CH410788A - Verfahren zur mehrstufigen Trocknung von Filtrationsrückständen in Scheibenfiltern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur mehrstufigen Trocknung von   Flltrationsrückständen    in Scheibenfiltern
Vielfach müssen in industriellen Prozessen Produkte vorerst einer Filtration und anschliessend einer Trocknung unterzogen werden. Neuerdings werden für diese Vorgänge gewisse Typen von Scheibenfiltern verwendet, welche es gestatten, die Trocknung anschliessend an die Filtration im Filter selbst durchzuführen. Für das Verfahren eignen sich vor allem Scheibenfilter mit in einem Druckbehälter angeordneten horizontalen Filterelementen, welche nur an ihrer oberen Seite durchlässig sind und auf welchen der Filterkuchen horizontal aufgebaut wird. Ist der Filterkuchen aufgebaut, wird die im Filter verbleibende, überschüssige Restflüssigkeit aus dem Filter entleert und der Filterkuchen anschliessend mit einem geeigneten Medium - z.

   B. mit Druckluft oder einem inerten Druckgas - getrocknet. Diese Trocknung kann so durchgeführt werden, dass das zur Anwendung gelangende Trocknungsmedium in Filtrationsrichtung durch den Kuchen gepresst wird. Dieses Medium kann zur Beschleunigung des Trocknungsvorganges aufgeheizt werden.



   Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, dass diese Trocknungsart insofern gewisse Nachteile aufweist, als vielfach die Filtrations-Rückstände dem Trocknungsmedium, d. h. der Luft oder dem Trocknungsgas, einen grossen Widerstand entgegensetzen, so dass relativ hohe Drücke notwendig sind, um dieses Medium durch die Filterkuchen zu pressen. Diese Arbeitsweise ist sehr teuer, da in vielen Fällen ein Druck von 1 bis 4 atm notwendig ist, um diese Trocknung einzuleiten. Das Verfahren nach vorliegender Erfindung dient dem Zweck einer wirtschaftlichen Trocknung solcher Filtrations-Rückstände. Es besteht darin, dass die auf den Filterflächen aufgebauten Filtrations-Rückstände einer Vortrocknung mit einem gasförmigen Trockenmittel hohen Druckes und anschliessend einer Nachtrocknung bei niedrigerem Druck unterworfen werden.

   Diese Nachtrocknung kann selbst wieder in verschiedenen Druckstufen erfolgen, wobei die letzte Stufe unterhalb des Atmosphärendruckes im Vakuum liegen kann, ohne Zu- oder Abfuhr von Wärme (adiabatisch). Als Trockenmittel kann aufgeheizte Luft, in Inertgas (z. B. Stickstoff), überhitzter Wasserdampf oder ein anderes erhitztes Gas angewandt werden. Um bei der letzten Trocknungsstufe keine Beheizung des Trockenmittels vornehmen zu müssen, können die Filterelemente starkwandig aus einem Material hoher spezifischer Wärme gebaut werden, so dass sie während vorangehender Trocknungsstufen durch das heisse Trockengas aufgeheizt werden und ihr Wärmeinhalt ausreicht, um die Trocknung der letzten Stufe durch die gespeicherte Wärme zu unterstützen.



   Bei der ersten Trocknungsstufe wird durch das auf hohen Druck gespannte Trockengas die im Kuchen haftende Flüssigkeit auch schon mechanisch ausgeblasen, worauf ein gewisser Druckabfall anzeigt, dass diese Flüssigkeit aus den Poren des Filterkuchens grossenteils entfernt ist und weiterhin kein hoher Druck für das Trockenmittel erforderlich ist.



   Bei einer beispielsweisen Anwendung dieses Verfahrens kann die erste Stufe der Trocknung z. B. innerhalb von 10 bis 30 Minuten durchgeführt werden, wobei nach dieser Zeit der notwendige Differenzdruck zur Überwindung des Durchflusswiderstandes durch den Kuchen auf 0,3 bis 0,8 atm gefallen ist. Es ist also nur während dieser Zeit notwendig, die relativ teure Hochdruckluft zu verwenden. Anschliessend an diesen ersten Teil der Trocknung, resp. des   Ausbiasens,    kann nun Luft oder Gas mittleren Druckes aus einem Gebläse verwendet werden, d. h. ein Trocknungsmedium, welches in der Herstellung bedeutend billiger ist als das Hochdruckgas.

   Da die Luftmengen, welche zur Trocknung  von solchen Filtrations-Rückständen teilweise sehr bedeutend sind, d. h. die Mengen, die zu einer Trocknung führen, variieren von 30 bis 100 m3/   mVStd.,    kann durch die genannte Aufteilung des Trocknungsprozesses bereits viel eingespart werden.



