DE3586288T2

DE3586288T2 - Hochdruckkristallisierungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3586288T2
Application number: DE8585904853T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kitagawa; Masato Moritoki
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-09-18
Filing date: 1985-09-18
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2005-09-19
Also published as: US4784766A; DE3586288D1; EP0235289A1; WO1987001605A1; EP0235289A4; EP0235289B1; CA1285498C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druck-Abtrennvorrichtung für die Verfestigung mindestens eines Bestandteils einer Flüssigkeit bei hohen Drücken wie z.B. 500 atm oder mehr und insbesondere eine Vorrichtung zur Anwendung bei der Abtrennung des sich verfestigenden Bestandteils von der Mutterlauge.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es sind viele chemische Verfahren zur Abtrennung eines Bestandteils von einer Mischung aus zwei oder mehr Bestandteilen, die sich in einem flüssigen Zustand oder im Zustand einer Aufschlämmung befindet, (nachstehend als flüssige Mischung bezeichnet) vorgeschlagen worden. Die herkömmlichen Verfahren sind jedoch nicht wirksam, um einen bestimmten Bestandteil von anderen abzutrennen, wenn die Bestandteile eutektisch sind oder eine feste Lösung bilden, wo die Bestandteile so ähnliche chemische und physikalische Eigenschaften haben, daß sie schwer zu trennen sind.
Als Folge wird die Trennung von Bestandteilen gewöhnlich mittels der Temperatur durchgeführt, was als thermische Abtrennung bezeichnet wird. Diese schließt ein Kühlverfahren ein, bei dem ein bestimmter Bestandteil bei seinem Gefrier- bzw. Erstarrungspunkt von den anderen abgetrennt wird.
Die thermische Abtrennung hat jedoch einige Nachteile; beispielsweise (1) ist es schwierig, die Temperatur zu steuern, (2) ist es wahrscheinlich, daß in dem System Temperaturgefälle auftreten, wodurch thermisches Gleichgewicht fehlt, und (3) ist die zur thermischen Abtrennung erforderliche Zeit ein weiterer Nachteil.
Ein alternatives Verfahren, das für eine solche Abtrennung vorgeschlagen worden ist, ist ein Verfahren, das sich auf den Druck statt auf die Temperatur stützt.
Wenn das Druck-Abtrennverfahren für industrielle Zwecke durchgeführt wird, insbesondere unter Anwendung einer großen Vorrichtung, sind neue Probleme aufgetreten. Eines von ihnen ist, wie man die flüssige Phase unter einem hohen Druck aus dem System abläßt, wenn die flüssige und die feste Phase darin als Mischung nebeneinander bestehen.
Bei den hohen Drücken, die durch das Druck-Abtrennverfahren angewandt werden, werden feste Kristalle gebildet, wohingegen die Kristalle schmelzen und weich werden, während der Druck vermindert wird. Bei der bekannten Vorrichtung zur Durchführung einer Druck-Abtrennung wird ein zylinderförmiger Hochdruckbehälter angewandt, der an seiner Innenwand mit einem Filter versehen ist. Wenn beabsichtigt ist, flüssige und feste Phase nebeneinander bestehen zu lassen, steht das System hinter dem Filter durch ein Ventil mit der Atmosphäre in Verbindung. Es gibt viele Abwandlungen dieser Vorrichtung.
Beim Betrieb wird eine Mischung in einem flüssigen Zustand in den Behälter eingebracht; die Verbindung mit der Atmosphäre wird abgeschnitten, und der Flüssigkeitsauslaß wird geschlossen, was bedeutet, daß der Behälter vollständig geschlossen wird; auf die Mischung in dem Behälter wird ein hoher Druck ausgeübt; die Temperatur wird nötigenfalls vermindert. Auf diese Weise wird ein Bestandteil in der Mischung abgetrennt, wodurch ein Zustand hervorgerufen wird, bei dem der verfestigte Bestandteil und die verbliebene Flüssigkeit nebeneinander bestehen. Dann wird das Ventil geöffnet, um den flüssigen Bestandteil zu entnehmen, der durch das Filter hinausgepreßt wird, indem auf die Mischung in dem Behälter allmählich Druck ausgeübt wird. Der Druck, der kontinuierlich auf die verbliebene feste Phase ausgeübt wird, drückt ihn durch das Filter.
Auf diese Weise bleibt in dem Behälter ein sehr reiner Bestandteil zurück.
Es wird auf Figur 1 Bezug genommen, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Hochdruckbehälter zeigt. Der Behälter 1 hat ein Filter 2, einen Dämmstoff 3, einen Kolben 4, einen Block 5, ein Mischungszuführungsrohr 6 und ein Ablaßrohr 7.
Die Schritte, die unternommen werden, um den erläuterten Behälter zu betreiben, sind wie folgt:
(1) Ein Ventil V7 wird geschlossen, und das Ventil V6 wird geöffnet, um die Mischung in den Behälter 1 eintreten zu lassen.
(2) Nachdem die Zuführung der Mischung beendigt ist, wird das Ventil V6 geschlossen, und der Kolben 4 wird gesenkt, wodurch der Druck auf die Mischung in dem Behälter erhöht wird. Auf diese Weise wird die Verfestigung eines bestimmten Bestandteils gefördert bzw. beschleunigt.
(3) Nachdem die Verfestigung eines Bestandteils beendet ist, wird das Ventil V7 geöffnet, und das nachfolgende Filtern und Pressen beginnen; das heißt, zunächst wird der flüssige Bestandteil in dem Behälter gepreßt und durch das Filter hindurchgehen gelassen. Der flüssige Bestandteil geht durch einen Weg 8 hindurch und wird durch das Rohr 7 über das Ventil V7 abgelassen, und
(4) nachdem das Filtern und das Pressen beendet sind, wird der Behälter 1 geöffnet, wodurch der feste Kuchen bei Atmosphärendruck gesammelt wird oder alternativ nach dem Sammeln geschmolzen wird.
Bei dem vorstehend erwähnten Prozeß (3) wird das Filter 2 in der Richtung des Pfeils (A), das heißt, senkrecht zu der Filteroberfläche, Drücken ausgesetzt, die so hoch wie 500 atm oder mehr, manchmal einige tausend atm, sind. Während das Pressen fortschreitet, wird die Filteroberfläche zusätzlich durch das Pressen des festen Kuchens einer Reibungskraft ausgesetzt, wobei die Reibungskraft in der Richtung des Pfeiles (b), das heißt, in der Achsenrichtung, auf die Filteroberfläche einwirkt. Ferner beeinflußt ein Differenzdruck zwischen dem hohen Innendruck, der auf den oberen Ring 2a einwirkt, und einein möglichen Atmosphärendruck, der darunter herrscht, die Filteroberfläche. Wegen dieser kombinierten Einflußgrößen besteht die Gefahr, daß das Filter einer Kompressionsverformung in der Richtung des Pfeils (b) unterzogen wird, und manchmal die Gefahr, daß es einer Ausdehnungsverformung in der Richtung des Pfeils (A) unterzogen wird; das Filter bricht manchmal wegen der Ausdehnungsverformung, wenn das Filter aus einem Sintermetall (SUS oder dergleichen) mit einer einfachen Struktur hergestellt ist. Es geschieht oft, daß die Poren in dem Filter zerquetscht und verstopft werden, wodurch er sein Filtriervermögen verliert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hat das herkömmliche Filtratabtrennverfahren einen großen Nachteil, der darin besteht, daß es einen Bruch des Filters und/oder einen Verlust des Filtriervermögens verursachen kann. Dies führt zu einem verminderten Wirkungsgrad in Form niedriger Ausbeuten oder einer verminderten Reinheit eines gesammelten Bestandteils.
