filtration filtration

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1 filtration filtration by Filter Infolabel by Infolabel AG Grossrietstrasse AG Grossrieterstrasse 7 CH CH-8606 Nänikon/Uster Nänikon/Uster DE

2 Chemap-Filter vielfältiger Einsatz eines Prozessfilters Das geschlossene, selbstreinigende Chemap -Filter, für die Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten, kann vollautomatisch, sowohl in Batch -, als auch in kontinuierlichen Prozessen eingesetzt werden. Für den Einsatz in kontinuierlichen Prozessen werden zwei Filter benötigt, die abwechslungsweise filtrieren und regenerieren. In den nachfolgend dargestellten Fällen ist das Chemap- Filter wegen einem oder mehreren seiner besonderen Vorzüge eingesetzt worden. Sie zeigen eine kleine Auswahl aus dem unabsehbaren Feld der möglichen Anwendungen, für die in den letzten Jahrzehnten Tausende von Chemap- Filtern erfolgreich eingesetzt werden. Chemie In chemischen Prozessen, an denen teure Katalysatoren wie Palladium, Ruthenium usw. beteiligt sind, ist die verlustfreie Trennung von Feststoff und Flüssigkeit im geschlossenen System von entscheidender Bedeutung. Das Chemap- Filter ermöglicht alle erforderlichen Schritte von der Rückführung in den Reaktor bis zur schliesslichen Trockenaustragung für die Verwendung bzw. Wiederaufbereitung in optimaler Weise. Pharma In der pharmazeutischen Industrie, wo Feststoffe unter sterilen Bedingungen im geschlossenen System von Flüssigkeiten getrennt, gewaschen, getrocknet und vollautomatisch ausgetragen werden müssen, kommt das Chemap- Filter zum Einsatz. Das Filter wird für diese Ausführung mit speziell sorgfältiger Oberflächenbehandlung geliefert. Lebensmittel Den Ansprüchen an die Filtration in der Lebensmittelindustrie, wo immer höhere Anforderungen an die Qualität des Produktes und die Sauberkeit der Anlage gestellt werden, wird das Chemap- Filter im geschlossenen System in hohem Masse gerecht. 2

3 Umwelt Vor dem Hintergrund eines sich ständig entwickelnden Umweltbewusstseins der Menschen gewinnen ökologische Technologien und die Verwendung von erneuerbaren Ressourcen immer mehr an Bedeutung. Das Chemap-Filter arbeitet praktisch ohne Fremd-Energieeintrag und ist geradezu prädestiniert für ressourcenund damit umweltschonende Prozesse. Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten eignet sich das Filter auch für Recycling-Aufgaben, wie sie in Umweltschutz und in der Aufbereitung belasteter Stoffe anzutreffen sind. Die Filter sind deshalb auch in Kernkraftwerken im Einsatz, wo sie für die Filtration von verschiedenen Wässern eingesetzt werden und sicherstellen, dass keine radioaktiven Partikel Mensch und Umwelt belasten. Textil Für die Filtration von Ausgangsprodukten für die Herstellung von Fasern wurden von Chemap spezielle Verfahren entwickelt. Die typische Konstruktion des Chemap-Filters ermöglicht eine ökonomische Reinigung der Filtrationsfläche mit geringem Verbrauch an Waschflüssigkeit. Durch die Kaskadenwaschung erübrigt sich das vollständige Füllen des Behälters. Maschinenindustrie Schneid-, Schleif- und Honöle, wie sie in Automobil- und Maschinenfabriken in grossen Mengen im Umlauf sind, werden auf dem Chemap- Filter mit hohem Reinigungsgrad regeneriert. 3

4 Chemap- Filter Typ R Chemap- Filter Typ A für den Austrag des Filterkuchens in trockener Form für den Austrag des Filterkuchens in nasser Form 4

