsesdagsug og utløp er omtrent 30 sekunder.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at delen av nevnte syklus med dragsug og forflytning er omtrent 5 sekunder.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at mengden av tilført slam til nevnte tank er øket under delen med nevnte dragsug og nevnte forflytning.