Um einige der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten zu vermindern, haben die Erfinder eine Erfindung gemacht, für die eine Japanische Patentanmeldung Nr. 59(1984)40108 eingereicht worden ist. Bei dieser Erfindung ist der obere Bereich der Innenwand des Filters an dem Ring befestigt, und das Filter wird durch eine Verstärkung abgestützt und an einer gegebenen Stelle in dem Behälter befestigt, um das Filter gegen die axiale Verformung zu schützen.
Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist die gesamte Struktur im wesentlichen dieselbe wie die Ausführungsform von Figur 1. Ein Ring 9 ist in einen Raum oberhalb des Filters 2 eingepaßt, und hinter dem Filter 2 ist über einen Dämmstoff 3 eine zylinderförmige Verstärkung 10 bereitgestellt. Die Verstärkung 10 ist derart gebaut, daß ihre Länge in Übereinstimmung mit der axialen Länge des Filters eingestellt werden kann, um den oberen Ring 9 in einer gewünschten Lage anzuordnen. Die Verstärkung 10 kann zylinderförmig sein, wenn der Dämmstoff 3 gegen das Filter 2 eingefügt wird, oder senkrecht aufgeteilt sein, um das Anbringen und Abnehmen zu erleichtern. Der Dämmstoff 3 ist aus einem Material hergestellt, das die Flüssigkeit zu dem Ablaßweg 8 hindurchgehen läßt. Wenn kein Dämmstoff 3 eingefügt ist, ist es notwendig, einen senkrechten Schlitz bereitzustellen, durch den die Flüssigkeit fließen gelassen wird, nachdem sie durch das Filter 2 hindurchgegangen ist.
Die Größe des Schlitzes muß derart festgelegt werden, daß die Filterstruktur in der axialen und der radialen Richtung verstärkt wird. Es ist möglich, den Ring 9 mit der Verstärkung 10 zusammenhängend herzustellen.
Auf diese Weise wird das Filter 2 mit dem Ring 9 und der Verstärkung an einer bestimmten Stelle festgemacht, und wenn es zusätzlich durch die Verstärkung 10 abgestützt wird, wird das Filter 2 gegen die Verformung in den Richtungen der Pfeile (A) und (B) und dagegen geschützt, daß seine Poren zerquetscht oder erweitert werden. Folglich werden eine hohe Ausbeute und eine hohe Reinheit einer gesammelten Flüssigkeit gewährleistet. Weil das Filter 2 dagegen geschützt ist, beschädigt zu werden, ist die Häufigkeit des Austausches des Filters gegen ein neues in beträchtlichem Maße vermindert.
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der früheren Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Filter 2 an seinem oberen und unteren Ende durch Ringe 9, zwischen denen die Verstärkung 10 eingefügt ist, festgemacht ist. Das Filter 2 wird wegen der an beiden Enden bereitgestellten Ringe sicher gegen Kompressions- und Ausdehnungsverformung geschützt.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform. Bei diesem Beispiel hat das zylinderförmige Filter 2 eine sich fortschreitend erweiternde Wand, das heißt, eine konische Wand. Die Verstärkung 10 und der Dämmstoff 3 sind ähnlich geformt, und sie sind zwischen dem oberen und dem unteren Ring 9 bereitgestellt, wobei in der äußersten Schicht ein Abstandshalter 11 bereitgestellt ist. Der Abstandshalter 11 hat einen konisch-keilförmigen (kegelstumpfförniigen) Querschnitt, wie in Figur 4 gezeigt ist.
Um zu verhindern, daß das Filter entlang seinem Umfang verformt wird, ist es notwendig, den Zwischenraum zwischen dem Dämmstoff 3 und der Verstärkung 10, die sich hinter dem Filter 2 befinden, zu minimieren. Bei den in Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Beispielen, wo das Filter 2 rein zylinderförmig ist, ist die Beseitigung des Zwischenraumes fast unmöglich, wenn berücksichtigt wird, daß es notwendig ist, das Filter einzubauen bzw. einzusetzen.
Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform hat diese Schwierigkeit gelöst. Da der Abstandshalter 11 keilförmig ist, kann er die Verstärkung 10 mit der Rückseite des Filters 2 in engen Kontakt bringen, und zwar in dem Maße, daß dazwischen kein Zwischenraum vorhanden ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Filter in einer radialen Richtung verformt wird. Wenn das Filter 2 zu entfernen ist, muß nur der Block 5 nach unten geschoben werden. Beim Prozeß des Pressens wird das Filter 2 einer nach unten gerichteten Reibungskraft ausgesetzt. Wie in Figur 5 gezeigt ist (die Gerade zeigt einen Zustand vor dem Pressen, und die gestrichelte Linie zeigt einen Zustand während des Pressens), wird der feste Kuchen einer Kraft ausgesetzt, wodurch er dazu genötigt wird, sich von der inneren Oberfläche des Filters 2 zu trennen, was bedeutet, daß die Reibung abnimmt. Der feste Kuchen wird gepreßt, wenn er sich in dem Zustand befindet, der durch die gestrichelte Linie in Figur 5 gezeigt ist, und erfährt dadurch eine Reihe von Verziehungs- bzw. Stauchungsbrüchen, während denen innerhalb des Kuchens Flüssigkeitswege erzeugt werden, wodurch die Trennung von Flüssigkeit und Feststoff erleichtert wird.
Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist das Filter aus Sintermetall hergestellt, jedoch ist der Werkstoff nicht darauf beschränkt: in Übereinstimmung mit dem Druck und mit der Beschaffenheit des zu behandelnden Materials können ein- oder mehrschichtiges Metallnetz, eine poröse Platte, ein laminiertes Sintermetall, ein Stück Segeltuch oder eine Kombination gewählt werden.
Die Ergebnisse der Forschung, die vor der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, sind als Hintergrund der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Der Forschungsinhalt ist noch nicht veröffentlicht worden und ist der Öffentlichkeit nicht zugänglich. Unter Anwendung des neuen Druck-Abtrennverfahrens ist das Filter manchmal gebrochen und ist eine Verstopfung eingetreten. Es hat eine starke Nachfrage nach einem noch weiter verbesserten Druck-Abtrennverfahren und einer Vorrichtung dafür gegeben.
Das nächste Problem ist, wie man die Temperaturen während des Betriebes steuert.
