DE1461502A1

DE1461502A1 - Verfahren zum Trocknen von Filterkuchen

Info

Publication number: DE1461502A1
Application number: DE19651461502
Authority: DE
Inventors: Burch Elza Fain; Brown James Herbert
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1964-04-09
Filing date: 1965-04-08
Publication date: 1969-01-02
Also published as: ES311550A1; BE662063A; GB1098543A; US3319789A; SE316433B; DE1461502B2

Description

NEUE BESCHREIBUNG
"Verfahren zum Trocknen von Filterkuchen"

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Trocknen eines zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit auf ein flüssigkeitsdurchlässiges Medium abgesetzten Filterkuchens durch Hindurchleitung von Dampf.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird der Filterkuchen solange einem Dampfstrom ausgesetzt, bis der gewünschte Trocknungsgrad erreicht ist. Da die Trockung nicht über die ganze Schichtdicke des Kuchens gleichmässig erfolgt, sondern ein Feuchtigkeitsgefälle vorhanden ist, das in Richtung der Kuchenunterseite ansteigt, wenn der Dampf auf die Kuchenoberseite aufgegeben wird, hat die Dampftrocknung zur Folge, daß die obenliegenden Kuchenschichten einer längeren und intensiveren Trocknung unterworfen sind als die unteren Schichten. Es lässt sich deshalb häufig nicht vermeiden, daß die oberen Schichten überhitzt werden, wenn die unteren Schichten ebenfalls

Patentanwälte Dipl.-lng. Martin LiAt, Dipl.-Wirtsdi.-lnB. Axel Hansmann» DipL-Phys. Sebastian Herrmenn 8 MÖNCHEN 2, THERtSlENSTSASSE »3 · T*ltte*i »1t» · Teheromw-AAess·! UpoHi/M&Khwi ^Zs*.O*ta^^ · ftjrt**·*-*«*!

einen guten Trocknungsgrad erreichen sollen und wenn keine teueren und komplizierten Regelvorrichtungen zur Steuerung von Dampftemperatur und Dampfmenge in die Troeknungsvorrichtung eingebaut werden sollen. Eine derartige Überhitzung wirkt sieh jedoch auf viele Trocknungsprodukte nachteilig aus, indem sie beispielsweise einen unerwünschten chemischen Abbau tervorruft oder zu Farbveränderungen führt. Ein weiterer Nachteil des bekannten Troeknungsverfahrene besteht in dem ziemlieh k großen Dampfverbrauch, der die Herstellungskosten der Produkte nicht unwesentlich erhöht.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der Filterkuchen solange mit Dampf beaufschlagt wird, bis er bis in eine bestimmte Schicht erwärmt worden ist und einen Teil seines Wassergehaltes verloren hat, und daß daraufhin an- ; gewärmtes Gas durch den Filterkuchen geschickt wird, das sich in der erhitzten Filterkuehenschiclit weiter erwärmt und die aufgenommene Wärme auf die ursprünglich nicht erwärmte Filter-

kuehenschicht überträgt.

Die Trocknung des Filterkuchens mit Dampf wird somit nur bis zu einer etwa mittleren Schichtdicke betrieben und dann »it einem am Verfahrensort vorhandenen Gas, beispielsweise auch mit Luft von Raumtemperatur, weitergeführt. Diese mittlere Schichtdicke ist von der Produktart abhängig und kann so gewählt werden, daß nicht nur der Dampf verbrauch so gering wie möglich ist,

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sondern vor allem vermieden wird, daß das Produkt dureh überhitzung verdorben wird. Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine Kombination aus Dampf- und Gastrocknung dar, wobei die Gastrocknung zu einem Zeitpunkt einsetzt, wo ein großer Teil des Produktes, nämlich die unteren Filterkuchensehichten, noch etwa den ursprünglichen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Es unterscheidet sich dadurch auch von den bekannten Dampftroeknungsverfahren, bei denen teilweise auch eine Gastrocknung vorgesehen ist, die aber erst dann einsetzt, wenn das zu troctetende Produkt den gewünschten Trocknungsgrad im wesentlichen bereits erreicht hat, so daß nur noch eine geringe Nachtrocknung bzw. Abkühlung erforderlich ist.

In der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäseen Verfahrensweise schematisch erläutert. In der Zeichnung sind:

Figur i eine Draufsicht auf einen Vakuumdrehfilter, der für das erfindungsgemässe Verfahren verwendet wird,

Figur 2, 3 und 4 Teilschnittansichten längs der Linien H-II, IH-III und IV-IV in Figur 1 und

Figur 5 ein Arbeitsplan, in dem die einzelnen Verfahrensschritte in ihrer Reihenfolge eingezeichnet sind.

