SE504574C2 - Förfarande och anordning för filtrering av en suspension i diskontinuerligt arbetande tryckfilter - Google Patents

Description

504 574 EP-A2-0 145 842 avser ett filter, vid vilket backspolnings- vätskan inleds nerifrån in i filterelementen, så att backspol- ningen sker nerifrån och upp. Denna skrift diskuterar ej be- gränsning av mängden backspolningsvätska och filtertuberna är av konventionell rörform, även om genom anordningens utformning effektivare backspolning erhålles än vid de ovan nämnda anord- ningarna Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att förbättra ett förfarande och en utrustning av inledningsvis nämnt slag på så sätt att de problem som föreligger vid de kända anordningar- na övervinnes. Det är vidare ett ändamål med uppfinningen att anvisa ett förfarande och en utrustning som är realiserbara till jämförelsevis lågt pris och som involverar okomplicerad teknik.

Dessa ändamål uppnås vid ett förfarande av inledningsvis slag genom särdragen i den kännetecknande delen av patentkravet 1.

Härigenom uppnås viktiga fördelar i förhållande till den kända tekniken. Således uppnås utöver att backspolningsvätskan på ett enkelt sätt bringas att verka nedifrån och upp i filterelemen- ten, varigenom en backspolning erhålles som är effektivare för verkningsfull borttagning av slamkakan över hela filterelemen- tens utbredning även att ej utnyttjad backspolningsvätska tillåts lämna filterelementen av "egen kraft" begränsar behov av utrustning och begränsar effektivt mängden utnyttjad back- spolningsvätska till ett minimum respektive förhindrar utspäd- ning av filtrat. Utledningen av vätskan från tryckkärlet sker företrädesvis likaledes genom egen kraft men kan även under- stödjas genom pumpverkan. Genom det sista särdraget i patent- kravet l begränsas effektivt mängden backspolningsvätska ytter- ligare eftersom möjlighet ges till en avsevärd begränsning av inuti filterelementen tillgänglig volym.

Särdraget enligt patentkravet 2 ger möjlighet till effektiv deplacementtorkning av avsatt slam samt tillförsäkrar att den avsatta slamkakan kvarstannar på filterelementens yta under fasen för dränering av ej filtrerad suspension. 504 574 Särdraget enligt patentkravet 3 föranleder att den slammet innehållande slurryn i än högre grad befrias från kemikalier.

Särdraget enligt patentkravet 4 medför avsevärda fördelar med avseende på reglering och arrangemang av backspolningsfasen.

Utrustningen enligt uppfinningen kännetecknas av särdragen i den kännetecknande delen av patentkravet 5. Härigenom uppnås således utöver att backspolningsvätskan enkelt och effektivt bringas att verka nedifrån och upp på filterelementen även att i filterelementen kvarvarande backspolningsvätska enkelt och effektivt bringas att lämna filterelementen före nästa fas i filtreringscykeln. Detta medför minimering av utnyttjad mängd backspolningsvätska samt minimering av utspädningen av filtra- tet. Därutöver uppnås genom det sista särdraget i kravet 5 de fördelar, som diskuterats mot bakgrund av motsvarande särdrag i kravet 1.

Genom särdraget i patentkravet 6 uppnås enkel och ändamålsenlig uppbärning resp ledningsdragning för filterelementen, vilket accentueras vid kännetecknet i enlighet med patentkravet 7.

Genom en struktur med ledningar som är begränsade i utsträckning uppstår inga hinder för nedrinning av den vid backspolningen bildade snurryn.

Särdraget enligt patentkrav 8 medför en speciellt föredragen och ändamålsenlig utformning av filterelementen, vilken utform- ning tillförsäkrar ökad motståndskraft mot deformationer på grund av de rådande tryckskillnaderna.

Särdraget enligt patentkravet 9 medför lämplig utformning av elementens väggar och särdraget enligt patentkravet ll medför fördelar som har samband dels med upptagning av uppstående deformationer, dels utspridning och ökning av effektiv filter- yta av filterduken.