Bei dem Druck-Abtrennverfahren wird der Druck als eine Variable angewandt, jedoch wird unvermeidlicherweise Wärme erzeugt, und es ist notwendig, die Temperaturen zu steuern, um den Einfluß von Wärme zu minimieren. Um das Druck-Abtrennverfahren wirksam durchzuführen, ist es erforderlich, die wahrscheinliche Erhöhung der Temperatur während des Betriebsverlaufs zu steuern. Eine Lösung ist die Füllung des Behälters mit einer gekühlten Mischung. Bei den Prozessen (2) und (3) ist es jedoch wahrscheinlich, daß Wärme erzeugt wird und die Temperatur in dem Behälter um 10 Grad oder mehr ansteigt. Die Wand des Behälters hat eine so große Wärmekapazität, daß die erzeugte Wärme in der Wand aufgenommen wird, wodurch ein weiterer Temperaturanstieg unterdrückt wird. Während die Wärme ausgestrahlt wird, sinkt die Temperatur. Als Folge tritt in dem Behälter ein Temperaturgefälle auf, das zu einer ungleichmäßigen Abtrennung führt. Es ist unter solchen Umständen wahrscheinlich, daß der gesammelte flüssige Bestandteil auf dem Filter oder in seiner Nähe und/oder in dem Ablaßweg in großer Menge kristallisiert, wodurch die glatte bzw. gleichmäßige Trennung von flüssigen und festen Bestandteilen verhindert wird. Es gibt eine andere Lösung, das heißt, der Druck in dem Behälter wird etwas vermindert, um die Kristalle mit geringerer Reinheit zu schmelzen und die Reinheit des gesammelten festen Bestandteils zu erhöhen. Wenn der Druck in dieser Weise vermindert wird, besteht die Neigung, daß die behandelten Substanzen niedrigere Temperaturen haben als das Filter und die Innenwand des Behälters, was zur Ansammlung einer übermäßigen Menge von fester Phase führt.
Das Temperaturgefälle ist in der Hinsicht ein wichtiges Problem, daß (1) es wahrscheinlich ist, daß die Reinheit eines gesammelten Bestandteils wegen einer möglichen Abtrennung eines anderen als des gewünschten Bestandteils beeinträchtigt wird, (2) es wahrscheinlich ist, daß der Ablaßweg verstopft wird, wodurch die Leistungsfähigkeit des Filters vermindert wird, und (3) es wahrscheinlich ist, daß die Kristalle des bestimmten Bestandteils schmelzen, was zu einer verminderten Ausbeute führt.
Die vorstehend erwähnten Probleme werden durch tägliche und jahreszeitliche Änderungen der Temperatur, die die Temperatur des Behälters beeinflussen, vergrößert, wodurch eine genaue Steuerung der Temperatur des Behälters erforderlich ist.
Die Steuerung der Temperatur ist jedoch sehr kompliziert und ist mit großem Arbeitsaufwand verbunden und kostspielig. Außerdem hat der Behälter unvermeidlicherweise eine große Wärmekapazität, weil er aus dickem Metall gebaut ist. Dies macht die Steuerung der Temperatur schwierig. Eine Lösung ist, daß der Behälter derart gebaut wird, daß der Wärmeübergang zwischen der Wand des Behälters und seiner Innenseite minimiert wird. Die in Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen haben diese Lösung bis zu einem gewissen Grade erzielt.
Eine andere Schwierigkeit ist, wie man feste Kuchen sammelt, die in dem Behälter zurückbleiben, nachdem das Filtern und das Pressen beendet worden sind. Wenn der Behälter rein zylinderförmig ist und entlang seiner gesamten Länge denselben Durchmesser hat, wirkt auf die Innenseite des Filters ein hoher Druck wie z.B. 500 atm oder mehr als 1000 atm ein. Ein so hoher Druck kann nicht nur die Innenseite des Filters brechen, sondern auch die Wand des Behälters erweitern. Unter diesen Umständen ist der bestimmte Bestandteil, der zu sammeln ist, in einem festen Kuchen in dem Behälter dicht gepackt, nachdem das Pressen beendet worden ist. In dieser Stufe wird der Kolben gehoben, um den Boden des Behälters von dem hohen Druck zu entlasten und in dem Behälter wieder einen normalen Atmosphärendruck herzustellen. Dann wird der Kolben wieder gesenkt, um den festen Kuchen zu schieben. Wenn der Druck auf den Normaldruck vermindert wird, wie es vorstehend erwähnt wurde, besteht jedoch die Neigung, daß die Wand des Behälters zu ihrer ursprünglichen geringeren Größe zuückkehrt. Als Folge wird der feste Kuchen entlang seinem Umfang fest gegriffen, wodurch er mit der inneren Oberfläche des Filters in engen Kontakt gebracht wird. Wenn der feste Kuchen unter diesen Umständen durch den Kolben zu fest in Richtung auf den Boden des Behälters geschoben wird, wirkt zwischen dem festen Kuchen und dem Filter eine große Reibungskraft, wodurch die innere Oberfläche des Filters beschädigt wird. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Filters verkürzt. Ein häufiger Austausch wird notwendig. Ein Weg zur Lösung dieses Problems ist die Anwendung eines dicken Filters, was jedoch zu hohen Kosten führt. Es ist gefunden worden, daß die Ausführungsform von Figur 4 in dieser Hinsicht wirksam ist.
Es gibt ein weiteres Problem, auf das man bei der Abtrennung eines flüssigen Bestandteils von der Flüssigkeit/Feststoff-Mischung stößt:
Der flüssige Bestandteil wird bei einem hohen Druck gehalten, und wenn er durch das Filter und das Ablaßrohr zu einer Niederdruckseite abgelassen wird, tritt ein plötzlicher Druckabfall auf, der auf die feste Phase in dem Behälter übertragen wird. Als Folge beginnt die feste Phase zu schmelzen, wodurch der Nutzeffekt vermindert wird. Es ist deshalb notwendig, den hohen Druck in dem Behälter so lange wie möglich beizubehalten. Ein Weg ist die Bereitstellung einer Druckabdämpfungskammer wie z. B. eines Schützes. Auf der Grundlage dieser Idee ist (1) ein Verfahren, bei dem eine Pumpe angewendet wird, die mit einer Hochdruckseite verbunden ist, wodurch die Hochdruckflüssigkeit so, wie sie ist, bei dem hohen Druck von der festen Phase abgepumpt und dann zu der Niederdruckseite entnommen wird, oder alternativ (2) ein Verfahren, bei dem eine Antidruckvorrichtung von derselben Art und Größe wie die Druck-Abtrennvorrichtung an einem dieser benachbarten Ort angebracht wird, vorgeschlagen worden. Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, sind diese Verfahren unvorteilhaft, da sie kostspielig und kompliziert sind.
Es ist auf jeden Fall schwierig, einen Hochdruckflüssigkeitsinhalt zu einer Niederdruckseite zu entfernen, während die Flüssigkeit bei dem hohen Druck gehalten wird, und es ist notwendig, eine Vorrichtung zu entwickeln, die diese schwierige Aufgabe löst.
