PROCESS AND DEVICE FOR REMOVING THE FILTER CAKE FROM A PRESSURE DISC FILTER

Abstract: In a pressure filter with centrifugal cake discharge, the three-phase motor setting the discs in rotation is run during the starting phase with an electric current whose frequency is 8 to 15 % of the frequency corresponding to the type of three-phase motor. In the end phase, the three-phase motor is run, to increase its speed, with an electric current of a frequency which is up to 135% of the frequency corresponding to the type of three-phase motor. The device can consist of a pressure vessel (1) with a pulp inlet (2) and filtrate outlet (3), a filtrate discharge shaft (4) which is centrally and vertically arranged in the pressure vessel (1) and on which a plurality of discs (5) are horizontally fitted at a mutual spacing, a discharge branch (9) for filter cake and a gearbox (10) which, on the one hand, is frictionally connected to the lower end of the filtrate discharge shaft (4) protruding from the pressure vessel and, on the other hand, to a three-phase motor (12) via a rigid coupling (11). The three-phase motor (12) can be supplied with electric current via a frequency converter (13). Finally, the frequency converter (13) is controllable by an electrically programmable memory with the aid of a computer (14).

Description: Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen des Filter kuchens aus einem Scheiben-Druckfilter Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen des Filterkuchens von den Scheiben eines Druckfilters mit Zentrifugal-Kuchenaustrag und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung. Es ist bekannt, zur Filtration von Erdalkali- und Schwermetallphosphaten, wie sie bei der Neutralisation von Nassphosphorsäure anfallen, Scheiben-Druckfilter zu verwenden. In diesem Verwendungsfall bedingen hohe Feststoffgehalte kurze Filtrationszyklen, so dass häufig Filterkuchen abgeschleudert werden muss. Um zu vermeiden, dass beim Rotationsbeginn der mit viel Filterkuchen belegten Scheiben der Über stromschütz des die Scheiben antreibenden Drehstrommotors anspricht, ist zwischen dem Drehstrommotor und dem Getriebe, durch welches die Scheiben in Rotation versetzt werden, eine ölanlaufkuppiung vorgesehen. Nach Beendigung der Anlaufphase rotieren die Scheiben entsprechend der Drehzahl gemäss der Bauart des Drehstrommotors (vergl. "Chemie-Technik", 7 (1978) Nr. 6, Seiten 239 bis 241, insbesondere Abb. 2). Weiterhin ist es bekannt, dass die Anderung der Frequenz des elektrischen Stromes, mit welchem ein Drehstrommotor betrieben wird, eine proportionale Änderung der Drehzahl des Drehstrommotors bedingt (vergl. "Formel- und Tabellenbuch für Sarkstrom-Ingenieure, 2. Auflage, 1960, Seite 231). Nachteilig ist bei der Entfernung des Filterkuchens von den So#ef#en des Druckfilters nach dem Stand der Technik, dass auch nach Abschleudern eines grossen Teiles des Filterkuchens von den Scheiben deren Rotation wegen der bauartbedingten Drehzahl des Drehstrommotors nicht erhöht werden kann. Dabei wäre eine Erhöhung der Rotation der Scheiben wunschenswert, um auch Kuchenreste, welche sich insbesondere nahe dem Zentrum der Scheiben befinden, zu entfernen. Wenn solche nicht entfernten Kuchenreste anbacken, so wird dadurch nicht nur die Filterleistung reduziert, sondern beim folgenden Abschleudervorgang durch Unwuchten das Druckfilter mechanisch geschädigt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entfernen des Filterkuchens von den Scheiben eines Druckfilters mit Zentrifugal-Kuchenaustrag sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung anzugeben, bei welchen die Erhöhung der Rotation der Scheiben nach Abschleudern eines grossen Teiles des Filterkuchens ohne grossen zusätzlichen maschinentechnischen Aufwand möglich ist. Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man den die Scheiben in Rotation versetzenden Drehstrommotor in der Anlaufphase mit einem elektrischen Strom betreibt, dessen Frequenz 8 bis 15 5' der Frequenz gemäss der Bauart des Drehstrommotors beträgt; und dass man in der Endphase den Drehstrommotor zur Vergrösserung seiner Drehzahl mit einem elektrischen Strom einer Frequenz betreibt, welche bis zu 135 5' der Frequenz des Drehstrommotors gemäss seiner Bauart beträgt. Das Verfahren gemäss der Erfindung kann wahlweise auch noch dadurch ausgestaltet sein, dass a) man den Drehstrommotor in einer der Anlaufphase folgenden Zwischenphase mit einem elektri schen Strom einer Frequenz betreibt, welche 30 bis 100 5' der Frequenz des Drehstrommotors gemäss seiner Bauart beträgt; b) man den Drehstrommotor in einer der Endphase folgenden ersten Nachphase mit einem elektri schen Strom einer Frequenz betreibt, welche 30 bis 80 5' der Frequenz des Drehstrommotors gemäss seiner Bauart beträgt; - c) man den Drehstrommotor in einer der ersten Nachphase folgenden zweiten Nachphase mit einem elektrischen Strom einer Frequenz be betreibt, welche bis zu 135 % der Frequenz des Drehstrommotors gemäss seiner Bauart be trägt; d) die Frequenz zum Betreiben.des Drehstrommo tors in der Anlaufphase 10 bis 12 5' der Fre quenz gemäss seiner Bauart beträgt; e) die Anlaufphase 5 bis 15 Sekunden dauert; f) die Zwischenphase 10 bis 20 Sekunden dauert; g) die Endphase 20 bis 40 Sekunden dauert; h) die erste Nachphase 20 bis 50 Sekunden dauert; i) die zweite Nachphase 10 bis 25 Sekunden dau ert. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die aus einem Druckbehälter mit Trübezulauf und Filterablauf, einer im Druckbehälter zentrisch und vertikal angeordneten Filtratablaufwelle, an welcher eine Vielzahl von Scheiben horizontal und mit Abstand voneinander angeordnet sind, einem Austragsstutzen für Filterkuchen und einem Getriebe, welches einerseits mit dem unteren, aus dem Druckbehälter herausragenden Ende der Filtratablaufwelle kraftschlüssig und andererseits durch eine Kupplung mit einem Drehstrommotor verbunden ist, besteht kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Kupplung eine starre Kupplung ist; dass der Drehstrommotor über einen Frequenzumformer mit elektrischem Strom beaufschlagbar ist; und dass der Frequenzumformer mit Hilfe eineS Rechners mit elektrisch programmierbarem Speicher steuerbaraist. Schliesslich kann das Verfahren gemäss der Erfindung zur Entfernung solcher Filterkuchen angewendet werden, welche bei der Filtration von Suspensionen aus der Fällungsreinigung von Nassphosphorsäure anfallen. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt neben der Erhöhung der Rotation der Scheiben nach Abschleudern eines grossen Teils des Filterkuchens auch beim Anlaufen der Scheiben die Aufnahme eines erforderlichen Schlupfes in den Drehstrommotor, indem durch die niedrige Frequenz der Anlaufstrom im wesentlichen mit dem Nominalstrom des Drehstrommotors identisch ist. Dadurch kann auf eine Ölanlaufkupplung zugunsten einer starren Kupplung verzichtet werden. Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht eine so gründ- liche Abschleuderung des Filterkuchens von den Scheiben, dass die gelegentlich erforderliche Regenerierung der Oberfläche der auf den Scheiben aufgespannten Tücher nunmehr erst nach der mehr als zehnfachen Anzahl von Filtrationszyklen erforderlich wird. Da die Regenerierung der Tuchoberflächen bei Filterkuchen aus anorganischen Stoffen in der Regel durch Spülung des Filters mit Säuren erfolgt, ist die erhebliche Verringerung der erforderlichen Regenerierungen von besonderer Bedeutung, weil durch die Säurespülung auch die Wellendichtungen des Scheiben-Druckfilters angegriffen werden. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. wird als elektrisch programmierbarer Speicher ein tPOM (= elektrisch programmierbares ROM) verwendet. Dabei ist ein ROM (= Read only memory) ein Halbleiter Speicherbaustein, aus dem vom Rechner Informationen nur gelesen, aber in den sie vom Rechner nicht hineingeschrieben werden können. Im Gegensatz zum ROM kann das Programm aus dem EPROM durch geeignete Massnahmen wieder gelöscht und ein neues Programm mit Hilfe eines EPROM-PROGRAMMERs eingespeichert werden (vergl. Nachrichten aus Chemie, Technik und Laboratorium" 32 (1984) Nr. 6, Seiten 518 und 519). Das EPROM ist derartig programmiert, dass die Drehzahl des die Scheiben in Rotation versetzenden Drehstrommotors als Funktion der Zeit eingestellt ist. In der beigefügten Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt. In einem Druckbehälter 1, welcher mit einem Trübezulauf 2 und einem Filtratablauf 3 versehen ist, befindet sich eine zentrisch und vertikal angeordnete Filtratablaufwelle 4. An der Filtratablaufwelle 4 sind als Filterelemente mehrere Scheiben 5 horizontal und mit Abstand voneinander