Genom särdraget enligt patentkravet 12 uppnås ökad frihet vid utformningen av filterelementen med avseende på dimensionering 504 574 såväl som själva den yttre formgivningen.

Särdraget enligt patentkravet 13 innebär en särskilt kostnads- besparande lösning på utformningen och appliceringen av fyll- nadskropparna inuti filterelementen.

Särdraget enligt patentkravet 14 och i synnerhet patentkravet medför att sådan utrustning utnyttjas som möjliggör uppnåen- de av de fördelar som diskuteras i samband med patentkravet 2 OVan .

Särdraget enligt krav 16 medför de fördelar som angivits i samband med patentkravet 4 ovan.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i samband med ett utföringsexempel och med ledning av bifogade ritningar, på vilka: Fig l visar ett principschema för förfarandet enligt uppfin- ningen, Fig 2 visar principen packningen av filterelement i tryckkärlet vid en utrustning enligt uppfinningen, samt Fig 3 visar en grupp av filterelement enligt fig 2.

Fig 1 visar principen för föreliggande förfarande i samband med filtrering av oklar grönlut ingående i kemikaliekretsloppet vid en kausticeringsprocess. Härvid betecknar 1 en utjämningstank för utjämning av variationer i slamhalt hos oklar grönlut, vilken inleds från en smältlösare via inloppet 13. Grönluten transporteras från utjämningstanken med hjälp av en företrädes- vis kontinuerligt arbetande pump 2 till det här väsentligen cirkulära cylindriska filtertryckkärlet 3. Filtrerings- anordningen utgöres av i tryckkärlet 3 befintliga filterelement i form av tubfilter 5, vilka är monterade vertikalt upprättstå- ende från en uppbärningsstruktur 4. Tuberna 5 är lämpligen klädda med en filterduk av en kvalitet som eliminerar behovet 504 574 av precoat-skikt för filtreringen. Tubernas 5 stomväggar utgöres vid denna utföringsform av perforerade plåtcylindrar och mellan dessas plåtväggar och filterduken är företrädesvis anordnad en undervira eller duk av en grövre, mer genomsläpplig kvalitet, för utjämning av deformationer samt för ökning av den effektiva filterytan hos filterduken.

Filtreringscykeln genomförs enligt följande: När tryckkärlet 3 fyllts med oklar grönlut till önskad nivå ökas med hjälp av pumpen 2 trycket inuti kärlet, vilket tryck företrädesvis ligger mellan 1 och 5 bar. Filtreringen pågår därefter vid fortsatt pumpning under en tid som bl a är beroende av den oklara grönlutens filtrerbarhet, men typiskt kan uppgå till cirka 15 á 60 minuter. Vid filtreringssteget förlagrar sig slam kontinuerligt på filterduken under samtidig ökning av tryckfallet däröver. Flödet från pumpen 2, vilket företrädesvis utgöres av ett konstant flöde, medför successiv tryckökning till t ex cirka 4 á 5 bar vid slutfasen. Även väsentligt högre tryck kan förekomma. Vid t ex vitlutsfiltre- ring gäller emellertid eventuellt andra tryck och tider.

Efter avslutad filtreringsfas dräneras den ofiltrerade grön- luten tillbaks till utjämningstanken 1 via ledningen 6, vilket vid det redovisade utföringsexemplet tar cirka 1 minut. Härvid upprätthåller fläkten 7 ett visst övertryck i kärlet 3 under dräneringen, vilket dels medför torkning genom inpressning av i slamkakan befintligt filtrat genom filterduken medelst luft, dels är avpassat för kvarhållning av slamkakan på filterduken, så att slam ej nedfaller i ofiltrerad suspension under dräne- ringsfasen. Efter tömningen torkas slamkakan på tuberna 5 ytterligare medelst från fläkten 7 kommande luft under typiskt cirka 10 sekunder. Företrädesvis är pumpens 7 sugsida kopplad till överdelen av utjämningstanken l.