In Verbindung mit der vorstehend erwähnten Schwierigkeit gibt es ein Problem der Verstopfung in dem Ablaßweg, das auf den hohen Druck zurückzuführen ist, der unvermeidlicherweise auf den Ablaßweg einwirkt, wodurch unter dem Einfluß des Druckes Kristalle erzeugt werden. Wenn die Verstopfung in dem Ablaßweg auftritt, ist es notwendig, die Kristalle durch einen zusätzlichen Schritt zu schmelzen und zu entfernen. Dies ist auch eine zeitraubende und mit großem Arbeitsaufwand verbundene Arbeit. Der normale Verlauf von der Zuführung des Materials bis zum Ablassen des Produkts nimmt einige Minuten in Anspruch, und das Verfahren wird beim normalen Betrieb Tag und Nacht kontinuierlich wiederholt. Wenn sich der Ablaßweg verstopft, wird der normale Betriebsverlauf unterbrochen. Der Nutzeffekt wird in beträchtlichem Maße vermindert. Eine Lösung zum Lösen dieses Problems besteht darin, daß die gesamte Vorrichtung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Dies erfordert viel Wärmeenergie, was zu hohen Produktionskosten führt. Wenn der gesamten Vorrichtung Wärme zugeführt wird, muß sie außerdem mit einem Dämmstoff bedeckt werden, um die Wärme zurückzuhalten, wodurch es schwierig gemacht wird, die Vorrichtung von außen zu beobachten. Es ist beispielsweise schwierig, ein Flüssigkeitsleck in den Verbindungsstücken oder -stellen in der Vorrichtung zu überprüfen.
Unsere früher veröffentlichte Japanische Patentschrift JP-A 54- 158376 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen eines Materials von einer Lösung durch Auskristallisieren des Materials in einem flüssigen gelösten Stoff unter Druck. Sie beschreibt im einzelnen eine Vorrichtung mit einem Druckbehälter, der dafür bestimmt ist, die Lösung aufzunehmen, einer Einrichtung für die Zuführung der Lösung zu dem Druckbehälter und das Entziehen eines gelösten Stoffs aus dem Druckbehälter, einer Einrichtung für das Zusammenpressen der Lösung in dem Druckbehälter, um das Auskristallisieren zu bewirken, und einer Filtereinrichtung, die dafür bestimmt ist, das abgetrennte Material in dem Druckbehälter zurückzuhalten, während der gelöste Stoff entzogen wird.
Wie erörtert wurde, sind diese früher vorgeschlagenen Abtrennverfahren und die Vorrichtung zu ihrer Durchführung auf Probleme gestoßen. Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme der früheren Filter, die eine Folge des nach außen gerichteten Druckes sind, der über die Oberfläche des Filterelements erfahren wird und bewirkt, daß das Filterelement am Umfang ausgedehnt wird und zu Bruch geht, weiter zu vermindern, während die axiale Festigkeit in dem Filterelement aufrechterhalten wird.
Folglich wird durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Anwendung beim Abtrennen eines benötigten Materials von einer Mutterlauge, die mindestens das benötigte Material enthält, durch Auskristallisieren dieses Materials in der Lauge unter hohem Druck und nachheriges Abtrennen des auskristallisierten benötigten Materials mit
einem im allgemeinen zylinderförmigen Druckbehälter, der eine Einrichtung für die Zuführung der Lösung zu dem Behälter; eine Kolbeneinrichtung für die Erhöhung des Druckes der Lauge und des darin enthaltenen Materials auf einen Wert, der ausreicht, um ein Auskristallisieren des abzutrennenden Materials zu bewirken; und eine Einrichtung zum Ablassen der Lauge aus dem Druckbehälter aufweist;
einer Filtereinrichtung, die um die innere Oberfläche der zylinderförmigen Wand des Druckbehälters herum angeordnet und dafür bestimmt ist, auskristallisiertes Material in dem Druckbehälter zurückzuhalten, während der Lauge erlaubt wird, hindurchzugehen, um aus dem Druckbehälter entzogen zu werden; und
einer Durchgangseinrichtung für den Strom der Lauge von der Außenseite der Filtereinrichtung zu der Einrichtung zu ihrem Ablassen aus dem Druckbehälter
bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Filtereinrichtung aus einer Filterelementhülse und einer Verstärkungshülse für die Filterhülse besteht; die Verstärkungshülse mit einem Strömungsweg (15a) für Mutterlauge, die aus der Filterelementhülse abzulassen ist, ausgebildet ist und innerhalb der zylinderförmigen Wand des Druckbehälters eng eingepaßt ist, so daß einer radialen Ausdehnung der Filtereinrichtung unter dem hohen Druck während ihrer Anwendung durch die Wand des Druckbehälters ein Widerstand entgegengesetzt wird; die Filterelementhülse mit einer innersten Streckmetall- bzw. Metallnetz-Filterschicht und einer oder mehr als einer äußeren Streckmetall- bzw. Metallnetz-Filterträgerschicht ausgebildet ist, wobei die Streckmetall- bzw. Metallnetzschichten im wesentlichen über die gesamte Filteroberfläche durch Zusammensintern ihrer Maschen aneinander befestigt sind; und daß die Filterelementhülse an ihren Enden mit den Enden der Verstärkungshülse verbunden ist, wodurch die Filterelementhülse in der Verstärkungshülse axial festgemacht wird.
Zu Nebenaufgaben von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gehören die leichte Entfernung des resultierenden Filterkuchens aus dem Filterelement, die Steuerung der Temperatur während des Betriebes der Vorrichtung und die Aufrechterhaltung von Druck innerhalb der Vorrichtung, während aus der Vorrichtung Flüssigkeit bzw. Lauge (nachstehend als Flüssigkeit bezeichnet) abgelassen wird, während jeweils die Hauptaufgabe beibehalten wird.