angeordnet. Auf dem Deckel des Druckbehälters 1 sind ein Sicherheitsventil 6 und ein Manometer 7 mit Entlüftungsleitung 8 angeordnet. Unterhalb des Trübezulaufes 2 befindet sich ein Austragsstutzen 9 für Filterkuchen. Das untere, aus dem Druckbehälter 1 herausragende Ende der Filtratablaufwelle 4 ist kraftschlüssig mit einem Getriebe 10 verbunden, welcher seinerseits durch eine starre Kupplung 11 mit einem Drehstrommotor 12 verbunden ist. Der Drehstrommotor 12 wird über einen Frequenzumformer 13 mit Dreiphasen-Strom beaufschlagt, wobei der Frequenzumformer 13 durch einen Rechner 14 mit einem elektronischen Speicher (EPROM), dessen Werte Drehzahlcharakteristiken in binärer Form sind, gesteuert wird. Beispiel 1 (nach dem Stand der Technik) Über ein Scheiben-Druckfilter mit Zentrifugal-Kuchenaustrag (Bauart: WURDE) mit einem Behälterinhalt von 3 m3 und 65 m2 Filteroberfläche wurde eine Suspension filtriert, welche durch Neutralisation von Nassphosphorsäure mit Natronlauge erhalten worden war. Nachdem der Druck im Behälter auf 8 bar angestiegen war, wurde die Filtration abgebrochen. Zur Entfernung des Filterkuchens wurden die Scheiben, welche mit Abstand voneinander an einer vertikalen Filtratablaufwelle befestigt waren, duri Drehen der Filtratablaufwelle in Rotation versetzt. Zum Drehen der Filtratablaufwelle diente ein 45 Kw-Drehstrommotor mit einer Drehzahl von 1500 U/min bei einer Frequenz von 50 Hz. Zwischen dem Drehstrommotor und der Filtratablaufwelle befanden sich ein Getriebe mit einen Übersetzungsverhält- ris von 1:5 sowie eine Ölanlaufkupplung. Dadurch rotierten die Scheiben mit maximal 300 U/min. Bei dieser maximalen Umdrehungszahl blieben oft Filterkuchenreste zwischen den Scheiben, insbesondere in der Nähe der Filtratablaufwelle, zurück, was zur Verringerung der Standzeit des Druckfilters führte. Um die Standzeit in wirtschaftlich vertretbarer Höhe zu halten, war es erforderlich, das Druckfilter nach je- weils 15 Filtrationszyklen mit 70 Siger Phosphorsäure mit einer Temperatur von 80 0C zu spülen. Beispiel 2 (gemäss der Erfindung) Es wurde mit dem gleichen Scheiben-DrucKfilter wie in Beispiel 1 die gleiche Filtration wie in Beispiel 1 durch.ge- führt. Um die Scheiben des Druckfilters zur Entfernung des Filterkuchens in Rotation zu versetzen, diente zum Drehen der Filtratablaufwelle der gleiche Drehstrommotor und das gleiche Getriebe wie in Beispiel 1. Jedoch waren die Welle des Drehstrommotors und die Antriebswelle des Getriebes durch eine starre Kupplung verbunden (vergl. die Figur). Der Drehstrommotor wurde aus einem Frequenzumformer (stromgesteuerter Monoverter der Fa. AEG) mit elektrischem Strom beaufschlagt. Der Strom wies in der Anlaufphase eine Frequenz von etwa 5 Hz auf, wobei der Anlaufstrom 110 %. des Nominalstromes betrug. Die Anlaufphase dauerte 10 Sekunden. In der Endphase wurde der Drehstrommotor während 40 Sekunden mit Dreiphasen-Strom einer Frequenz von etwa 60 Ez beaufschlagt, wodurch die Filtratablaufwelle und damit auch die Scheiben mit etwa 360 Ujmin rotierten. Durch die gesteigerte Drehzahl wurde der Filterkuchen vollständiger von den Scheiben abgeschleudert, so dass es zur Aufrechterhaltung einer Standzeit in wirtschaftlich vertretbarer Höhe lediglich erforderlich war, das Druckfilter nach jeweils 150 Filtrationszyklen mit 70 #iger Phosphorsäure mit einer Temperatur von 80 0C zu spülen. Beispiel 3 (gemäss der Erfindung) Beispiel 2 wurde mit der Anderung wiederholt, dass nach Beendigung der Anlaufphase der Drehstrommotor in der Zwischenphase mit elektrischem Strom einer Frequenz von etwa 40 Hz entsprechend einer Scheiben-Rotation von etwa 240 U/min während 15 Sekunden angetrieben wurde, ehe sich die Endphase anschloss. Durch die dreimal veränderte Drehzahl der Scheiben wurde deren Abreinigung verbessert, so dass eine Spülung mit heisser Phosphorsäure erst nach 200 Filtrationszyklen erfcrderlich war. Beispiel 4 Beispiel 3 wurde mit der Eigänzung wiederholt, dass nach Beendigung der Endphase der Drehstrommotor in der ersten Nachphase mit elektrischem Strom einer Frequenz von etwa 25 Hz entsprechend einer Scheiben-Rotation von etwa 150 Ulmin während 40 Sekunden angetrieben wurde. Durch die alternierende Drehzahl wurde eine weitere Verbesserung der Abreinigung der Scheiben erreicht, so dass eine Spülung mit heisser Phosphorsäure