SE501068C2 - Förfarande och anordning för filtrering av en suspension - Google Patents

Description

501 068 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett nytt och effektivt förfarande samt en förbättrad anordning för filtrering av en suspension. Detta har uppnåtts genom det i patentkraven 1 - 17 angivna förfarandet och den i patentkraven 18 - 28 angivna anordningen.

Medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning har i hög grad ovannämnda nackdelar kunnat elimineras. Genom att det för torkningen utnyttjade gasmediet, huvudsakligen luft och vatten- ànga, crkuleras i ett slutet system, i vilket ingar åtminstone tryckkärlet och en separator för att skilja gasmediet fràn filtrat, men företrädesvis ocksa en tank för uppsamling av filterkaka och spolmedium, uppnàs, att gasmediets syreinnehàll blir sa làgt, att oxidation av filtratet undviks. Genom att dessutom backspolningen sker med annat medium än filtret, företrädesvis vatten, uppnås att fràn filterduken avtaget material ej uppblandas med ett spolmedium med stort kemikalie- inneháll, såsom fallet är da filtrat används som backspolnings- vätska. Samtidigt uppnàs en spädning av den avtagna filterkakan redan i filtreringskärlet, vilket i sin tur medför, att bland- ningen av spolvätska och avtagen filterkaka självrinner ut genom ett härför anordnat avlopp utan att nagon skrapmekanism eller annat tömningshjälpmedel behövs. Sammantaget uppnås med ett förfarande enligt uppfinningen jämfört med tidigare känd teknik ett förbättrat filtreringsresultat med högre kapacitet och verkningsgrad.

Ett förfarande enligt uppfinningen möjliggör pà ett enkelt sätt ett kontinuerligt filtrerings- och äterställningsförlopp i en enhet innefattande àtminstone tvà tryckkärl. Enligt uppfinningen kan härvid under det att filtreringsförloppet såsom ovan angi- vits pàgär i det ena tryckkärlet utföras àterställningsförloppet såsom ovan angivits i det andra tryckkärlet. Uppfinningen medger 501 oeal härvid pa ett fördelaktigt sätt gemensamma källor för tillföran- de av suspensionen och avgivande av filtratet, gemensam källa för gasmediet för torkningen av materialet på filterduken, gemensam källa för media för backspolningen, och gemensam källa för det fràn filterelementet upptagna materialet.

Ytterligare kännetecken och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av efterföljande beskrivning av ett utförings- exempel med hänvisning till bifogade ritningar, varvid - fig 1 visar ett utföringsexempel av en filtreringsenhet inne- fattande tvà tryckkärl, i vilka filter är anordnade, - fig 2 visar mera i detalj ett utföringsexempel av ett filter bestående av ett flertal filterelement, - fig 3 visar i sidovy ett av filterelementen, - fig 4 visar i större skala ett snitt genom filterelementet enligt fig 3, och - fig 5 visar filterelementet enligt fig 3 i isärtaget skick och utan omgivande filterduk.

I följande utföringsexempel kommer uppfinningen i förenklande syfte att hänföras till ett användningsområde, nämligen filtre- ring av lutsuspension i en kausticeringsprocess och härvid närmare bestämt vitlutmesa. Det skall emellertid inses att även filtrering av andra suspensioner och inom andra områden innefat- tas av uppfinningen.

I den i fig 1 visade filtreringsenheten är anordnat tva tryck- kärl A och B i vilka stationära filter la resp lb är anordnade.

Såsom framgàr av figuren är tryckkärlen lika utformade och för- sedda med samma kringutrustning. Motsvarande detaljer för de bada tryckkärlen har därför givits samma hänvisningssiffror, varvid hänvisningssiffrorna för detaljerna hänförda till kärlet A är átföljda av "a" àtföljda av "b". och för detaljerna hänförda till kärlet B 501 068 I följande beskrivning förutsättes att filtrering av vitlusmesa sker i det ena kärlet, t ex kärlet A med filtret ia, och att ett återställande av filtret lb i kärlet B utföres efter avslutad filtrering i detta kärl. Filtrering i det ena kärlet kan härvid lämpligen äga rum medan återställande av filtret i det andra kärlet sker. Varje kärl arbetar således diskontinuerligt med växelvis filtrering och återställande, men genom en enhet såsom visad i fig 1 med åtminstone två tryckkärl möjliggöres en konti- nuerligt arbetande filtreringsenhet.