Um ein volleres Verständnis der vorstehenden und anderer Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zu fördern, werden nun einige Ausführungsformen nur beispielshalber unter Bezugnahme auf Figuren 6 bis 13 der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 ein Vertikalschnitt durch eine frühere, von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung hergestellte und vorstehend erörterte Druck-Abtrennvorrichtung ist;
Figur 2 ein Vertikalschnitt ist, der die in Figur 1 gezeigte Filterstruktur zeigt;
Figuren 3 und 4 jeweils abgewandelte Ausführungen der Druck-Abtrennvorrichtung von Figur 1 sind, wobei jede Figur 2 entspricht;
Figur 5 eine erläuternde Ansicht ist, die den Prozeß des Pressens unter Anwendung der Vorrichtung von Figur 4 als Beispiel veranschaulicht;
Figur 6 ein Horizontalschnitt ist, der eine in der Druck-Abtrennvorrichtung angewandte Filterstruktur zeigt;
Figur 7 ein Horizontalschnitt durch eine Druck-Abtrennvorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Figur 8 ein Vertikalschnitt ist, der die Filterstruktur zeigt, die in der Druck-Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
Figur 9 ein Vertikalschnitt ist, der eine Ausführungsform zeigt, die eine Dämmschicht enthält;
Figur 10 eine erläuternde Ansicht ist, die einen Ablaßweg, der eine Düsenanordnung enthält, als Beispiel veranschaulicht;
Figur 11 ein Schnitt der Düsenanordnung von Figur 10 in einem größeren Maßstab ist;
Figur 12 ein Vertikalschnitt ist, der eine Ausführungsform zeigt, die in dem Ablaßweg ein Heizelement enthält; und
Figur 13 ein Vertikalschnitt ist, der eine Ausführungsform zeigt, die in dem Druckmesser ein Heizelement enthält.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezugnahme auf Figur 6 enthält die Druck-Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine zylinderförmige Streckmetall- bzw. Metallnetz-Schichtstruktur 12 und eine zylinderförmige Verstärkung 13, die konzentrisch mit der Netz-Schichtstruktur 12 bereitgestellt ist, um sie abzustützen. Die zwei Bauteile 12 und 13 sind mindestens an ihren gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden, und in der Grenzfläche dazwischen ist vorzugsweise eine Festkörperdiffusions-Verbindungsschicht bereitgestellt, und die zwei Bauteile 12 und 13 werden gemeinsam als Filterstruktur 14 bezeichnet. Die Filterstruktur 14 ist axial und radial an der Wand eines Behälters 1 befestigt. Die Filterstruktur 14 kann in einer bekannten Weise befestigt werden; beispielsweise durch Ringe 9, die in Figuren 3 und 4 gezeigt sind. In der radialen Richtung, oder die Filterstruktur 14 wird mit der inneren Oberfläche des Behälters 1 mit einem minimalen Zwischenraum wie z.B. 0,1 mm oder weniger in Kontakt gehalten.
Es ist beabsichtigt, daß die Filterstruktur 12 eine Flüssigkeit von innen nach außen hindurchgehen läßt, und die Flüssigkeit wird am Boden des Behälters 1 zum Ablassen aus der Vorrichtung gesammelt. Nachstehend ist eine nähere Beschreibung gegeben:
Die Filterstrüktur 14 enthält zwei oder mehr Zylinder aus Streckmetall bzw. Metallnetz (nachstehend als Metallnetz bezeichnet), die konzentrisch angeordnet sind, wobei vorzugsweise jedes Netz eine andere Maschenweite hat; beispielsweise ist der innere Zylinder feinmaschig, während der äußere weitmaschig ist, und wenn drei Zylinder angewendet werden, ist der mittlere feinmaschiger. Die Zylinder sind stabil aneinander befestigt, um einer axialen Beanspruchung bzw. Spannung zu widerstehen, die darauf einwirkt, wodurch eine mögliche Verschiebung an der Grenzfläche vermieden wird. Es ist jedoch notwendig, zwischen den benachbarten Zylindern Zwischenräume bestehen zu lassen, da die Zwischenräume notwendig sind, um die Flüssigkeit hindurchgehen zu lassen, wobei die Zwischenräume wegen der gewellten Formen der einzelnen Drähte, die das Metallnetz bilden, erzeugt werden. Die Metallnetzzylinder werden durch Sintern miteinander verbunden, und die Sinterbedingungen wie z.B. Sinterdruck und -temperatur werden in Übereinstimmung mit dem Durchmesser der Drähte, die das Metallnetz bilden, der Maschenweite und der Beschaffenheit des Materials festgelegt.
Die Verstärkung 13 ist dafür bestimmt, den Metallnetzzylinder 12 abzustützen, damit der Zylinder gegen eine axiale und radiale Kraft, die darauf einwirkt, geschützt wird. Die Verstärkung 13 wird durch Schneiden eines Metallblocks hergestellt und wird mit einem Weg versehen, der eine Flüssigkeit hindurchgehen läßt, wobei der Weg von der inneren Oberfläche zu der äußeren Oberfläche führt und mit einem Ablaßrohr in Verbindung steht. Es wird bevorzugt, daß der Durchmesser der Verstärkung derart ist, daß gegen die Innenwand des Behälters ein kleiner Zwischenraum gelassen wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es erforderlich, die Metallnetz-Schichtstruktur 12 und die Verstärkung 13 so fest zu verbinden, daß sie einer axialen Kraft und einer radialen Kraft, die darauf einwirken, widerstehen, und sie können an Ort und Stelle entlang ihren Längen miteinander verlötet werden, um die Verbindung zu sichern. Sie werden auf diese Weise gegen einen möglichen Bruch oder eine mögliche Verschiebung geschützt. Es wird eine Festkörperdiffusionsverbindung bevorzugt, die durch Sintern erzielt werden kann. Die Diffusion breitet sich manchmal derart aus, daß die vorstehend erwähnten Flüssigkeitswege bedeckt werden, und um dies zu vermeiden, werden in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung Rillen 15 gebildet. Die Rillen können die Flüssigkeit von der Innenseite der Struktur 12 mittels Umgehungen 15a in zweite Rillen 16 führen. Die Flüssigkeit kann schließlich in derselben Weise abgelassen werden, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurde. Bei der veranschaulichten Ausführungsform werden die Rillen 15 und 16 in der Verstärkung 13 hergestellt, jedoch können sie in dem Behälter 1 gebildet werden.
Es ist wichtig, daß die zwei Bauteile 12 und 13 bezüglich des Behälters 1 genau angeordnet werden. Der kleine Zwischenraum zwischen der Verstärkung 13 und dem Behälter 1 ist nützlich, um sie in der radialen Richtung zu halten. In der axialen Richtung kann ein (nicht gezeigter) Abstandshalter bereitgestellt werden, damit die Höhen des Behälters 1 und der Verstärkung 13 gleich gemacht werden. Wenn eines der beiden Bauteile in bezug auf das andere versetzt wird, sind sie einer radialen oder axialen Beanspruchung bzw. Spannung ausgesetzt, die wegen des hohen Druckes möglicherweise darauf einwirkt, wodurch die Vorrichtung beschädigt und/oder der Arbeiter, der mit dem Betreiben der Vorrichtung beschäftigt ist, gefährdet wird.