Efter avslutad torksekvens backspolas filtret 3 genom att het- vatten eller kondensat som finns lagrat i en backspolnings- trycktank 8 tryckes in via ledningen 9, genom ledningsstruktu- 504 574 ren 4 och ut genom tuberna 5 i riktning nedifrån och upp. Sådan backspolning medför väsentligt större säkerhet för att renspol- ning av filterduken verkligen erhålles i jämförelse med om såsom vid den kända tekniken spolningen sker uppifrån och ner.

Genom att ha inrättat fyllnadskroppar i tuberna 5 minskar ytterligare behovet av backspolningsvätska väsentligt. Back- spolningsvätskan och det från filtret frigjorda slammet bildar härvid en slurry som rinner ner till botten av tryckkärlet 3 och därifrån tömmes via ledningen 10 till en slampumptank 11.

Varaktigheten av denna slamtömning är vid utföringsexemplet cirka l minut. Därigenom har filtrercykeln avslutats och en ny cykel kan påbörjas.

Som ovan nämnts arbetar pumpen 2 av bl a regleringstekniska skäl företrädesvis kontinuerligt under hela filtrercykeln, varvid efter fullgjord filtreringsfas den oklara grönluten cirkuleras åter till utjämningstanken under de övriga faserna.

Vid användning av förfarandet och utrustningen enligt uppfin- ningen vid grönlutsfiltrering uppnås många väsentliga fördelar.

Sålunda nås på grund av ringa slamhalt möjlighet till mycket tät packning av tuberna, vilket medför mycket stor effektiv filteryta. Vidare uppnås att det avgående slammet har lågt pH, dvs låg halt alkalisalt i den utgående slurryn (här typiskt mellan 5 och 15 gram/liter), vilket medför att avfallet är möjligt att direkt deponera utan att betraktas som skadligt avfall. En annan aspekt på detta är att kemikalierna kvarstan- nar i kretsloppet i stor utsträckning, och här kan nämnas att förlusterna vid ett förfarande enligt uppfinningen är så låga som 0,25 á 0,5% av i kretsloppet ingående grönlut.

Fördelen med förfarandet och utrustningen enligt uppfinningen är således att mycket goda prestanda erhålles genom förhållan- devis enkla och robusta medel. Som jämförelse kan nämnas att systemet enligt SE-B-8903267-6 involverar ett slutet system såväl före som efter filtrertryckkärlet under det att enligt uppfinningen endast själva tryckkärlet är satt under tryck. Återkommande till utföringsexemplet hänvisas nu till fig 2, 504 574 vilket visar arrangemanget av ett antal långsträckta, smala, tubformiga filterelement 5 i ett endast antytt tryckkärl 3.

Elementen är vid sina undre ändar uppburna av strukturen 4, vilken består av successivt sig förgrenande rör, varvid ett inlopp/utlopp 4' förgrenar sig i mellanledningar 4", vilka är anslutna till de vertikala tuberna 5 uppbärande horisontella röravsnitt 4"'. Som synes medger denna utformning tät packning av filterelementen under samtidig tillförsäkrande av att från filterelementen vid backspolningen nedrinnande slurry effektivt kan passera strukturen 4 för att nå tryckkärlets 3 (fig l) botten.

Av fig 3 framgår en grupp av filtertuber 5, vilka i utförings- exemplet således är anordnade radvis, fördelade längs led- ningsavsnittet 4"'. Det framgår även tydligare anslutningen från mellanledningen 4", vilken i detta fall utgöres av en flackt U-formig konstruktion, som är ansluten medelst sina skänkeldelar på undersidan av sagda ledningsavsnitt 4"' och centralt vid sin undre del uppvisar området för förbindning till den grövre ledningen 4. För inpassning i ett cirkulär- cylindriskt tryckkärl är givetvis raderna av filterelement till antalet anpassade till tillgängligt utrymme.