Det skall emellertid observeras, att föreliggande uppfinning innefattar användande av endast ett diskontinuerligt arbetande tryckkärl och att i såväl enbart filtreringsförloppet som enbart återställningsförloppet föreligger nyhet gentemot tidigare känd teknik medförande väsentliga fördelar.

Filtren la och lb är endast schematiskt visade i fig 1, medan i fig 2 - 5 visas ett lämpligt utförande av filtren och detta ut- förande skall nedan närmare beskrivas. Filtren är emellertid allmänt sett av den typ som består av åtminstone ett i huvudsak vertikalt anordnat filterelement beklätt med filterduk som omger åtminstone en filtratkanal. Vid filtreringen pressas filtratet (vitluten) genom filterduken och strömmar nedåt till bottnen av filtret, medan filtrerat material (mesan) avsätter sig på fil- terduken och bygger upp ett skikt på denna. Efter det att en viss tryckdifferens över filterduk och mesaskikt uppnåtts, av- stänges filtreringsförloppet och mesaskiktet borttages från fil- terduken under återställningsförloppet.

För att återgå till filtreringsenheten visad i fig 1, varvid förutsättes att suspensionen utgöres av vitlut och mesa, visar pil C tillförsel av vitlutsmesan genom ledning 2, vilken avgre- nar sig i ledning 2a till kärlet A och 2b till kärlet B. I ledningarna på 2a och 2b är insatt ventiler 3a resp 3b. Från bottnen av filtren la och lb leder filtratledningar 4a resp 4b med ventiler Sa resp 5b, och filtratledningarna är dragna till 501 068 den filtratseparator 6 för separering av filtrat, vitlut och den gas (luft eller luft-ànga-blandning) som medföljer vitluten till separatorn 6. Vitluten avges från separatorn genom utloppsled- ning 7 ur filtreringsenheten (pil D) och gasen ledes frän sepa- ratorn via ledning 8 innehållande en kompressor 23 antingen genom grenledning 8a med ventil 9a tillbaka till kärlet A eller genom grenledning Bb med ventilen 9b tillbaka kärlet B för att utnyttjas under àterställningsförloppet. Gasen cirkulerar sale- des i ett slutet system, vilket medför den fördelen, att oxide- ring av vitluten undviks eftersom gasens syreinneháll är i huvudsak förbrukat. För àterställningsförloppet är även anordnad en tilloppsledning 10 (pil E) för backspolningsvätska (vatten) antingen till kärlet A genom grenledning 10a med ventil lla eller till kärlet B genom grenledning 10b med ventil 11b. Den under àterställningsförloppet borttagna mesan avgives fràn kärlets A botten via ventil 12a och fràn kärlets B botten via ventil 12b, och mesan avgives till en för båda kärlen gemensam tank 13, t ex ett s k mesarörverk. Såsom skall beskrivas närmare nedan är lämpligen mesan före avgivandet fran tryckkärlen upp- blandad med backspolningsvätska, och med backspolningsvätska utspädd mesa avgives ur filtreringsenheten genom ledning 14 (pil F). Den visade filtreringsenheten innefattar även fràn respek- tive tryckkärl anordnade dräneringsledningar 15a och 15b med ventiler 16a resp 16b, vilka dräneringsledningar är dragna till en returledning 17 som via en pumpburk 18 är dragen till vit- lutsmesans tilloppsledning 2. Vidare är mellan filtratledningen 4a från en punkt före ventilen Sa och returledningen 17 dragen en ledning 19a med ventil 20a och på liknande sätt är ledningen 19b med ventil 20b anordnad mellan filtratledningen 4b och returledningen 17. Dessutom är mellan filtratledningen 4a fràn en punkt före ventilen Sa och tanken 13 anordnad en ledning 21a med ventil 22a och pà liknande sätt en ledning 21b med ventil 22b. Vidare är mellan separatorns 6 gasledning 8 och tanken 13 anordnad en ledning 26. Slutligen är mellan grenluftsledningen 8a och grenvattenledningen 10a mellan punkter före ventilen Qa 501 068 och efter ventilen 11a anordnad en ledning 24a med ventil 25a och pà motsvarande sätt är en ledning 24b med ventil 25b anord- nad mellan grenluftledningen 8b och grenvattenledningen 10b.

