cav – Prozesstechnik für die Chemieindustrie 1-2.2023

Die Pilotanlage (hier im Produktionsmaßstab) besteht aus einem
Druckbehälter aus Glas und der Filterkerze
Schematische Darstellung der Ausführungen A, B und C (Cakefil-Kerze)
mit einer Mischung aus Wasser und Filterhilfsmittel
(feines Perlitpulver) getestet. Die
Rückspülung erfolgte in allen drei Fällen
durch Filtrat, das mit Druckluft von der Innenseite
durch das Filtertuch gedrückt wurde,
sowie mit anschließender Unterstützung
durch nachströmende Luft.
Bei Ausführung A handelt es sich um eine
runde Kerze mit einer perforierten Stützstruktur
aus Kunststoff. Die Kerze ist unten
geschlossen und oben offen. Die offene
Oberseite wird mit einem Filtratraum über
eine gelochte Platte verbunden. Die Rückspülung
erfolgt über Einleitung von Filtrat
oder Druckluft an der oben offenen Seite
der Kerze. Dies ist die einfachste bekannte
Ausführung einer rückspülbaren Filterkerze.
Ausführung B ist eine Filterkerze mit sechs
perforierten Außenrohren und einem nicht
perforierten Innenrohr, wobei die äußeren
Rohre mit dem Innenrohr nur an der Unterseite
verbunden sind. Bei dieser Ausführung
wird sowohl das Filtrat während der Filtration
als auch das Filtrat bzw. die Druckluft
während der Rückspülung über das untere
Ende der Filterkerze geführt. Der Vorteil dieser
Ausführung ist, dass die hohen Turbulenzen
der Druckluftrückspülung nach unten
geführt werden und sich dadurch von unten
nach oben über die gesamte Länge der Filterkerze
ausbreiten können.
Die Ausführung C ist die jüngst patentierte
Filterkerzenausführung für das Cakefil-Sys -
tem. Sie hat einen Stützkörper, der nach außen
hin offen ist. Anstatt einer perforierten
Oberfläche besitzt diese Ausführung axial
verlaufende Stege, die das Filtertuch stützen.
Auf diese Weise entstehen Kammern, die das
Filtrat nach unten ableiten, sodass es, ähnlich
wie bei Ausführung B, über ein zentrales,
nicht perforiertes Rohr in Richtung Filtratkammer
abfließt.
Beobachtung im Zeitraffer-Video
Wie eine Betrachtung in Zeitraffer-Videos
zeigte, konnte bei allen drei Filterkerzen der
Filterkuchen abgeworfen werden. Ausführung
A zeigte sehr hohe Turbulenzen im
oberen Bereich, die unteren 80 % der Filterfläche
zeigten keinerlei Rückspülung, jedoch
rutschte der Filterkuchen entlang der
Oberfläche des Schlauches nach unten und
konnte so gemeinsam mit der im Filter befindlichen
Suspension ausgetragen werden.
Die Ausführungen B und C zeigten auch im
unteren Bereich hohe Turbulenzen, die auf
eine echte Rückspülung hinwiesen, subjektiv
mit leicht weniger Intensität im oberen
Bereich der Kerze bei Ausführung B. Solide
Rückschlüsse auf Standzeit und Unterschiede
in der Leistung der Filterkerzen konnten
nicht getroffen werden, insbesondere da es
mit allen drei Ausführungen gelang, einen
gleichmäßigen Filterkuchen aufzubauen.
Langzeitversuche mit Calciumcarbonat
Um Unterschiede in der Rückspüleffizienz
nachzuweisen, wurde eine Calciumcarbonat-Aufschlämmung
in Wasser mit einer
Konzentration von 3 Gew.-% angesetzt. Mit
dieser wurden mit allen drei Kerzenausführungen
jeweils 85 Zyklen aus Kuchenbildung
und Rückspülung durchgeführt und
im Anschluss mit Wasser gespült. Das Filtertuch
wurde anschließend in eine definierte
Menge Schwefelsäure getaucht, um das in
den Poren verbliebene Calciumcarbonat zu
lösen. Schließlich wurde die Menge an Calciumcarbonat
in der Schwefelsäure chromatografisch
gemessen und in Gramm pro
Quadratmeter Filterfläche umgerechnet.
Ausführung A enthielt nach 85 Rückspülungen
eine Menge an Calicumcarbonat-Partikeln
von 96 g/m 2 in den Poren, Ausführung
B bei gleichen Bedingungen 67 g/m 2 , Ausführung
C dagegen nur 22 g/m 2 . Diese Unterschiede
liegen am besonders niedrigen
Widerstand gegen Durchströmung während
der Rückspülung aufgrund der Stützkonstruktion
der Cakefil-Filterkerze.
Effiziente Partikelentfernung
Durch die beschriebenen Versuche konnte
nachgewiesen werden, dass mit der Entwicklung
der Cakefil-Kerze ein Filtersystem
zur Verfügung steht, das die Partikel aus den
Poren des Filtermaterials besonders effizient
entfernt. Gleichzeitig ist die Herstellung
kostengünstig und bei den meisten Prozessen
muss das Filtertuch nicht oft gewechselt
werden. Das Cakefil-System eignet sich z. B.
für die Filtration von petrochemischen Produkten,
Säuren, Laugen und Chemikalien.
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Suchwort: Lenzing Filtration
AUTOR:
STEFAN STRASSER
Produktmanager Automa -
tische Filtration,
Lenzing Filtration
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