Vid en föredragen utföringsform är filterelementen uppdelade i ett antal sektioner, t ex sex stycken, vilka vid backspolningen backspolas i sekvens efter varandra. På detta sätt uppnås många fördelar, bl a reducering av flödesmängd till endast en bråkdel (här som exempel 1/6) av vad som krävts om hela filtret back- spolats på en gång. Detta leder till att klenare ledningar behövs och eventuellt även ett mindre tryckkärl för backspol- ningsvätskan samt allmänt enklare backspolningsreglering och säkrare rengöring. Vid ett haveri av en tub, kan sektionen innehållande denna identifieras och avstängas medelst en ventil så att filtret kan köras med de intakta sektionerna. Reparation förenklas även då det kan arrangeras så att endast den havere- rade sektionen behöver utbytas istället för hela filterkasset- ten. 504 574 En spolsekvens med dylikt 6-sektionerat filter kan även ske genom backspolning av två sektioner samtidigt, därefter nästa två och slutligen de sista två sektionerna. Backspolningen är här således uppdelad i tre spolningar efter varandra. För en total spolning av ett filter åtgår en viss mängd spolvätska, fördelat på tre spolningar, varvid ovannämnda fördelar uppnås.

För att ytterligare minimera mängden använd backspolningsvätska är filterelementen (tuberna) 5 försedda med fyllnadskroppar, vilka upptar en väsentlig del av den inre volymen av tuberna.

Vid ett föredraget exempel utgöres fyllnadskropparna av en metallkonstruktion, vilken i huvudsak komplementärt utfyller elementen sånär som på ett spaltformigt utrymme närmast ele- mentstommarnas innerväggar. För distanshållning till elementens innerväggar är fyllnadskropparna företrädesvis utrustade med distansorgan. Vid en utföringsform är fyllnadskroppen stjärn- formig i tvärsnitt, varvid stjärnformens spetsar gör kontakt med elementens innerväggar. För att öka friheten vid dimensio- nering såväl som den geometriska utformningen av filterelemen- ten 5 kan fyllnadskropparna utgöra uppstyvande organ för fil- terelementens stommar. Uppstyvningseffekten kan erhållas genom mellanliggande lister, falsar, flänsar eller dylikt, vilka även tjänar som distansorgan. Vid ett annat utföringsexempel utgöres fyllnadskropparna av expanderat syntetiskt material, vilket enkelt kan inrättas efter den inre formen av filterelementen.

Härvid kan fyllnadskropparna utgöras av integrerade enhetliga kroppar eller ett flertal mindre, filterelementen utfyllande delar.

Andel fyllnadskropp av det totalt tillgängliga utrymmet i fil- terelementets inre volym kan varieras, bl a mot bakgrund av elementens geometri. Härvid är fyllnadskroppsandelen eller fyllnadsgraden företrädesvis över 30%, och en fyllnadsgrad av ca 50% - 70% har visat sig lämplig.

Det skall påpekas att i utföringsexemplet visade och diskute- rade detaljer kan varieras inom ramen för patentkraven. Således kan filterelementens stommar vara utformade på annat sätt än 504 574 som perforerade plåtcylindrar. Härvid kan andra former förekomma liksom annat stommaterial. Som exempel kan vid en variant av uppfinningen användas filterlameller istället för filtertuber.

Claims (16)

l0 l5 20 25 30 35 504 574 10 P A T E N T K R A V

1. l. Förfarande för filtrering av en suspension, vilken frän en tank under trycksättning transporteras till ett diskontinuer- ligt arbetande tryckfilter, omfattande en tryckbehàllare (3) och ett antal däri anordnade filterelement (5), vari separe- ring sker till filtrat och slam, varvid efter själva tryck- filtreringen följer tömning av tryckkärlet pà, ej filtrerad suspension, torkning av pá filterelementen (5) avsatt slamkaka medelst gas (7), backspolning (8) av filterelementen (5) samt därefter tömning av tryckkärlet (3) pà därvid uppkommen slurry, varvid backspolningsvätskan (8) inleds nerifrån in i filterelementen (5) sä att backspolningen sker nerifrån och upp, och varvid filtrat (14) tillåts rinna ner genom filter- elementens (5) inre och därefter ledas (4) ut ur tryckkärlet k ä n n e t e c k n a t av - att vid backspolning ej utnyttjad backspolnings- vätska, som förekommer i filterelementet, tilläts rinna ner genom filterelementens (5) inre och därefter ledas (4) ut ur tryckkärlet, och - att mängden backspolningsvätska begränsas genom in- sättning av fyllnadskroppar i filterelementen (5).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att gas (7) för torkning av slamkakan tillföres med början redan under tömningen av ej filtrerad suspension och med ett tryck, som är avpassat för att dessutom förhindra att slamkakan fal- ler ner från filterelementen (5) under denna fas.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att backspolningsvätskan (8) är sekundärkondensat eller frán filtratkemikalier befriat medium sàsom vatten.