Syftet med anordnandet av de olika ledningarna och ventilerna skall nu närmare redogöras för i samband med den funktionsbe- skrivning av ett filtreringsförlopp i tryckkärlet A och ett aterställningsförlopp i tryckkärlet B.

Före filtreringsförloppets start har fran kärlets A borttagits under tidigare filtrering pà filterduken avsatt mesa och kärlet har i huvudsak helt dränerats från vitlutsmesa kvarvarande fràn den tidigare filtreringen. När filtreringen startar är ventilen 3b stängd och vitlutsmesan tillföres kärlet A genom ledning 2a och öppen ventil 3a. Under ett kort inledningsskede hàlles filtratventilen 5a stängd medan ventilen 20a är öppen. Syftet härmed är att avgiva den första vitluten som tränger igenom filterduken tillbaka till den inkommande vitlutsmesan och detta sker genom ledningarna 19a och 17. Sedan stänges ventilen 20a och filtratventilen Sa öppnas, lämpligen strax före ventilen 20a stängas, och hàlles öppen under hela filtreringsförloppet.

Samtliga övriga till kärlet A anslutna ventiler hàlles stängda, dvs ventilerna Qa, lla, 12a, 16a, 22a och 25a. Under själva filtreringsförloppet är saledes enbart ventilen 3a för till- förande av vitlutsmesan och ventil 5a för avgivande av vitlut öppna. Filtreringen sker företrädesvis med hela filtret la anordnat i vitlutsmesan, varigenom hela filtret utnyttjas för filtreringen, och filtreringen pàgär till dess en avpassad tryckdifferens över filterelementet uppnåtts. Lämpligen är denna tryckdifferens àtminstone i huvudsak bestämd av den inkommande vitlutsmesans tryck. Den kan emellertid även, åtminstone i viss män, vara bestämd av ett vakuum inuti filtret eller en nivà- skillnad mellan separatorn 6 och filtret. Vitluten avgives sàsom tidigare nämnts genom ledningen 7 från separatorn 6. 501 068 I tryckkärlet B har filtrering avslutats efter det att ovan~ nämnda avpassade tryckdifferens uppnåtts och kärlet B skall nu àterställas i skick för förnyad filtrering såsom ovan angivits för kärlet A. Vid filtreringsförloppets avslutande i kärlet B är på motsvarande sätt som ovan beskrivits för kärlet A ventilerna 3b och 5b öppna och ventilerna 9b, 11b, 12b, 16b, 22b och 25b stängda. Vid start av àterställningsförloppet stängs ventilen 3b. Ventilen Qb öppnas och luftàngblandning tillföres från separatorn 6 via ledningen 8 med kompressorn 23 och ledningen Bb till kärlets inre för att torka den på filterduken avsatta mesan, varigenom denna ytterligare befrias från vitlut och därigenom även kemikalier. Strax efter det att ventilen Qb öppnats, öppnas ventilen 16b för att ur kärlet avlägsna ofilt- rerad vitlutsmesa som härvid via ledningen 17 återföres till den inkommande vitlutsmesan. Efter utförd torkning av mesaskiktet stänges dräneringsventilen 16b och strax därefter filtratven- tilen Sb och luftventilen 9b. Nu öppnas ventilen 11b för back- spolning av mesaskiktet med backspolningsvätska (vatten) från ledningen 10, 10b i förbindelse med filtrets filtratkanaler.

