Mehrstufige Filterkuchenwäsche

„Prozessführung und Auslegungsstrategie für die mehrstufige Filterkuchenwäsche auf kontinuierlichen Filtern im Gasdifferenzdruckfeld“ - AiF Forschungsprojekt 19169N

Die Filterkuchen bildende Filtration ist ein Prozess zur Trennung partikulär vorliegender Feststoffe aus Flüssigkeiten. Der dabei entstehende feuchte Filterkuchen enthält in den meisten Fällen gelöste Verunreinigungen oder Wertprodukte. Zur Rückgewinnung der Wertprodukte bzw. Auswaschung der Verunreinigungen bietet sich das Verfahren der Durchströmungswäsche an. Hierbei wird Flüssigkeit (möglichst unbeladen) mittels Gasdifferenz-druck durch den Filterkuchen gedrückt, welche im Idealfall die beladene Flüssigkeit ersetzt. Um Waschflüssigkeit und Filtratmenge, bei gleichzeitiger Konzentrationserhöhung der ausgewaschenen Flüssigkeit zu  reduzieren, wird die Wäsche mehrstufig und in einer Gegenstromführung verschaltet. Abbildung 1 zeigt beispielhaft einen Bandfilter in kontinuierlicher Fahrweise.

 

 

Abbildung 1: Bandfilter, schematisch

Kombiniert wird die Filterkuchenwäsche mit einer mechanischen Entfeuchtung im Gasdifferenzdruckfeld. Die Entfeuchtungsprozesse finden  im Bereich der Kuchenbildung und optional zwischen den einzelnen Waschstufen statt. Das Zusammenwirken der gekoppelten Vorgänge der Vorentfeuchtung und der Filterkuchenwäsche sowie das Zusammenwirken in einer mehrstufigen, verschalteten Anordnung sorgt in der Industrie noch für Verständnisdefizite. Das Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (IMV) der Hochschule Mannheim sieht hier ein hohes Aufklärungspotential. Durch zwei laufende Promotionen soll die Wissenslücke bei der Auslegung und der Optimierung einer mehrstufigen Filterkuchenwäsche geschlossen werden. Das Interesse in der Industrie ist groß, sodass das IMV eine zweijährige Projektfinanzierung über die Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. (GVT) erhalten hat und von mehreren namhaften Firmen unterstützt wird.

Der Einfluss der Entfeuchtung vor der ersten Waschstufe (Vorentfeuchtung) und zwischen den Waschstufen (Zwischenentfeuchtung) wird in dem laufenden Vorhaben untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen eine Aussage, unter welchen Randbedingungen eine Vorentfeuchtung und/oder Zwischenentfeuchtungen sinnvoll sind und somit einen positiven Einfluss auf den Gesamtwascherfolg haben.

Parallel zu den praktischen Untersuchungen an der Labor-Drucknutsche wird ein versuchsgestütztes Modell aufgebaut, welches in der Lage ist reale Waschvorgänge im Gegenstrombetrieb zu simulieren, um Empfehlungen für die Auslegung und Optimierung von Filtern abgeben zu können. Mit dieser Simulation können die drei Bereiche einer Waschkurve (Verdrängungs-, Dispersions- und Diffusionsbereich) für eine Stufenanzahl von bis zu fünf Stufen abgebildet werden. Weiterführend werden die Einflüsse von Vor- und Zwischenentfeuchtung sowie Ad- und Desportionseffekte in das Modell implementiert.

Ansprechpartner

Andreas Brückner

Thomas Sprott

Aktuelles

Vom 26. bis 28. Februar 2018 fand das Fachgruppentreffen der Mechanischen Flüssikeitsabtrennung, Trocknung und Grenzflächenbestimmende Systeme und Prozesse im Rahmen der ProcessNet statt. Dabei war die Hochschule Mannheim mit Vorträgen zur mehrstufigen Filterkuchenwäsche vertreten.

Artikel der TU Freiberg zum Fachgruppentreffen