Bas neuartige Verfahren ist in seinem Ablauf aus dem Arbeitsplan von Figur 5 ersichtlich. Wie dort angegeben, wird eine Wasseraufschlämmung von Kohleteilchen in der Größenordnung von

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bis zu 6,35 mm oder eines Eisenerkonzentrates von -10 mesh (das durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,39 Maschen pro Millimeter hindurchgeht) auf einen durchgehenden Vakuumfilter jeder geeigneten Art, wie zum Beispiel den oben bezeichneten Dorr-Oliver-Filter gegeben wird. Eine einleitende Filtrierung (Stadium l) erfolgt sofort und führt schnell zur Abtrennung als Filtrat des meisten Wassergehaltes der Aufschlämmung und lässt einen gesättigten Feststoffkuchen von " erheblicher Stärke zwischen etwa 25 und 75 mm oder mehr zurück, der vielleicht bis zu 20 Gewichtsprozent Wasser enthält.

Sobald das an der Oberfläche befindliche Wasser durch den auf dem durchlässigen Teil des Filters hervorgerufenen Kuchen gesickert ist, wird die Oberseite des Kuchens mit überhitztem Dampf beaufschlagt. Vorzugsweise hat der Dampf eine Temperatur zwischen 100 und 150 C, beispielsweise 131 C und steht zumindest unter atmosphärischem Druck. Der Dampf wird durch das Vakuum durch den Kuchen nach unten gesaugt, weicht den Kuchen auf und erwärmt die obere Schicht des Kuchens durch Kondensierung, wenn er durch diese Schicht hindurchgeht (Stadium 2). Der sich daraus ergebende Temperaturanstieg dieser Schicht führt zur zusätzlichen Abgabe von Wasser aus dieser Schicht infolge der Verringerung der Oberflächenspannung und Viskosität, wie es oben erwähnt ist. Das so abgegebene Wasser entweicht als Filtrat. Die Beaufschlagung durch Dampf wird solange fortgesetzt, bis der teilweise entwässerte Kuchen bis zu einem Zwischenniveau, vorzugsweise mindestens bis zur Hälfte seiner Tiefe von der Oberfläche hinweg erwärmt worden ist. In diese«

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Stadium wird die Dampfzufuhr beendet und Luft oder ein anderes Gas unter atmosphärischem Druck der Oberweite des Kuchens zugeführt (Stadium 3).

Die die obere Schicht des Kuchens durchquerende Luft absorbiert die Wärme, aus dieser Schicht und erleichtert die Verdampfung von Wasser, und gelangt sodann nach unten in die untere Schicht, die noch im wesentlichen die Aufgabetemperatur aufweist· Die Luft absorbiert die Wärme infolge Berührung und überträgt die Wärme zu der unteren Schicht, und gleichzeitig kondensiert der Wasserdampf und überträgt eben falls Wärme auf die untere Schicht. Dadurch wird die untere Schicht auf eine Temperatur erhöht, die zwischen der Aufgabetemperatur und derjenigen Temperatur liegt, auf die die obere Schicht durch Dampf erwärmt wurde. Der Temperaturanstieg in der unteren Schicht gibt weiteres Wasser frei, das als FiI-trat aus der Schicht abläuft und den endgültig entwässerten Kuchen mit geringem Feuchtigkeitsgehalt oder einem guten Trockenheitszustand zurücklässt. Aus Figur 5 geht hervor, daß die drei Stadien des erfindungsgemässen Verfahrens die folgenden sind: Einleitende Filtrierung, Dampfbeaufschlagung und Wärmegewinnung und -übertragung, wobei jeder Verfahrensschritt von einer Entfernung von Wasser begleitet wird.

Die Figuren 1 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Gerätes, das für die Ausführung des erfindungsgemäßenVerfahrens verwendet werfen kann. Ein Drehvakuumfilter iO wie ajurn Beispiel

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die oben genannte Dorr-Qliver-Vorrichtung weist einen rotierenden Tisch Ii-mit eiier oberen Fläche 12 aus durchlässigem Stoff auf, auf die von unten durch eine Vakuumpumpe eine gleichmässige Saugkraft ausgeübt wird. Normalerweise besteht ein Druckunterschied von etwa 12? mm Quecksilber zwischen der Ober- und Unterseite des durchlässigen Stoffes. Eine Aufgaberutsche 13 entleert eine Aufschlämmung von Feststoffen und Wasser zu etwa gleichen Teilen auf die Fläche 12 gegen einen radial zu dieser verlaufenden Damm Ik. Der Drehtisch 11 wird im Uhrzeigersinn angetrieben und während etwa der ersten 90 seiner Drehung wird das einleitende Stadium der vorläufigen Filtrierung gemäß Figur 5 durchgeführt. Dies geht klarer aus Figur 2 hervor.