Lämpligen tillföres backspolningsvätska i sådan mängd att mesan blir självdränerande, så att den utspädda mesan kan självrinna ned i tanken 13 genom ventilen 12b, vilken öppnas strax efter det att ventilen 11b öppnats. Därefter stänges ventilen llb och strax därpå ventilen 12b. Under en kort stund öppnas sedan ventilen 22b för dränering av spädvätska i filtret genom led- ningen 21b ned till tanken 13. Kärlet B är nu åter iordning- ställt för filtrering. Beträffande torkningen av mesaskiktet erhålles ett avpassat differenstryck över filterelementen medelst kompressorn 23.

Det skall observeras, att filtreringen, torkningen, backspol- ningen och spädningen kan justeras helt oberoende av varandra.

Justering av en av dessa processer påverkar således inte de andra, åtminstone inte när två kärl är anordnade såsom visat i fig 1. 501 068 Styrningen av ventilerna för ett korrekt öppnande och stängande i tid kan ske med nàgot konventionellt styrsystem.

Ovan har med hänvisning till fig 1 beskrivits en filtrerings- enhet bestående av två filterkärl, varigenom helt eller àt- minstone delvis beroende pá överlappning mellan filtrerings- förlopp i det ena filterkärlet och àterställningsförlopp i det andra filterkärlet erhålles en kontinuerligt arbetande filt- reringsenhet. Självfallet kan enheten bestå av flera filterkärl.

Det skall emellertid observeras, att uppfinningen innefattar användandet av endast ett filterkärl, vilket arbetar diskon- tinuerligt med omväxlande filtrering och återställande. Ett enda dylikt filterkärl med dess kringutrustning och i ett utförande såsom beskrivet i fig 1 erhålles om man t ex tar bort ur fig 1 kärlet B och dess anslutningar. Vidare skall observeras de väsentliga nyheterna som finns vad gäller såväl enbart filtre- ringsförloppet som enbart àterställningsförloppet, nämligen beträffande filtreringsförloppet i första hand att under detta förefinnes enbart en tillförsel av suspension och ett avgivande av filtrat medan samtliga övriga anslutningar till tryckkärlet är stängda och att filtrering sker över hela filtret, och be- träffande àterställningsförfarandet att en torkning på det pà filterduken avsatta materialet sker inuti tryckkärlet innan materialet borttages fran filterduken. Fördelaktigt är även att backspolning kan utföras med tillräcklig spädning av materialet för att uppnå ett tillstànd av självdränering av det utspädda materialet fran tryckkärlet.

Vad gäller backspolningen kan denna, ehuru icke visat i fig 1, ske med en kombination av gas och vätska eller med enbart gas.

Det är t ex möjligt att anordna en spritsanordning ovanför filtret.

Ett exempel på ett lämpligt filter att använda i samband med föreliggande uppfinning är visat i fig 2 - 5. I fig 2 visas ett tryckkärl, t ex tryckkärlet A, vilket innefattar ett antal 501 068 filterelement 27, av vilka ett är visat i fig 4. Filterelementet sammanhàlles mellan gavlar 28 och 29 medelst dragstänger 30. I fig 3 är visad en sektion genom ett filterelement och, såsom visat består detta av veckad plåt 31 omgiven av filterduk 32.

Mellan filterduken 32 och plåten 31 bildas filtratkanaler 33.

Speciellt om filterelementet är relativt brett är det lämpligt att såsom visat anordna en mittre spännram 34 för spänning av duken och för avdelning av filterytan. I fig 5 illustreras enkelheten i att ta isär filterelementet och byta filterduk.

Pig 2 - 5 visar givetvis endast ett utföringsexempel pà ett filter lämpligt att använda i samband med föreliggande upp- finning.