   Nachdem nun die Filtrations-Rückstände einer gewissen Zeit, z. B. 2 bis 4 Stunden der Trocknung mit Mitteldruckluft unterworfen worden sind, sinkt meistens der im Filter entstehende Differenzdruck nochmals beträchtlich, so dass eine dritte Stufe der Trocknung mit noch billigerem Medium aus einem normalen Gebläse verwendet werden kann. Diese dritte Stufe ergibt wiederum eine Verbilligung des Prozesses.



   Währenddem die erste Stufe, d. h. die Stufe mit dem höchsten Druck, vielfach ohne Aufheizung des Trocknungsmediums erfolgen kann, wird vorteilhaft in der zweiten und in der dritten Stufe das Trocknungsmedium auf die für das Produkt erträgliche Temperatur aufgeheizt. Durch den Verlauf der Trocknung nimmt selbstverständlich das Trock  nungsgut,    d. h. in unserem Falle die Filtrations Rückstände, die Temperatur des Trocknungsmediums an, d. h. die Rückstände erhalten einen gewissen Kaloriengehalt durch Aufheizung.



   Bekanntlich verlaufen solche Trocknungsvorgänge gegen das Ende der Trocknung asymptotisch, d. h. je näher man sich dem Ende der Trocknung nähert, desto langsamer verläuft die Trocknung. Mit anderen Worten: gegen das Ende der Trocknung wird das Trocknungsmedium (Luft oder Gas) nur schlecht ausgenützt und ein grosser Teil der Kalorien wird nur noch für die Aufheizung dieses Mediums und nicht mehr für den eigentlichen Trocknungsvorgang verwendet.



   Nähert man sich z. B. bei der Trocknung von wasserfeuchten Rückständen einem Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 7 %, so verläuft die Trocknung ausserordentlich langsam. Dies bedeutet, dass erstens die Filtrations-Rückstände, welche getrocknet werden müssen, eine lange Zeit dem heissen Trocknungsmedium ausgesetzt sind und eventuell sich chemisch verändern können, und dass anderseits der Trocknungsapparat, welcher in unserem Falle gleichzeitig den Filtrationsapparat darstellt, sehr lange Zeit für einen weiteren Ansatz blockiert ist. Je schneller also der Trocknungsvorgang durchgeführt werden kann, desto ökonomischer ist das ganze Trocknungsverfahren.



   Es hat sich nun gezeigt, dass das genannte Verfahren noch so ausgebaut werden kann, dass gegen das Ende der Trocknung, d. h. von jenem Punkte an, bei welchem der Trocknungsvorgang asymptotisch und langsam verläuft, die Zufuhr des Trocknungsmediums abgestellt werden kann und dass durch adiabatische Trocknung die Restfeuchte z. B. durch Ansetzen von Vakuum auf den Trocknungsapparat, bewerkstelligt wird. Wenn z. B. die Rückstände durch ein Trocknungsmedium von 1000 getrocknet werden, so heisst dies, dass gegen Ende der Trocknung die Rückstände eine Temperatur von   50-70     annehmen können. Rückstände mit 700 Temperatur haben jedoch einen ganz bedeutenden Wärmeinhalt. Dieser Wärmeinhalt genügt in vielen Fällen, um durch das Ansetzen von Vakuum die Restfeuchte von 3 bis   7%    noch adiabatisch zu trocknen.

   Selbstverständlich kühlen sich die Rückstände bei dieser adiabatischen Trocknung ab, was in den meisten Fällen nur einen Vorteil des Verfahrens darstellt.



   Wie schon erwähnt, ist das genannte Verfahren vor allem bei den neuerdings eingesetzten Scheibenfiltern von Vorteil, bei welchem - wie ebenfalls erwähnt - die Filtration nur auf der Oberseite von horizontal liegenden Scheiben erfolgt und bei welchen vielfach nach beendeter Filtration die Rückstände durch Rotation dieser Filterelemente abgeschleudert werden.



   Die Filterelemente bestehen z. B. aus runden Metall- oder Kunststoffscheiben, welche tellerförmig übereinander auf einer Hohlwelle, und mit den für die Aufnahme der Rückstände notwendigen Abständen, aufgebaut sind. An ihrer Oberseite sind diese Elemente mit dem jeweilig geeigneten Filtergewebe bespannt, wobei diese Gewebe auf einer stützenden, den Ablauf des Filtrates garantierenden Zwischenschicht (grobes Stützgewebe usw.) liegt.



   Diese Filterelemente werden beim Trocknungsprozess selbstverständlich auf die jeweilige Temperatur des Trocknungsmediums aufgeheizt, da sie ja trocken sind. Da das Gewicht dieser Elemente sehr bedeutend sein kann (z. B. sogar grösser als das Gewicht der Rückstände selbst), wirken sie während der adiabatischen Schlusstrocknung ebenfalls als Kalorien-Spender, sei es durch Kontakt mit dem zu trocknenden Filterkuchen, sei es durch Strahlung.