5 Kreisförmige, leicht konische Filterplatten, die auf ihrer Oberseite mit dem Filterelement bespannt sind, sind horizontal übereinander auf einer drehbar gelagerten Hohlwelle zu einem Plattenpaket aufgeschichtet, das von einem auf dem Filter sitzenden Antrieb in Rotation gesetzt werden kann. Die zu filtrierende Flüssigkeit füllt den Filterkessel bei stillstehendem Filterpaket, fliesst durch das Filtergewebe in die Hohlwelle, und verlässt das Filter als Klarfiltrat durch den mit der Hohlwelle verbundenen Filtratstutzen. Bei diesem Vorgang bleiben die Feststoffe als Filterkuchen auf dem Gewebe zurück. Am Ende einer Filtration wird der Filterkuchen im entleerten Kessel durch Rotation des Filterpaketes von den Platten geschleudert, fällt im Ringspalt zwischen Paket und Behälterwand nach unten und verlässt den Behälter durch die Austragsöffnung in nasser oder trockener Form. Dieser Vorgang ist für jede Filtration genau abgestimmt und je nach Art des Prozesses durch verschiedene weitere Vorgänge unterstützt und ergänzt. 5

6 Die verschiedenen Zustände des Chemap -Filters im geschlossenen System 1 Füllen und Homogenisieren Bei Batchfiltrationen aus einem Behälter oder bei Anschwemmungen wird das Medium nach dem Füllen zuerst über Filterüberlauf und Behälter zirkuliert, um eine gleichmässige Suspension sicherzustellen. 2 Anschwemmung oder Vorfiltration Zur Erzeugung einer filtrierenden Grundschicht (Anschwemmschicht oder Kuchen bei Direktfiltration) wird das Medium auf dem Filtrationsweg über Produkt- bzw. Anschwemmbehälter zirkuliert. Bei Feststoffen mit schneller Sedimentation fliesst ein Teilstrom über den Filterüberlauf. 3 Filtration Der Filtrationsweg führt über Trübraum, Filterkuchen, Filterplatte, Distanzringraum, Hohlwelle, Filtratstutzen. Denselben Weg fliesst die Waschflüssigkeit bei der Kuchenwaschung. Zur Reduktion des Waschflüssigkeitsvolumens kann auch die sogenannte Kaskadenwaschung nach dem Prinzip der Restvolumenfiltration (Punkt 4) angewendet werden. 4 RestvolumenfiItration Die Restvolumenfiltration beginnt im vollen Filter am Ende einer Filtration oder einer Waschung. Das Produkt wird von der Filtrationspumpe oder einer separaten Pumpe über den Restvolumenstutzen angesaugt und über den Deckelstutzen wieder in das Filter befördert. Über Verteiler- und Überströmplatte fliesst das Medium als Vorhang über das Filterpaket und füllt den kegelförmigen Raum über dem Filterkuchen mit Flüssigkeit, von der ein Teil über die Hohlwelle wegfliesst. Der Überschuss der umgewälzten Menge fällt nach unten zur noch vorhandenen Flüssigkeitsmenge, 6

7 deren Spiegel, entspre- Dampf erhitzt und an- In vielen Fällen wird nur chend dem filtrierten schliessend durch durch- ein Teil der beschrie- Volumen, absinkt. Der strömende Luft oder benen Schritte benötigt. Filtrationsdruck wird Stickstoff getrocknet. Die Das zusätzliche zylind- durch Pressluft oder Erhitzung und Trocknung rische Teil am Kuchen- Stickstoff erzeugt. Wenn kann auch direkt durch austragsstutzen zeigt die oben keine Flüssigkeit heisses Gas erfolgen. RA -Ausführung, die für mehr nachgefördert wird, Dieser Vorgang geschieht den beliebigen Austrag wird die auf dem Kuchen mit Vorteil nicht konti- in trockener oder nasser liegende Flüssigkeit 6 Nassaustrag des nuierlich, sondern durch Form benötigt wird, wie durch den Gasdruck Filterkuchens mehrmaliges Aufladen z. B. bei der Katalysator- weggefördert. Beim Nach dem Entleeren wird des Druckbehälters und filtration. danach erfolgenden Gas- der nasse Filterkuchen anschliessendes Entspan- durchbruch ist die ganze durch Rotation des Filterpa- nen über die Klarfiltrat- Restmenge filtriert. ketes von den Platten abge- leitung. schleudert und verlässt das Filter durch den Austrags- stutzen. Dieser Vorgang wird durch Zugabe einer sauberen Spülflüssigkeit (Wasser, Filtrat usw.) entgegen der Filtrationsrichtung unterstützt. Falls das Kuchen- Flüssigkeitsgemisch nicht durch Gravitation 5 Entleerung abfliessen kann, muss es 8 Trockenaustrag des Wenn keine Restvolu- durch Gasdruck wegge- Filterkuchens menfiltration nötig ist, fördert werden. Das Filterpaket rotiert bei kann das verbleibende geöffneter Austrags- Filtervolumen am Ende armatur, der trockene einer Filtration mittels Kuchen wird durch Gasdruck oder durch Zentrifugalkraft von den Gravitation in den Pro- Platten geschleudert und dukttank zurück entleert fällt als Schüttgut mehr werden. Dabei muss oder weniger grober Kör- der Klarfiltratweg offen nung nach unten in einen sein, damit gleichzeitig Behälter. eine Strömung durch den Kuchen in die Filterplatte 7 Erhitzung, Trocknung erfolgt und so ein Ab- Soll der Kuchen in trock- schwemmen des Kuchens ener Form ausgetragen verhindert wird. werden, wird er durch 7