Claims (9)

1. 501 068 10 PATENTKRAV 1. Förfarande för filtrering av en suspension genom ett i ett tryckkärl anordnat stationärt filter och för återställande av filtret efter utförd filtrering, varvid filtret består av åtmin- stone ett i huvudsak vertikalt filterelement (27), som är be- klätt med filtermedium (32), pà vars utsida material avsätts under filtrering, medan genom filtermediet strömmande filtrat avleds genom åtminstone en filtratkanal pà filtermediets insida, varvid tryckkärlet àtminstone är försett med inlopp <2a,2b) för den suspension, som skall filtreras, utlopp (4a,4b) för filtrat, separat utlopp (15a,l6b) för ofiltrerad suspension, separat utlopp (12a,12b) för pà filtermediet avsatt material, inlopp (8a,8b) för ett gasmedium för torkning av det pa filtermediet under filtreringen avsatta materialet och för undanträngning av filtrat ur filterelementet och filtratledningen, samt inlopp <10a,l0b) för åtminstone ett medium för backspolning av filterelementet fran filtratkanalen genom filtermediet till tryckkärlet, varvid vid filtreringen endast sker tillförsel av suspension genom inloppet för suspension och avgivande av filtrat genom utloppet för filtrat, under det att övriga inlopp och utlopp hàlls stängda, och varvid efter filtreringen ofiltrerad suspension avtappas fràn tryckkärlet, k ä n n e t e c k n a t a v - att i samband med avtappningen av ofiltrerad suspension införs gasmediet i tryckkärlet, vilket gasmedium cirkuleras i ett slutet system, och _ - att efter avtappningen av ofiltrerad suspension utförs back- spolningen med ett annat vätskemedium än filtrat, varvid det separata utloppet (12a,12b) för pà filtermediet avsatt material öppnas för avlägsnande av detta tillsammans med spolmediet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att under filtreringen avleds filtratet fran filtratkanalen genom utloppet <4a,4b) för filtrat vid filtrets botten. 501 068 11

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2 , k ä n n e t e c k n a t a v att under åtminstone en väsentlig del av torkningen fortgår avgivande av filtret, varefter backspolningen utförs.

4. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a t a v att filtratet tillförs en separator (6) för separering av filtrat och med filtratet medfört gasmedium.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att backspolningen utförs med enbart vätska.

6. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e - t e c k n a t a v att backspolningen utförs med såväl vätska som gasformigt medium.

7. Förfarande enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v att backspolningen utförs med sådan spädning av det på filtermediet avsatta material, att självdränering uppnås genom utloppet för på filtermediet avsatt material. (I) Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att avtappningen av ofiltrerad suspension är i det närmaste total. 9. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att vid start av filtreringen återförs det första filtratet till den inkommande suspensionen. 10. Förfarande enligt något av kraven 4 - 9, k ä n n e - t e c k n a t a v att gasmediet för torkning tas från separatorn. 11. Förfarande enligt något av kraven 4 - 10, k ä n n e - t e c k n a t a v att i det slutna system, i vilket gasmediet cirkuleras, ingår tryckkärlet och separatorn. 501 068 12 12. Förfarande enligt något av kraven 4 - 11, k ä n n e - t e c k n a t av att gasmediet för torkningen av materialet på filterduken ges en tryckökning (23) före tillförseln till tryck- kärlet bestämmande tryckdifferensen över filterelementet (27) under torkningen. 13. Förfarande enligt något av tidigare patentkrav för åstad- kommande av kontinuerligt filtrerings- och återställningsför- lopp i en enhet innefattande åtminstone två tryckkärl (A,B), k ä n n e t e c k n a t a v att under det att filtreringsför- loppet pågår i det ena tryckkärlet (A) pågår àterställningsför- loppet i det andra tryckkärlet (B). 14. Förfarande enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t a v att suspensionen tillföres tryckkärlen och att filtratet avges fràn tryckkärlen till en gemensam filtratseparator (6). 15. Förfarande enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t a v att gasmediet för torkningen av materialet på filtermediet (32) erhålles från den gemensamma filtratseparatorn (6). 16. Förfarande enligt något av kraven 13-15, k ä n n e - t e c k n a t av att backspolningsmediet eller -medierna till- föres tryckkärlen (A,B) från samma vätskekälla och/eller gas- mediekälla. 17. Förfarande enligt något av kraven 13 - 16, k ä n n e - t e c k n a t av att det från filterelementet borttagna mate- rialet avges till en för tryckkärlen (A,B) gemensam tank (13), 1

