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EIN Filterpresse oder Filterkammerpresse ist eine Vorrichtung zum Trennen von Feststoff und Flüssigkeit. Es war im 19. Jahrhundert entwickelt zu Lehm dehydrieren[1]. Prozesse in der Lebensmittelindustrie, chemischen Industrie, pharmazeutischen Industrie machen Produkte aus a Suspension von fest in einer Flüssigkeit.
Eine Filterpresse besteht aus quadratischen, rechteckigen oder runden Filterplatten, die mit einem Filtertuch versehen sind. Zwei dieser Hohlplatten bilden gegeneinander eine Filterkammer. Jede Platte hat normalerweise zwei konkave Seiten. Die Platten an den Enden der Presse haben jeweils nur eine konkave Seite. Die Gesamtzahl der Kammern einer Kammerfilterpresse ist daher die Anzahl der Platten minus eins.
Die Filterpresse arbeitet nicht kontinuierlich wie a Bandfilter, aber in Stapel. Zuerst drückt a hydraulischer Zylinder die Platten zusammen[2] unter Hochdruck bis 500 Bar. Dieser Druck ist notwendig, um ein Austreten von Flüssigkeit zwischen zwei Platten zu verhindern. Dann werden die Kammern (die Räume zwischen den Platten) mit dem Suspension. Diese Suspension wird unter steigendem Druck (üblicherweise bis 15 bar) der Förderpumpe eingedickt.
Die Feststoffe werden durch das Filtertuch in den Kammern gehalten. Die Flüssigkeit, die durch das Tuch fließt, wird auch als . bezeichnet filtrieren erwähnt. Dieses Filtrat wird durch spezielle Kanäle in den Platten abgeführt. Schließlich werden die Platten wieder getrennt, wonach die Filter Kuchen kann aus den Zimmern entfernt werden. Dann wiederholt sich der Zyklus[3].
Der Wassergehalt im verbleibenden Filterkuchen hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Slurry und dem Druck ab, mit dem die Slurry in die Filterpresse gepumpt wird. Ein Wassergehalt von weniger als 65 % im Filterkuchen ist in vielen Fällen erreichbar[4].
Bau von Filterpressen
Filterpressen als Kuchenfiltrationsvorrichtung weisen ein Filterpaket auf, das durch Filterplatten in einem Gestell gebildet wird, das zwischen einem festen Deckel und einem beweglichen Deckel angeordnet ist. Zwischen den einzelnen Filterplatten befinden sich Filtermedien (Gewebe oder Membran). Die feste Haube ist über Verbindungs- und Zugstangen mit der Brücke verbunden. Eine in die Brücke integrierte hydraulische Druckeinrichtung, die auf den beweglichen Deckel wirkt, drückt auf das Filterpaket. Die Anpressdrücke liegen zwischen 250 und 600 Bar. Dieses hohe drücken stellen Sie die Dichtheit des Filterpakets sicher. In die feste Haube sind Abhängezuleitungen integriert. Der Durchgang für die Suspension im Filterpaket befindet sich in der Mitte der Filterplatten.
Filtrationsprozess von Filterpressen
In den Filterkammern wird die Suspension mittels einer Pumpe mit 10-20 bar gegen die Filtertücher gepumpt. Die Flüssigkeit passiert das Filtermedium und verlässt die Presse durch Austragskanäle. Die Feststoffe der Suspension verbleiben auf dem Filtermedium und bilden den Filterkuchen. Nach Beendigung des Filtrationszyklus wird die Presse geöffnet und der Kuchen entfernt. Sofern die Presse dies nicht automatisch tut (selbstreinigende Kammerfilterpresse), wird der Druck langsam abgebaut, die Filterpresse geöffnet und der Kuchen von Hand von den Filtertüchern entfernt.[5]
Membranfilterpressen haben die Besonderheit, dass der Filterkuchen auch mechanisch gepresst wird. Dazu weist jede Filterkammer mindestens eine bewegliche Membran auf. Diese Membran wird nach dem Stoppen des Zuflusses der Suspension mittels Druckluft oder Druckwasser in Richtung des Filterkuchens in Bewegung gesetzt und zusätzlich herausgedrückt.
Arten von Filterpressen
Kammerfilterpresse
Die Kammerfilterpresse ist eine relativ einfache und dennoch leistungsstarke Ausführungsform einer Filterpresse, die bei der Fest-Flüssig-Trennung von Schlämmen verwendet wird. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Produkt zu einer Aufschlämmung aus Bergbau, Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie oder Abwasserprozessen gefiltert werden soll. Aufgrund ihrer Einfachheit und Flexibilität ist die Kammerfilterpresse in vielen Anwendungen eine kostengünstige und zuverlässige Maschine zur Fest-Flüssig-Trennung, wenn eine Nachpresseinrichtung mit entsprechenden Membranplattensystemen zur Erhöhung des Trockensubstanzgehalts des Filterkuchens nicht benötigt wird. Beim Kammerfilterpressen beträgt der jeweilige Einfluss auf den Trockengrad des Filterkuchens je nach Suspensions- und Entwässerungseigenschaften des maximalen Feststoffgehaltes im Filterkuchen 30 bis ca. 50 Prozent (je nach Suspension teilweise höher) .