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9 Die konstruktiven Merkmale des Chemap- Filters 1 Filterantrieb Der Filterantrieb, hydraulisch oder elektrisch, ist über eine eiastische Kupplung mit der Filterwelle verbunden, der Hydraulische direkt, der Elektrische über ein Zahnrad-Reduziergetriebe bei vertikaler, über eine Keilriemenreduktion bei horizontaler Anordnung, wobei das Drehmoment vom Elektromotor auf die Reduktion durch eine hydraulische Anlaufkupplung übertragen wird. 2 Obere Lagerung Ein Radialpendellager nimmt einen Teil der Radialkräfte bei der Rotation, ein darunterliegendes Axiallager das ganze Gewicht des Filterpaketes auf. Die obere Lagerung ist von der oberen Abdichtung getrennt angeordnet und kann im Falle einer Undichtheit vom Medium nicht erreicht werden. 3 Obere Abdichtung Die Dichtfläche der oberen Abdichtung befindet sich auf einer korrosionsbeständigen Lagerhülse, in der das Filterpaket aufgehängt ist. Als Dichtungsvarianten stehen Lippendichtungen, mit oder ohne Spülung, Gleitringdichtungen und hydraulische Balgabdichtungen zur Verfügung. Die Balgabdichtung ist während der Filtration geschlossen, während der Rotation geöffnet. 4 Filterplatte Die auf der Hohlwelle mit Distanzringen und Dichtungen zu einem Filterpaket aufgeschichteten Filterplatten sind mittels der obenliegenden Spannvorrichtung gegen das Auflager unter der untersten Platte dicht verspannt, wobei die oberste Platte eine nicht filtrierende Strömungsschutzplatte ist. Das Schnittbild auf Seite 10 zeigt die Anordnung der einzelnen Elemente wie Gewebe, Stützgitter, Spannring, Buckelplatte, Durchlaufring und Dichtungen. Durch die leicht konische Form der Platte ist die vollständige Entleerung von Flüssigkeit gesichert. 5 Untere Lagerung und Abdichtung Beim R -Filter ist die rotierende Lagerung und Abdichtung mit der Filterwelle verbunden, während der Führungszapfen fest auf dem Lagerstern im Filterkessel montiert ist. Diese Anordnung kann auch für den A- Filter geliefert werden. Bei der für den A- Filter gezeigten Anordnung ist der rotierende Führungszapfen mit der FilterweIle verbunden, während die Abdichtung von unten fest am Filterkessel montiert ist. Die untere Lagerung besteht aus einer Lagerbüchse aus Materialien wie Teflon, Kohle, usw. mit beidseitiger Lippendichtung. Bei der R- Ausführung ist unterhalb der Lagerung die sog. Teflonstrumpfdichtung, die höchste Filtratreinheit garantiert. 6 Der Filterkessel/ Druckbehälter Im Filterdeckel befindet sich die vor allem für die Restvolumenfiltration notwendige Verteilerplatte. Beim R -Filter mit konischem Unterteil ist der Klarfiltratstutzen mit dem Lagerstern horizontal in den Konus eingeschweisst; beim A -Filter mit KIöpperboden ist er mit vertikalem Ausgang am unteren Dichtungsgehäuse befestigt. Der Filterkessel wird auch mit Heiz- oder Kühlmantel geliefert, für die Aufstellung sind Pratzen oder Beine vorgesehen. Die Druckbehälter werden nach den jeweiligen Abnahme- Vorschriften wie TUEV, PED, ASME, China Stamp, GOST, SVTI, usw. gebaut. Die Materialien reichen, je nach Korrosionsbeständigkeit, von gewöhnlichem Stahl über rostfreie Stähle bis Hastelloy und Titan, auch gummierte Ausführungen sind lieferbar. 11 9