Die genaue Lage der Filterstruktur 14 ist in der Hinsicht wichtig, daß der Raum, der durch die Filterstruktur abgegrenzt wird, mit dem Schaft des Kolbens konzentrisch sein muß. Ein anderer Gesichtspunkt ist, daß die Filterstruktur dazu neigt, sich radial auszudehnen. Um die radiale Ausdehnung zu vermeiden, wird die Filterstruktur 14 mit der Innenwand des Behälters 1 mit einem minimalen Zwischenraum, der dazwischengeschaltet ist, in Kontakt gebracht, um die Ausdehnung des Filters nach außen aufzuhalten. Wenn der Druck aufgehoben wird, zieht sich das Filter 14 zusammen, wodurch es den festen Kuchen greift und preßt, jedoch wird dieses Problem im Fall der Struktur der vorliegenden Erfindung vermieden oder minimiert. Der Zwischenraum zwischen der Filterstruktur und dem Behälter beträgt zu diesem Zweck vorzugsweise 0,1 mm oder weniger. Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform ist wirksam, um diesen Zweck zu erzielen; das heißt, die Filterstruktur 14 ist konisch, wobei zwischen dem Filter und dem Behälter ein konisch-keilförmiger Abstandshalter eingefügt ist, um die Filterstruktur zu straffen, oder alternativ ist der Behälter konisch, während die Außenseite des Filters wie ein Kegelstumpf geformt ist, so daß der Behälter und das Filter konzentrisch derart angeordnet sind, daß sie zueinander komplementär sind. Jede der beiden Alternativen kann gewählt werden.
Figur 8 zeigt ein Beispiel für die Vorrichtung zur Erzielung des vorstehend erwähnten Zwecks. Der Behälter 1 ist mit einem Abstandshalter 11, der eine konische Wand hat, und mit einer Filterstruktur 14, die eine genauso konische Wand hat, versehen, so daß die Filterstruktur 14 bezüglich des Behälters 1 genau und stabil angeordnet wird.
Bei der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform sind die Blöcke 5 und 5a (Figur 9) abnehmbar, wodurch die Zuführung und die Entfernung des Behälterinhalts erleichtert wird.
Figur 7 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur der Filterstruktur 14 zeigt, wobei die Bezugszahlen 12a bis 12e Metallnetzkörper bezeichnen, die zusammen die einheitliche Struktur 12 bilden, die von der Verstärkung 13 umgeben ist. Funktionell wirkt die Schicht 12a mit der feinsten Maschenweite als Filter, während die anderen als Stützen für die Schicht 12a wirken und Wege bereitstellen, um die Flüssigkeit hindurchgehen zu lassen.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Figur 9 beschrieben:
Zwischen dem Behälter 1 und der Filterstruktur 14 ist eine wärmedämmende Zwischenwand 17 bereitgestellt, wodurch verhindert wird, daß Wärme auf den Behälter 1 übertragen wird, wobei es wahrscheinlich ist, daß die Wärme an der inneren Oberfläche der Filterstruktur 14 erzeugt wird. Bei der erläuterten Ausführungsform wird die Filterstruktur 14 in einem unteren Abschnitt des Zylinders bereitgestellt, jedoch kann sie entlang seiner gesamten Höhe bereitgestellt werden. Wenn die Filterstruktur 14 in dem unteren Abschnitt davon bereitgestellt wird, wie es in Figur 9 gezeigt ist, wird zwischen dem Behälter 1 und einer Hochdruckkammer 18 ein wärmedämmender Abstandshalter 19 bereitgestellt, wodurch der gesammelte Bestandteil vor Hitze geschützt wird. Die Filterstruktur 14 wird außerdem stabil in der Lage festgehalten. Die Bezugszahlen 20 und 21 bezeichnen Dämmteile, die dafür bestimmt sind, zu verhindern, daß Wärme auf den Hauptabschnitt der Vorichtung übertragen wird; sie sind vorzugsweise mit Filterteilen 20a bzw. 21a versehen. Ein Stopfen 5a ist in einem Stück mit dem Behälter 1 hergestellt, und andere Bauteile sind in ihren Lagen abnehmbar befestigt, um zu erlauben, daß der feste Kuchen leicht gesammelt werden kann.
Der Behälter ist gegen Wärme aus den Produkten in dem Zylinder isoliert, und insbesondere wird der Übergang von Wärme aus der Filterstruktur 14 in alle Richtungen verhindert. Dies vermindert die Wärmekapazität der Filterstruktur 14 und ist wirksam, um die Erzeugung eines Temperaturgefälles zwischen der inneren Oberfläche der Filterstruktur und ihrem mittleren Teil zu vermeiden. Als Folge wird der feste Kuchen überall bei einer konstanten Temperatur gehalten. Dies führt zu der hohen Reinheit der Produkte. Im Fall der herkömmlichen Arbeitsweise, bei der die Temperatur des an der inneren Oberfläche des Filters haftenden Produkts abnimmt, verfestigen sich Bestandteile, die von dem gewünschten verschieden sind, was (1) zu einer verminderten Reinheit des Produkts und (2) zu einer Verminderung des Filtriervermögen durch Verstopfung der inneren Oberfläche des Filters führt. Im Fall der vorliegenden Erfindung sind die Probleme vermieden oder minimiert worden.
Für den Dämmstoff können selektiv Bakelit (Warenzeichen) oder Epoxidharze verwendet werden, jedoch gibt es für den Werkstoff keine Beschränkung, solange er eine gewisse Elastizität hat, druckfest ist und chemische Beständigkeit gegenüber dem behandelten Bestandteil zeigt. Der Dämmstoff ist in Übereinstimmung mit der Lage, in der er sich befindet, unterschiedlich geformt. Er ist grundsätzlich derart geformt, daß er die Flüssigkeit hindurchgehen und nach unten zum Boden der Vorrichtung fließen läßt. Die Dicke des Dämmstoffs wird in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen festgelegt. Es ist alternativ möglich, die Verstärkung mit einem Dämmfilm bzw. einer Dämmfolie zu bedekken.
Im folgenden wird das Verfahren beschrieben, mit dem die Flüssigkeit aus dem Behälter durch die Filterstruktur hindurch unter Anwendung einer Düse zum Atmosphärendruck entfernt wird:
Die Flüssigkeit aus dem Ablaßrohr ist einem niedrigen Druck ausgesetzt, jedoch wird stromaufwärts bezüglich der Düse ein hoher Druck aufrechterhalten. Deshalb kann der Filtriervorgang beendet werden, während die feste Phase bei dem hohen Druck gehalten werden kann. Dies ist ein Vorteil, der aus der Anwendung einer Düse vom Diffusortyp gezogen wird. Wenn auf eine feste Phase und eine flüssige Phase, die nebeneinander bestehen, eine Preßkraft ausgeübt wird, um die Mutterlauge durch die Filterstruktur hindurch hinauszupressen, wird im allgemeinen bewirkt, daß in der Anfangsstufe des Preßprozesses ein größerer Teil der Mutterlauge durch die Filterstruktur hindurchgeht, weil an der Oberfläche der Filterstruktur 14 und um diese herum kein Hindernis vorhanden ist. Während das Pressen andauert, sammeln sich auf dem Filter abgetrennte Feststoffe an, wodurch der Widerstand gegen das Filtern erhöht wird. Zum Ende des Preßprozesses hin nimmt die Menge des Filtrats in beträchtlichem Maße ab. Auf diese Weise wird die Menge des Filtrats mit der Zeit vermindert, was bedeutet, daß die Menge der Flüssigkeit, die durch die Düse hindurchgeht, allmählich abnimmt. Bei dem Prozeß des Pressens und Filterns ist die Hochdruckkammer voll von abgetrennten Feststoffen, die sich an der Oberfläche der Filterstruktur ansammeln und verhindern, daß die Mutterlauge daraus abgelassen wird. Als Folge ist der frische feste Kuchen nicht genügend rein.