Membranfilterpresse
Membranfilterpressen haben durch den Einsatz von Membrantechnik in den Filterplatten einen großen Einfluss auf den Trockenheitsgrad des Feststoffes und erreichen bei üblicher Filtrationsmethode die geringste Restfeuchte im Filterkuchen (außer Hochtemperaturfilterpresse) . Eine flexible, undurchlässige Membran, die am Stützkörper befestigt ist, komprimiert dabei den Kuchen in der Kammer nach Beendigung der Beladung. Diese enorme Leistung macht die Membranfilterpresse zu einem der am weitesten verbreiteten Systeme und setzt auf einen konventionellen Entwässerungsprozess, der auf Feststoffbasis unübertroffen ist. Durch das Verdrängen von Membranböden können je nach Entwässerungsgrad deutliche Unterschiede im Trockensubstanzgehalt im Filterkuchen erreicht werden. Der Bereich der erzielbaren Trockensubstanzgehalte (Gewichtsanteil der Feststoffe im Filterkuchen) reicht von 30 bis über 80 Prozent.
Automatische Filterpresse
Automatisierte Filterpressen sind konventionelle Filterpressen, die sich jedoch im Hinblick auf den Automatisierungsgrad und damit den kontinuierlichen Betrieb nach den besonderen Anforderungen einer schnellen Taktzeit ausrichten. In Bezug auf Architektur, Arbeitsprinzip und Verfahrenstechnik Dank der verschiedenen Automatisierungsmöglichkeiten (für automatische Filterplattenverschiebung, Filterkuchenlösehilfe, Filtertuchwascheinrichtung) auch eine sehr schnelle Kuchenfreigabe und eine reduzierte Zykluszeit realisiert werden kann. Das Ergebnis ist eine schnelle Filterpresse, die für eine erhöhte Produktion pro Flächeneinheit des Filters sorgt.
Anwendungen
Filterpressen sind vielseitig. Die Größe der abzutrennenden Feststoffe variiert vom µm-Bereich (z. B. Enzyme) bis in den mm-Bereich (z. B. Klärschlamm). Die Filterflächen reichen von weniger als 1 m² für kleine Laborprozesse bis über 1000 m² für große Pressen. Sie werden in der Lebensmittelindustrie, der Chemie, eingesetzt. der keramischen oder pharmazeutischen Industrie. Sie sind auch in der Metallurgie und im Bergbau zu finden.
Aktuelle Entwicklung
Zukünftig werden die Anforderungen des Marktes an die moderne Filtrationsindustrie in der Separation immer feiner und größer, und zwar insbesondere im Hinblick auf stoffliches Recycling, Energieeinsparung und grüne Technologie. Um der steigenden Nachfrage nach einem höheren Entwässerungsgrad von schwer filtrierbarem Material gerecht zu werden, werden Superhochdruckfilter benötigt. Daher wird sich der Trend zur Druckerhöhung bei der automatischen Filterpresse auch in Zukunft weiter entwickeln.
Die herkömmlichen Filterpressmechanismen verwenden normalerweise mechanische Kompression und Luftentflüssigung; jedoch ist die Effizienz der Herstellung von Kuchen mit geringer Feuchtigkeit begrenzt. Es wurde ein alternatives Verfahren eingeführt, bei dem Dampf anstelle von Luft verwendet wird, um den Kuchen zu entwässern. Die Dampfentwässerungstechnik kann eine wettbewerbsfähige Methode sein, da das Produkt von Kuchen mit geringer Feuchtigkeit angeboten wird.[6]
Heißfilterpresse
Die Heißfilterpresse kombiniert die Standardprozessschritte einer Membranfilterpresse (Filtration, Filterkuchenwäsche und Pressung) mit der Zusatzfunktion einer thermischen Filterkuchentrocknung (WLD). Dadurch werden alle Prozessschritte in einer Anlage, der Heißfilterpresse, durchgeführt. Die Entwässerung und Trocknung des entstandenen Filterkuchens erfolgt somit ohne nachgeschalteten Trocknungsprozess. Der technische Aufbau entspricht in der Grundversion einer herkömmlichen Filterpresse mit einem Plattenpaket aus Membranplatten. Filtrieren, Waschen und Pressen werden wie üblich durchgeführt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren besteht das System aus Membranfilterplatten und Wärmetauscherplatten, die abwechselnd in eine Filterpresse eingebaut werden. Zur thermischen Trocknung wird der Arbeitsraum hinter der Membran mit heißem Dampf und/oder Öl beaufschlagt und der Filterkuchen entsprechend thermisch getrocknet. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass ein hoher Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von über 90 % erreicht wird.