  Dies hat zur Folge, dass während dieser adiabatischen Trocknung mehr Wasser verdampft werden kann, als dem Wärmeinhalt der Rückstände selbst entspricht. Je nach Gewicht und Konstruktionsmaterial der Filterelemente kann mehr oder weniger Flüssigkeit zusätzlich verdampft werden. In gewissen Fällen ist es sogar von Vorteil, speziell schwere Filterelemente mit einem entsprechend grossen Wärmeinhalt zu verwenden. Die Filterelemente sind in diesem Fall gleichzeitig Wärmespeicher und werden dann vorzugsweise aus einem Material mit grosser spezifischer Wärme gebaut.



   Beispiel: Die aus einem chemischen Prozess stammenden künstlichen Farbstoff-Pigmente, welche sich in wässriger Suspension befinden, werden auf einem horizontalen Scheibenfilter filtriert. Es wird so lange filtriert, bis sich ein Filtrationskuchen von 20 bis 40 mm aufgebaut hat. Der Filter wird von der Restflüssigkeit, welche sich noch im Filter befindet, befreit und die nassen Filtrations-Rückstände, d. h. der Pigmentkuchen wird anschliessend mit Druckluft von etwa 3 bis 4 atü während 15 bis 20 Minuten ausgeblasen, und zwar in   Filbrationsrichtung.    Es   zeigt    sich nun, dass nach dieser Zeit der Differenzdruck durch den Rückstand-Kuchen, welcher anfänglich  3 bis 4 atü betrug, d. h. z. B. bei einer Luftmenge von 10 bis 30 m3/m2/Std. auf 0,5 bis 0,6 atm gesunken ist.

   Die Hochdruckluft, welche aus einer Kompressoranlage stammt, wird nun abgestellt und es wird an deren Stelle Druckluft aus einem Rotationsgebläse verwendet. Diese Rotationsgebläse geben z. B. einen maximalen Druck von 0,8 atü, wobei diese Druckluft jedoch bedeutend billiger zu stehen kommt als Luft aus einem Hochdruckkompressor.



  Die Gebläseluft, welche relativ billig ist, kann nun mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 100 m3 (oder mehr) pro m2 und Stunde durch den Pigmentkuchen gepresst werden. Die Luft wird durch einen Wärmeaustauscher vor Eintritt in den Filtrationsapparat auf 100 bis 1500 aufgewärmt. Nachdem auf diese Weise 3 bis 5 Stunden getrocknet worden ist, zeigt eine Probenahme, dass der Filterkuchen, d. h. der Pigmentkuchen, noch etwa 5 bis   7 %    Wasser enthält. Zur Austrocknung dieser Restfeuchtigkeit mit der Gebläseluft würden weitere 2 bis 3 Stunden benötigt. Die Gebläseluft wird nun abgestellt. Der ganze Apparat wird unter Vakuum mit entsprechenden Kühlern gesetzt, und es findet eine adiabatische Resttrocknung statt.

   Nach einer halben Stunde zeigt es sich, dass der Kuchen sämtliche Feuchtigkeit verloren hat, d. h. noch einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,1 bis   0,3%    aufweist.



   Die letzte adiabatische Trocknung hat auch den Vorteil, dass sie dem Produkt weniger schadet als die Trocknung durch Wärmezufuhr von aussen.



   Wenn auch in den meisten Fällen für diese Trocknung Luft als Trocknungsmedium verwendet wird, so kann - wie schon erwähnt - die Luft auch durch Stickstoff oder durch ein anderes Gas ersetzt werden. Ebenso kann anstelle der Luft überhitzter Wasserdampf zur Anwendung gelangen, wobei dieser Wasserdampf durch den Filterkuchen zirkuliert, d. h. zurück zum Gebläse geführt und wieder aufgeheizt wird, und wobei der entstehende Überdruck durch ein Überströmventil abbläst. Auch bei dieser Trocknung mit übersättigtem Wasserdampf ist es vorteilhaft, in verschiedenen Stufen zu fahren und die letzte Stufe durch Verwendung von Vakuum, d. h. adiabatisch durchzuführen. Nachdem nun das Produkt, d. h. in unserem Falle z.

   B. die Pigmente, getrocknet sind, werden sie durch Rotation des Filterpaketes von den Filterflächen abgeschleudert und können unten aus dem Apparat - fertig getrocknet - abgeführt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur mehrstufigen Trocknung von Filtrations-Rückständen in Scheibenfiltern mittels gasförmiger Trockenmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Filterflächen aufgebauten Filtrations Rückstände einer Vortrocknung mit einem Gas hohen Druckes und anschliessend einer Nachtrocknung bei niedrigerem Druck unterworfen werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Nachtrocknung ihrerseits in verschiedenen Druckstufen erfolgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte Stufe der Nachtrocknung im Vakuum und adiabatisch erfolgt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mit aufgeheizter Luft erfolgt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mit einem Inertgas erfolgt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung mit überhitztem Wasserdampf erfolgt.

   6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass starkwandige Filterelemente aus Materialien hoher spezifischer Wärme angewandt werden.