Die Erfinder haben ein Mittel zur Steuerung des hohen Druckes bei dem Prozeß des Pressens und Filterns erfunden, damit so viel Mutterlauge wie möglich durch das Filter hindurchgehen gelassen wird. Unter Anwendung dieses Mittels nimmt die Menge der Hochdruckflüssigkeit weiter ab, und die Verringerung des Ablaßdruckes dauert vom Beginn des Pressens bis zu seinem Ende in unregelmäßiger Weise an.
Wegen der komplizierten Änderungen des Widerstandes der Hochdruckflüssigkeit vor dem Filtern ist es erforderlich, solche veränderlichen Widerstände zu steuern, damit die gewünschten Ergebnisse erzielt werden. Eine Lösung ist die Bereitstellung eines Steuerventils in der Ablaßleitung, wodurch der Widerstand gegen Flüssigkeitsströmung mit der Zeit und dem Druck gesteuert wird. Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile; beispielsweise (1) daß die Steuerung der Durchflußmenge in einer kurzen Zeit durchgeführt werden muß, (2) die Folgeschwierigkeiten, die auf Änderungen des Flüssigkeitsdruckes zurückzuführen sind, und (3) Schwierigkeiten mit dem Ventil selbst.
Um die vorstehend erwähnten Probleme zu überwinden, haben die Erfinder dafür gesorgt, daß eine Diffusordüse angewandt wird, wodurch der Widerstand oder die Durchflußmenge gesteuert wird. Der Durchmesser der Düse ist eine wichtige Einflußgröße, die die Steuerung der Durchflußmenge beeinflußt. Wenn er zu groß ist, wird die Durchflußmenge natürlich zu groß, wodurch bewirkt wird, daß die abgetrennten feinen Kristalle aus dem Filter herausfließen, und dies führt auch zu einem verminderten Druck in dem Behälter (was bedeutet, daß der Druck für den Antrieb des Kolbens ungenügend wird). Um die Verminderung des Druckes zu vermeiden, ist es notwendig, eine große Leistung anzuwenden. Wenn der Durchmesser andererseits zu klein ist, wird die Durchflußmenge zu klein, wodurch die Betriebszeit für das Pressen und Filtern verlängert wird. Es ist wichtig, einen optimalen Durchmesser der Düse festzulegen, der mit dem Verlauf des Preß - und Filtriervorgangs übereinstimmt, was aus der folgenden Gleichung ersichtlich ist:
V=a 2gH
worin: V: die Durchflußmenge durch die Düse unter Druck
a: Koeffizient
g: Gravitationsbeschleunigung
H: der Druck der Flüssigkeit, die abgelassen wird, in Form der Druck- bzw. Säulenhöhe ausgedrückt
Aus der vorstehenden Gleichung geht hervor, daß es erforderlich ist, eine Düse in Übereinstimmung mit der zu wünschenden Durchflußmenge zu wählen. In diesem Fall hängt der maximale Durchmesser von dem Druckerzeugungsvermögen der Vorrichtung ab, und im einzelnen muß die hydraulische Leistung bzw. Kraft derart sein, daß die Verminderung des Druckes, die auf die Flüssigkeitsströmung zurückzuführen ist, kompensiert wird. Der Durchmesser D der Düse wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:
W ≥ P Δ V = P .π/4 D²V
D ≤ 2 W/π . P . V
worin: W: die Antriebsenergie der Hydraulikpumpe
P: Druck
ΔV: die Menge des Flüssigkeitsstromes je Zeiteinheit
V: die Durchflußmenge
Durch die Wahl einer Düse in Übereinstimmung mit der gewünschten Durchflußmenge wird die Geschwindigkeit eingestellt, mit der die Abtrennung durchgeführt wird. Es ist jedoch beschwerlich, die Düsen häufig auszuwechseln, und während dieser Auswechselung geht Flüssigkeit verloren, was zur Verschwendung von Flüssigkeit führt.
Die Erfinder haben eine Anordnung aus mehreren Ablaßrohren 17, wie sie in Figur 10 gezeigt sind, bereitgestellt, bei der drei Wege 17a, 17b und 17c bereitgestellt sind, die jeweils eine Düse 23a, 23b bzw. 23c enthalten, wobei die Düsen verschiedene Durchmesser haben. Die Bezugszahlen 24a, 24b und 24c bezeichnen elektromagnetische Ventile, wodurch der Ablaßweg automatisch gewählt wird. Die Düse wird gewählt, indem das Ventil 24a, 24b und 24c in Übereinstimmung mit der zu wünschenden Durchflußmenge gewählt wird. Stromaufwärts (gewünschtenfalls stromabwärts) bezüglich der Düsen 23a, 23b bzw. 23c sind Drosselventile 25a, 25b und 25c bereitgestellt, die mit den jeweiligen Düsen 23a, 23b und 23c zusammenwirken. Die Bezugszahlen 26a, 26b und 26c bezeichnen Filter, wodurch die Düsen gegen Verstopfen geschützt werden. Die Flüssigkeit, die durch die Düse hinausgedrückt wird, hat eine große kinetische Energie, und es ist notwendig, die kinetische Energie so bald wie möglich abzuschwächen, damit Betriebssicherheit gewährleistet wird.
Figur 11 zeigt eine Ausführungsform, die Leitungen 31 enthält, die stromabwärts bezüglich der Düsen bereitgestellt sind, wobei die Leitungen einen relativ großen Durchmesser im Vergleich mit dem jeder Düse haben. Die Leitung ist dafür bestimmt, die kinetische Energie durch Reibung zwischen dem Flüssigkeitsstrom und der Innenwand der Leitung aufzunehmen, wodurch die Durchflußmenge auf eine Sicherheitsgeschwindigkeit vermindert wird.
Es ist möglich, zu der in Figur 10 gezeigten Anordnung andere Hilfseinrichtungen hinzuzufügen und auch die Längen der Leitungen im Geiste der Erfindung zu verändern. Es besteht die Neigung, daß sich der Durchmesser der Düse während einer langen Anwendung durch Abnutzung vergrößert. Ein Austausch ist erforderlich, jedoch ist der Preis niedrig und der Austausch einfach, weil die Düse ein kleines Bauteil ist. Folglich wird die Entnahme der Hochdruckflüssigkeit zu dem Niederdruckabschnitt in optimaler Weise erzielt, ohne daß die Anwendung einer großen Vorrichtung zu Hilfe genommen wird.