Eine starr angeordnete Haube 15 liegt über etwa 180° des Tischumfanges gegenüber der Aufgaberutsche und weist an ihr angeschlossene Dampfeinlaßrohre 16 auf. Wenn also der auf der Fläche 12 zurückgelassene Filterkuchen nach der einleitenden Filtrierung desn zweiten und dritten Quadranten seiner kreisförmigen Bewegungsbahn durchquert, wird er der dampfunterstützten Filtrierung oder Entwässerung durch Dampfinfusion , d.h., dem in Figur 5 angegebenen zweiten Stadium unterworfen. Dies ist im einzelnen in Figur 3 dargestellt. Wie dort dargestellt, schliesst ein Dichtungsstreifen 17 den Raum zwischen der starren Haube 15 und dem Drehtisch 11. Die Enden der Haube können durch nachgiebige Vorhänge 19 verschlossen werden.

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Nachdem der Filterkuchen wieder aus dem von der Haube 15 umschlossenen Bereich austritt, strömt infolge des unter der Deckfläche 12 bestehenden Vakuums Luft durch den Filterkuchen nach unten, und dies stellt das dritte Stadium der Wärmege— winnung und -übetragung gemäß Figur 5 dar, das in Figur 4 besonders dargestellt ist¹. Die endgültig trockenen Feststoffe werden sodann von der Deckfläche 12 durch eine Förderschnecke 18 entfernt.

Die durch die vorliegende Erfindung ermöglichte erhöhte Feuchtigkeitsentfernung geht aus der unten stehenden Tabelle I hervor, in der die Ergebnisse eines üblichen Filterverfahrens (ohne Dampf- oder Luftbeaufschlagung, gezeigt im Versuch Nr. 1), eines üblichen Filterverfahrens mit dampfunterstützter Fil— trierung (nur Dampfbeaufschlagung ohne Luft, Versuche 2 und 3) und des dreistufigen Verfahrens der vorliegenden Erfindung (einleitende Filtrierung, Dampfbeaufschlagung und Wärmege— winnung und -übetragung durch Luftströmung, Versuche 4 und 5) angegeben sind.

	TABELLE I	Luftzeit	■ ·-. ;".U	Wassergehalt
Vereuch Nr.	Dampfzeit	0	Endgültiger	6 %
i	O	0	5 bis
2	30 Sek.	O	1.5
3	4.5	7-1/2	0.7
4	22-1/2	il-i/2	0.5
5	33-1/2	0.4

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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Einsparung von Dampf, die auf der Tatsache beruht, daß die Beaufschlagung von Dampf nicht solange fortgesetzt wird, bis die gesamte Stärke des Filterkuchens direkt durch die Kondensierung des Dampfes erwärmt worden ist. Zusätzlich zur Übertragung von Wärme dient der Luftstrom ferner der weiteren Trocknung durch Verdampfung der oberen Schicht, die bemts durch die dampfunterstützte Filtrierung " weitgehend getrocknet worden ist.

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Claims

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1. Verfahren zum Trocknen eines zur Trennung von Peststoff und Flüssigkeit auf ein flüssigkeitsdurchlässiges Medium abgesetzten Filterkuchens durch Hindurchleitung von Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkuchen solange mit Dampf beaufschlagt wird, bis er bis in eine bestimmte Filterkuchen— schicht erwärmt worden ist und einen Teil seines Vassergehaltes verloren hat, und daß darauf nicht angewärmtes Gas durch den Filterkuchen geschickt wird, das sich in der erhitzten Filterkuchenschicht weiter erwärmt und die aufgenommene Wärme auf die ursprünglich nicht erwärmte Filterkuchenschicht überträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der unter dem flüssigkeitsdurchlässigen Medium befindliche Raum evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteroberlläche, wenn die

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Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, DipL-Phys. Sebastian Hermann

β MÖNCHEN 2. THEtESICNtTtASSESS · Tefefam»12« · Teleg—UpcHi/MIli

Bayer. Vereinbart München, Zwei««». CHkor-vo-vMllter-Rine, Kto.-Nr. W? 495 ? Portwheek-Konlo: we Nr. ISUfT

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Flüssigkeit aus ihr entfernt worden ist, mit Dampf solange beaufschlagt wird, bis der obere Teil des Filterkuchens durch die Kondensationswärme des Dampfes erhitzt worden ist.

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