Verfahren zur Herabsetzung des Flüssigkeitsgehaltes von viele liapillarräume enthaltenden Stoffen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herabsetzung des Flüssigkeits gehaltes von viele Kapillarräume enthalten den Stoffen, insbesondere auf ein Verfahren zur Herabsetzung des Wassergehaltes, das heisst zum Auspressen von Frischtorf, Koh lenschlamm und dergleichen.
Es ist bekannt, dass es viele Stoffe gibt, in welchen Wasser oder andere Flüssigkeiten in ähnlicher Weise festgehalten werden, wie das Wasser im Frischtorf; der Einfachheit halber wird die Erfindung jedoch erklärt werden, indem beschrieben wird, in welcher Weise Frischtorf in einfacher und ökonomi scher Weise vom Wasser befreit werden kann.
Der Frischtorf besteht aus mehr oder weniger verwesten Pflanzenstoffen und wei ter aus Wasser. Das im Frischtorf enthal tene Wasser, dessen Menge oft 85 bis .94, l des Torfgewichtes beträgt, ist innerhalb der Wände der früheren Pflanzenzellen oder in Kapillarräumen eingeschlossen, welch letz- tere durch Auf- und Gegeneinanderliegen der Pflanzenzellen entstanden sind, während auch in den sich in der Torfmasse befinden den Hohlräumen Wasser enthalten ist.
Es ist bekannt, dass man aus Frischtorf durch die einfache Anwendung von nicht sehr hohen Drucken nur einen kleinen Teil des Wassers entfernen kann, und dass dies ausser dem nur dann möglich ist, wenn man diesen Druck während mehrerer Stunden ausübt.
Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, dass das Wasser in ökonomischer Weise, zum Beispiel aus Frischtorf, entfernt. werden kann, und zwar dadurch, dass in der Stoffmasse ein Zustand herbeigeführt wird, in welchem das zum Beispiel in dem Frisch torf eingeschlossene Wasser das Bestreben hat, sich unter dem Einfluss der im Wasser selbst anwesenden Kräfte nach aussen zu be wegen, während gleichzeitig ein äusserer Druck ausgeübt wird.
Gemäss der Erfindung wird dieser Züz- stand entstehen, wenn man in der kapillar- gebundenen Flüssigkeit ein Gefälle des tan- gentiellen Druckes längs der Wände der Ka pillare hervorruft, und zwar derart, dass der tangentielle Druck in der Richtung zur Aus flussstelle kleiner wird.
Falls man deshalb an der Stelle, wo man das Wasser aus den Kapillarräumen entfer nen will, also an den Entwässerungsstellen bezw. -flächen, den tangentiellen Druck her absetzt, so wird bei Ausübung eines äussern Druckes das in den Kapillarräumen enthal tene Wasser in der Richtung des Gefälles des tangentiellen Druckes aus den Kapillaren hinaustreten.
Man kann das erforderliche Druckgefälle herbeiführen, indem man dafür Sorge trägt, dass an der Stelle, wo man das Wasser aus der Masse fliessen lassen will, die Tempera tur höher ist als innerhalb der zu entwäs sernden Masse und darauf achtet, dass ein passender Temperaturunterschied nach Mög lichkeit aufrecht erhalten wird. Die Grösse des erhaltenen Druckgefälles in tangentieller Richtung ist von den gewählten Temperatu ren abhängig, jedoch spielt auch die mittlere Temperatur eine Rolle.
Mit Hilfe diese durch Temperaturunterschied erhaltenen Druckgefälles kann man mit einer gewissen Presskraft, das heisst Druck auf die Masse, bei richtiger -Wahl der Temperaturen mehr Wasser aus dem Frischtorf entfernen als ohne Anwendung des geschilderten Prinzipes möglich wäre. Man kann dabei ausserdem aus dem elektroendosmotischen und kataphoreti- schen Effekt Nutzen ziehen. Zum Aufrecht erhalten des gewünschten Temperaturunter schiedes ist verhältnismässig wenig Energie erforderlich, so dass in dieser Weise ohne be deutende Kosten eine weitgehende Entwässe rung erreicht werden kann.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann zum Beispiel so ausgeführt werden, dass man an einer Filterfläche bezw. an Fil terflächen durch Temperatursteigerung eine systematische Erniedrigung des tangentiellen Druckes nach dieser Filterfläche bezw. die sen Filterflächen hin herbeiführt, während durch Ausübung eines äussern Druckes das Ausfliessen praktisch erreicht wird.
Wenn man ein Fass, welches eine mit wasserdurchlässigen Öffnungen versehene Wand hat, mit natürlichem oder noch besser mit feinzerkleinertem Frischtorf füllt, wel cher zum Beispiel eine Temperatur von 10 C hat, und die gelochte Wand zum Beispiel bis 100'C erhitzt, so wird bei Ausübung eine> Druckes auf die Frischtorfmasse unter dem Einfluss des durch die einseitige Erhitzung entstandenen Gefälles des tangentiellen Druckes in der Kapillare Wasser aus dem Frischtorf hinausfliessen.