nunmehr erst nach 250 Filtrationszyklen erforderlich war. Beispiel 5 Beispiel 4 wurde mit der Ergänzung wiederholt, dass nach Beendigung der ersten Nachphase der Drehstrommotor in der zweiten Nachphase mit elektrischem Strom einer Frequenz von etwa 65 Ez entsprechend einer Scheiben-Rotation von etwa 390 Ulmin während 20 Sekunden angetrieben wurde. Durch die zusätzliche Abschleuderung der Scheiben mit hoher Umdrehungszahl wurde die Abreinigung der Scheiben nochmals verbessert, so dass eine Spülung mit heisser Phosphorsäure schliesslich erst nach 300 Filtrationszyklen erforderlich war. Beispiel 6 Beispiel 2 wurde mit den Ergänzungen wiederholt, dass nach Beendigung der Endphase der Drehstrommotor in der ersten Nachphase mit elektrischem Strom einer Frequenz von etwa 30 Ez entsprechend einer Scheiben-Rotation von etwa 180 U/min während 35 Sekunden und in der zweiten Nachphase mit elektrischem Strom einer Frequenz von etwa 60 Hz entsprechend einer Scheiben-Rotation von etwa 360 Ulmin während 25 Sekunden angetrieben wurde. Zur Aufrechterhaltung einer Standzeit des Druckfilters in wirtschaftlich vertretbarer Höhe war es erforderlich, das Druckfilter nach jeweils 300 Filtrationszyklen mit 70 %iger Phosphorsäure mit einer Temperatur von 80 0C zu spülen.

Claims: Method for removing filter cake, which has arisen in the filtration of suspensions from the purification of wet phosphoric acid by precipitation, from the disks of a pressure filter with centrifugal cake discharge, the disks of the pressure filter being set in rotation by means of a three-phase asynchronous motor, which comprises using a four-pole three-phase asynchronous motor intended for running with electric current of a frequency of 50 Hz, running the three-phase asynchronous motor in the starting phase lasting for 5 to 15 seconds with electric current of a frequency of from 4 to 7.5 Hz, and running the three-phase asynchronous motor in the end phase, lasting 20 to 40 seconds, with electric current of a frequency of up to 67.5 Hz in order to increase its speed of rotation. The method as claimed in claim 1, wherein the three-phase asynchronous motor is run, in an intermediate phase following the starting phase, with electric current of a frequency of from 15 to 50 Hz. The method as claimed in claim 1 or 2, wherein the three-phase asynchronous motor is run, in a first final phase following the end phase, with electric current of a frequency of from 15 to 40 Hz. The method as claimed in claim 3, wherein the three-phase asynchronous motor is run, in a second final phase following the first final phase, with electric current of a frequency of up to 67.5 Hz. The method as claimed in at least one of claims 1 to 4, wherein the frequency for running the three-phase asynchronous motor in the starting phase is 5 to 6 Hz. The method as claimed in at least one of claims 1 to 5, wherein the intermediate phase lasts for 10 to 20 seconds. The method as claimed in at least one of claims 1 to 6, wherein the first final phase lasts for 20 to 50 seconds. The method as claimed in at least one of claims 1 to 7, wherein the second final phase lasts for 10 to 25 seconds. A device for carrying out the method as claimed in at least one of claims 1 to 8, comprising a pressure vessel (1) with pulp inlet (2) and filtrate outlet (3), a filtrate outflow shaft (4) which is arranged centrally and vertically in the pressure vessel (1) and on which a plurality of disks (5) are arranged horizontally and spaced apart from each other, a discharge branch (9) for filter cake and a gearbox (10) which is connected, on the one hand, frictionally to the lower end, protruding from the pressure vessel (1), of the filtrate outflow shaft (4) and, on the other hand, by a coupling (11) to a three-phase asynchronous motor (12), wherein the coupling (11) is a rigid coupling, and wherein the three-phase asynchronous motor (12) can be supplied with electric current via a frequency converter (13), and wherein the frequency converter (13) is controllable by means of a computer (14) with an electrically programmable memory.

Inventors: BONGAERTS, CHRISTIAAN HENRICUS M., LAGENDIJK, ARIE, RIEMENS, JACOBUS ELIZA, VON SCHENCK, RABAN, DR.
Applicants: HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: B01D29
IPC codes: B01D29, B01D35, B01D33, H02P1, B01D36, H02P27