4. Förfarande enligt nàgot av kraven l - 3, k ä n n e - t e c k n a t av att backspolningsvätska styres i sekvens 10 l5 20 25 30 35 11 504 574 till en eller flera sektioner av filterelement per delsekvens.

5. Utrustning för filtrering omfattande ett tryckkärl (3) samt ett antal däri anordnade filterelement (5), ledningar för in- ledning respektive utledning av ej filtrerad vätska samt för inledning av tryckluft (7) till tryckkärlet (3) och ledningar (4) för utledning av filtrat och inledning respektive dräne- ring av backspolningsvätska till/fràn filterelementen, varvid backspolningsvätskan är anordnad att inledas nerifrån in i filterelementen och backspola dessa nerifrån och upp, och var- vid filterelementen är uppburna uppátstáende fràn en struktur som omfattar ledningarna (4) för filtrat och backspolningsvät- ska, sà att filtratet tillàts att rinna fràn filterelementens inre och ledas ut ur tryckkärlet (3), k ä n n e t e c k n a d av att den även omfattar organ för att tillàta backspolnings- vätskan att rinna fràn filterelementens inre och ledas ut ur tryckkärlet (3), och att filterelementen (5) är försedda med fyllnadskroppar för begränsning av mängden backspolningsvätska (8).

6. Utrustning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att sagda struktur är den totala strukturen för uppbärande av filterelementen och utgöres av sagda ledningar (4) för filtrat (14) och backspolningsvätska (8).

7. Utrustning enligt kraven 5 eller 6, k ä n n e t e c k - n a d av att sagda ledningar (4) för filtrat och backspol- ningsvätska är successivt förgrenande (4',4",4"') fràn en eller ett fatal genom tryckkärlsväggar gàende ledning/ledning- ar till grenledningar för grupper av filterelement (5) eller enskilda filterelement (S).

8. Utrustning enligt nagot av kraven 5 - 7, k ä n n e - t e c k n a d av att filterelementen (5) är tubformiga.

9. Utrustning enligt nàgot av kraven 5 - 8, k ä n n e - t e c k n a d av att filterelementen (5) är utformade av 10 15 20 25 30 504 574 12 perforerade plàtar med ett därpå anbragt skikt av filterduk.

10. Utrustning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att det mellan filterduken och den perforerade plåten är anordnat minst ett skikt av en undervira av grövre struktur och högre genomsläpplighet än filterdukens.

11. Utrustning enligt nàgot av kraven S - 10, k ä n n e - t e c k n a d fylla upp det inre utrymmet av filterelementen (5) förutom en av att sagda fyllnadskroppar är utformade att smal spalt närmast elementväggen.

12. Utrustning enligt nàgot av kraven 5 - 11, k ä n n e - t e c k n a d utgöra filterelementen (5) uppstyvande organ. av att fyllnadskropparna är anordnade att

13. Utrustning enligt nàgot av kraven 5 - 12, k ä n n e - t e c k n a d av expanderat syntetiskt material. av att fyllnadskropparna utgöres av element

14. Utrustning enligt nàgot av kraven 5 - 13, k ä n n e - t e c k n a d tryckgas för torkning av avsatt slamkaka. av en fläkt (7), som är anordnad att alstra

15. Utrustning enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att fläkten är anordnad att alstra ett tryck, som är avpassat för att medge kvarhàllning av slamkaka pà filterelementen (5) vid tömningen av ofiltrerad suspension och vid torkningen.

16. Utrustning enligt nàgot av kraven 5 - 15, k ä n n e - t e c k n a d tioner, till vilka backspolningsvätskan är styrbar i sekvens. av att filterelementen är uppdelade i sek-