Man kann dafür sorgen, dass ein passender Temperaturunter schied in der Masse hervorgerufen und auf rechterhalten wird, zum Beispiel dadurch, dass man das Innere der Masse absichtlich kühl hält, während man die Masse an den Entwässerungsfläehen erhitzt.
Des weiteren kann man die Geschwindigkeit der Entwäs serung der Massen vergrössern, indem man gleichzeitig an mehreren Stellen der Masse Temperaturunterschiede hervorruft. Man kann zum Beispiel in einem weiten Fasse mit gelochter Wand in einer gewissen Entfernung von der Wand viele geschlossene Röhren oder Röhrchen anordnen, durch welche man eine kalte Flüssigkeit fliessen lässt und - zu gleicher Zeit die Aussenseite des Fasses er hitzen; auch kann man in einem grossen Fasse abwechselnd Rohre anordnen, von wel chen das eine erhitzt und das andere gekühlt wird.
Man kann die Entwässerungsflächen in verschiedener Weise erhitzen; es ist gleich gültig, in welcher Weise diese Erhitzung stattfindet. Man kann zum Beispiel dabei Rauchgase, Dampf, warme Flüssigkeiten, heisse Luft oder andere erhitzte Gase verwen den oder man kann die Erhitzung durch Strahlung, durch direkte Flammen oder durch die Verwendung elektrischer Energie herbeiführen, vorausgesetzt, dass man dafür sorgt, dass ein passender Temperaturunter schied in der Masse aufrecht erhalten bleibt.
Man kann auch Unterschiede in dem ta.n- gentiellen Druck dadurch hervorrufen, dass man die Masse an den Entwässerungsflächen mit festen Stoffen oder Flüssigkeiten, wel che eine grössere Affinität für Wasser haben als die Masse selbst, in Berührung bringt, denn auch dadurch werden Druckunter schiede in tangentieller Richtung in der Flüssigkeit entstehen.
Es sei noch erwähnt, dass eine Verschmie- rung der Öffnungen der Entwässerungsflä chen nicht aufzutreten braucht, solange die Flüssigkeit unter dem Einfluss der Druck unterschiede in tangentieller Richtung nach aussen fliesst und der jeweils ausgeübte äussere Druck unter einer durch die Kon sistenz und die weiteren Eigenschaften der Masse bestimmten Grenze bleibt.
Der durch Anwendung des\ Verfahrens nach der Erfindung erhaltene technische Fortschritt geht aus dem nachfolgenden Ver suche hervor: Man füllt 100 gr feinzerkleinerten Frisch torfes von etwa 90% Feuchtigkeitsgehalt in ein Fass, dessen Wände mit Schlitzen ver sehen sind, und erhitzt die Wände mit einem Bunsenbrenner, bis eine Dampfentwicklung einsetzt. Wenn man nunmehr unter Auf rechterhaltung einer Temperatur von etwa 100 C an den Wänden des Fasses einen all mählich steigenden äussern Druck auf die Masse ausübt, so kann man bis etwa 80 o des Gesamtgewichtes des Frischtorfes an Wasser auspressen.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Entfernen der Flüssig keit durch gleichzeitige Verwendung eines elektroendosmotischen und kataphoretischen Effektes unterstützt werden.
Bekanntlich besteht der kataphoretisclie Effekt darin, dass kleine in einer Flüssigkeit suspendierte Teilchen sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes von der einen Elek trode zu der andern bewegen. Die kolloiden festen Teilchen führen dabei aber die sie um gebende Flüssigkeit mit, so dass infolge die ser Kataphorese auch eine Flüssigkeitsbewe gung, das heisst ein elektroendosmotischer Effekt entsteht. Der elektroendosmotische und der kataphoretische Effekt treten somit zu gleicher Zeit auf, wenn in die zu behan delnde Masse zwei Elektroden angeordnet werden.
Zu diesem Zweck wird zum Beispiel in die zu pressende Masse ein Stift angeordnet und derselbe mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle verbunden. Die Filter wände, welche zum Hervorrufen eines tan- gentiellen Druckgefälles erhitzt werden, sin(l mit dem negativen Pol verbunden.
Die in dieser Weise erzielten elektroendosmotiseben und kataphoretischen Effekte unterstützen die Ausströmung der Flüssigkeit, welche durch das tangentielle Druclugefälle hervor- gerufen wird, ganz wesentlich, so dass, uni gleich viel Wasser zu entfernen, ein kleine rer äusserer Druck genügt, als ohne Vorhairi- densein dieser Effekte nötig wäre.
Die Entwässerung des Frischtorfes ist nur beispielsweise beschrieben worden, und die Erfindung kann auch zur Entfernung von Flüssigkeiten aus andern Materialien be nutzt werden, wie zum Beispiel zur Gewin nung von Erdöl aus erdölbaltigen Schichten, aus bituminösem Schiefer usw. In diesem Falle wird die Oberfläche der ölhalti;-cii Schicht, zum Beispiel in Erdölbrunnen, zweckmässig dadurch erhitzt, dass man heisses 0l entlang derselben führt, während der er forderliche Druck durch die oberhalb der Austrittsstellen des Öls gelegenen Erdschich ten automatisch ausgeübt wird.