Figur 12 zeigt eine Ausführungsform, die eine Heizeinrichtung enthält, die in dem Ablaßweg angeordnet ist und näher beschrieben wird:
Das Bezugssymbol H bezeichnet eine Heizeinrichtung vom Manteltyp, die in den Ablaßwegen 7 und 8 entlang ihrer vollen Länge angeordnet ist. Die Heizeinrichtung H ist in die Rohre 7 und 8 von einem Dreiwege-Verbindungsstück 27 eingefügt, wobei ein Anschlußende der Heizeinrichtung H direkt oder indirekt, das heißt, durch den Block 5, mit der Stromquelle elektrisch verbunden ist. Das andere Anschlußende der Heizeinrichtung H ist an das Dreiwege-Verbindungsstück 27 angelötet, und für die Verbindung mit der Stromquelle ist eine Zuleitung bereitgestellt. Das Verbindungsstück 27 ist auch mit dem Ventil V7 (Figur 1) verbunden. Durch die Heizeinrichtung H fließt dauernd ein Strom, wodurch die Wege 7 und 8 warm gehalten werden. Dies verhindert, daß sich die hindurchströmende Flüssigkeit verfestigt, wodurch eine Verstopfung vermieden wird. Desgleichen kann in dem Zuführungsweg 6 eine Heizeinrichtung bereitgestellt werden, wodurch eine Verfestigung der zugeführten Flüssigkeit verhindert wird. In dem Abschnitt, wo keine Verstopfung erwünscht ist, kann ein Druckmesser bereitgestellt werden, wodurch das Ansteigen und das Sinken des Druckes visuell überwacht wird. Für die Anwendung der vorliegenden Vorrichtung ist ein Druckmesser an sich erforderlich, jedoch wirkt in dem Druckmesser ein hoher Druck, wodurch bewirkt wird, daß sich die hindurchströmende Flüssigkeit verfestigt. Wenn sich die Flüssigkeit in dem Druckmesser verfestigt, wird es schwierig, genaue Information über den Druck zu erhalten.
Die vorliegende Ausführungsform hat dieses Problem gelöst. Die Lösung wird unter Bezugnahme auf Figur 13 näher beschrieben: Die Bezugszahl 28 bezeichnet eine Druckmessereinheit, die eine Heizeinrichtung vom Manteltyp enthält, die durch ein Befestigungsteil 29 befestigt ist, und die Bezugszahl 30 bezeichnet einen Dehnungsmeßstreifen, der dafür bestimmt ist, den Druck zu ermitteln.
Auf diese Weise werden in dem Abschnitt, wo eine Verfestigung der Flüssigkeit nicht erwünscht ist, Heizeinrichtungen vom Manteltyp bereitgestellt. Die Anordnung von Heizeinrichtungen kann in Verbindung mit der Druck-Abtrennvorrichtung der Erfindung angewandt werden, wodurch ein erhöhter Wirkungsgrad geliefert wird. Weil die Heizeinrichtungen dem Manteltyp angehören, ist ihre Bereitstellung nicht schwierig. Die Heizeinrichtungen werden nur in den Flüssigkeitswegen bereitgestellt, wodurch vermieden wird, daß die gesamte Vorrichtung, insbesondere die Kammer, wo die Abtrennung stattfindet, erhitzt wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist die Filterstruktur dagegen geschützt, bei dem Prozeß des Pressens und des Filterns, durch den der abgetrennte Bestandteil von der verbleibenden Flüssigkeit getrennt wird, nachdem die Abtrennung stattgefunden hat, beschädigt zu werden. Die Druck-Abtrennvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist wegen der Leichtigkeit und des wirtschaftlichen Betriebes für industrielle Zwecke anwendbar.

Claims

1. Vorrichtung zur Anwendung beim Abtrennen eines benötigten Materials von einer Mutterlauge, die mindestens das benötigte Material enthält, durch Auskristallisieren dieses Materials in der Lauge unter hohem Druck und nachheriges Abtrennen des auskristallisierten benötigten Materials von der Lauge mit

einem im allgemeinen zylinderförmigen Druckbehälter (1), der eine Einrichtung (6) für die Zuführung der Lösung zu dem Behälter; eine Kolbeneinrichtung (4) für die Erhöhung des Druckes der Lauge und des darin enthaltenen Materials auf einen Wert, der ausreicht, um ein Auskristallisieren des abzutrennenden Materials zu bewirken; und eine Einrichtung (7) zum Ablassen der Lauge aus dem Druckbehälter aufweist;

einer Filtereinrichtung (14), die um die innere Oberfläche der zylinderförmigen Wand des Druckbehälters herum angeordnet und dafür bestimmt ist, auskristallisiertes Material in dem Druckbehälter zurückzuhalten, während der Lauge erlaubt wird, hindurchzugehen, um aus dem Druckbehälter abgelassen zu werden; und

einer Durchgangseinrichtung (15, 16) für den Strom der Lauge von der Außenseite der Filtereinrichtung zu der Einrichtung zu ihrem Ablassen aus dem Druckbehä1ter;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Filtereinrichtung (14) aus einer Filterelementhülse (12) und einer Verstärkungshülse (13) für die Filterhülse besteht; die Verstärkungshülse mit einem Strömungsweg (15a) für Mutterlauge, die aus der Filterelementhülse (12) abzulassen ist, ausgebildet ist und innerhalb der zylinderförmigen Wand des Druckbehälters eng eingepaßt ist, so daß einer radialen Ausdehnung der Filtereinrichtung unter dem hohen Druck während ihrer Anwendung durch die Wand des Druckbehälters ein Widerstand entgegengesetzt wird; die Filterelementhülse (12) mit einer innersten Streckmetall- bzw. Metallnetz-Filterschicht (12a) und einer oder mehr als einer äußeren Streckmetall- bzw. Metallnetz- Filterträgerschicht (12b, 12c, 12d, 12e) ausgebildet ist, wobei die Streckmetall- bzw. Metallnetzschichten im wesentlichen über die gesamte Filteroberfläche durch Zusammensintern ihrer Maschen aneinander befestigt sind; und daß die Filterelementhülse (12) an ihren Enden mit den Enden der Verstärkungshülse (13) verbunden ist, wodurch die Filterelementhülse (12) in der Verstärkungshülse axial festgemacht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungshülse (13) mit einem radialen Zwischenraum von 0,1 mm oder weniger in die zylinderförmige Wand eingepaßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Filtereinrichtung (14) axial verjüngt und zwischen der Filtereinrichtung und der zylinderförmigen Wand eine Abstandshülse (11) mit sich entsprechend verjüngender Dicke eingefügt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Filtereinrichtung und der zylinderförmigen Wand eine Dämmhülse (17) eingefügt ist.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmhülse (17) die Abstandshülse (11) bildet.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelementhülse (12) durch Ansintern der Maschen der äußersten Trägerschicht (12e) an die Verstärkungshülse (13) im wesentlichen über die gesamte Filteroberfläche an der Verstärkungshülse befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) zum Ablassen der Lauge aus dem Behälter einen Ablaßweg enthält, der eine Düsenanordnung (23a, 23b, 23c) hat, um den Strom, der durch den Ablaßweg hindurchgeht, derart zu steuern, daß in dem Druckbehälter während des Ausziehens Druck aufrechterhalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßweg mit einer elektrischen Heizeinrichtung (H) versehen ist.