8. Anordning för filtrering av en suspension genom ett i ett tryckkärl anordnat stationärt filter och för återställande av filtret efter utförd filtrering, varvid filtret består av åtmin- stone ett i huvudsak vertikalt filterelement (27), som är be- klätt med filtermedium (32), på vars utsida material avsätts 501 068 13 under filtrering, medan genom filtermediet strömmande filtrat avleds genom àtminstone en filtratkanal pà filtermediets insida, varvid tryckkärlet åtminstone är försett med inlopp (2a,2b) för den suspension, som skall filtreras, utlopp (4a,4b) för filtrat, separat utlopp (16a,16b) för ofiltrerad suspension, separat utlopp <12a,12b) för pà filtermediet avsatt material, inlopp <8a,8b) för ett gasmedium för torkning av det på filtermediet under filtreringen avsatta materialet och för undanträngning av filtrat ur filterelementet och filtratledningen, samt inlopp (10a,10b) för åtminstone ett medium för backspolning av filterelementet fràn filtratkanalen genom filtermediet till tryckkärlet, k ä n n e t e c k n a d a v ett slutet system för cirkulering av gasmediet samt av att filtratkanalen (33) star i förbindelse med organ (10, 10a, 10b) för tillförsel av ett annat vätskeformigt spolmedium än filtrat. 1

9. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d a V att filtratutloppet (4a,4b) leder till en tank (6). 20. Anordning enligt krav 18 eller 19, k ä n n e t e c k n a d a v att spolmediet är vatten. 21 Anordning enligt krav 18, 19 eller 20, k ä n n e t e c k - n a d a v att tryckkärlet och utloppet <12a,12b) för pà filtermediet avsatt material är inrättade för självdränering av i spolmediet upplöst material och att utloppet står i förbindelse med ett uppsamlingskärl (13). 22. Anordning enligt något av kraven 18 - 21, k ä n n e - t e c k n a d a v att inloppet (8a,8b) för gasmedium star i förbindelse med tanken (6). 23. Anordning enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a d a v att tanken (5) är inrättad att från filtrat, som avleds fràn filtratutloppet (éa, 4b), separera gasmediet. 501 Û68 14 24. Anordning enligt krav 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d a v att det slutna systemet för cirkulering av gasmediet innefattar tanken (6), tryckkärlet (A, B) och uppsamlingskärlet (13). 25. Anordning enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d a v att det slutna systemet även innefattar en behållare (18) för mottagande av från tryckkärlet (A, B) avtappad ofiltrerad suspension, vilken behållare har förbindelse med inloppet för suspension. 26. Anordning enligt nagot av kraven 23 - 25, k ä n n e - t e c k n a d a v att det slutna systemet även innefattar en kompressor (23) i en ledning (8, Ba, Bb) mellan tanken (6) och tryckkärlet (A, B). 27. Anordning enligt nàgot av kraven 18 - 26, k ä n n e - t e c k n a d a v tvà tryckkärl (A, B), en gemensam tank (6) för separering av gasmedium och filtrat samt ett gemensamt uppsamlingskärl (13) för pà filtermediet avsatt material. 28. Anordning enligt krav 27, k ä n n e t e c k n a d a v en gemensam behållare (18) för mottagande av fràn tryckkärlen (A, B) avtappad ofiltrerad suspension, vilken behållare har förbin- delse med bàda tryckkärlens inlopp (3a, 3b) för suspension.