10 Komponenten, Filtermodule, Anlagen Einzelkomponenten werden mit mechanischer Garantie und filterbezogener Betriebsanleitung geliefert. Filtrationsgarantien müssen ausdrücklich definiert werden. Filterpaletten, je nach Bedarf mit Anschwemm-, Dosierstation und Automation, werden als Filtermodule mit Garantie für die einzelnen Verfahrensschritte geliefert. Die Liefergrenzen sind Produktein- und Filtratausgang. Für die Lieferung ganzer Filtrationsanlagen übernehmen wir auch das Engineering zur Ausarbeitung ganzer Prozesse mit allen weiteren dazugehörenden Komponenten und auch die entsprechende Verfahrensgarantie. 10

11 Automation Chemap -Filter Das Filter wird in Zusammenarbeit mit den Kunden automatisiert. Es kann manuell, halb-automatisch oder automatisch betrieben werden. Sämtliche Möglichkeiten der modernen Steuerungstechnik können angewendet werden bis hin zur Integration in Leitsysteme mit Anbindung an die Produktionssteuerung. Wir unterstützen zusammen mit unserem Partner die Anwender bei der Definition des Pflichtenheftes. Selbstverständlich gilt das auch für die Anbindung an bestehende Steuerungslösungen. Eine nachträgliche Anpassung an geänderte Bedürfnisse ist durch die Verwendung von marktüblichen Komponenten jederzeit möglich. Frei programmierbare Steuerungen (SPS) ermöglichen einen individuellen Betrieb des Chemap-Filters. Die einzelnen Prozessschritte können auf einem Display dargestellt werden. Positionsrückmeldungen sorgen für einen sicheren Prozessablauf und zeigen den aktuellen Betriebszustand der Anlage. Laborgeräte wie Nutschen und Platten-Filter, wie sie in unserem Laboratorium zur Ermittlung von Filtrationsdaten gebraucht werden, oder mit denen wir Versuche bei Interessenten durchführen, gehören auch zu unserem Lieferprogramm

12 Cake-Controller Der Cake-Controller, welcher auch nachträglich an jeden Druckplattenfilter mit Kontrollöffnungen angebaut werden kann, bringt die seit langem angestrebte und gesuchte Vollautomatik auch für schwierigste Filtrationsverhältnisse. Der Cake-Controller erlaubt eine einwandfreie Überwachung der Kuchenhöhe auf den Filterplatten. Er gibt bei Erreichen der zugelassenen Dicke ein Signal, welches dann die entsprechende Reaktion des Systems (Alarm, Waschung, Trocknung, Austragung, u.a.) auslöst. Eine einwandfreie und wirtschaftliche Vollautomatik ist mit diesem Gerät demzufolge auch dort gewährleistet, wo der Feststoffanteil in der zu filtrierenden Lösung grössere Schwankungen aufweist. Bei Filtrationen mit erhöhtem Feststoffanteil sind die Vorteile der fortlaufenden Überwachung der Kuchendicke besonders wichtig. Funktionsweise Der montierte Cake-Controller wird so justiert, dass der Messlöffel sich zwischen zwei Filterplatten befindet. Der Hub wird eingestellt und der Alarmwert für die maximale Kuchenhöhe gesetzt. Während der Filtration baut sich auf der Filterplatte ein Filterkuchen auf. Der Messlöffel tastet sich, wie vorher eingestellt, von oben herab zur Filterplatte. Stösst er dabei auf den Filterkuchen, wird der Messvorgang gestoppt und der Messwert mit dem Grenzwert verglichen, der Messlöffel fährt in die Startposition zurück. Dies geschieht in einer programmierten Taktfrequenz und diese ist abhängig von den Filtrationsfaktoren (Feststoffanteil, Filtrationsgeschwindigkeit, Festigkeit des Filterkuchens, u.a.) und wird so oft durchgeführt, bis der gemessene Wert dem Maximalwert entspricht oder diesen übertroffen hat. Dieses Signal wird dann an die Steuerung geschickt, und leitet den nächsten Schritt, wie Kuchenwaschung, -trocknung oder Austragung ein. Der Messlöffel verfügt über eine Spülvorrichtung an der Membran, so dass fehlerhafte Messungen durch Ablagerungen ausgeschlossen werden können

13 Layout Chemap-Filter Typ A Standardanschlüsse und Abmessungen Typ A 14 13

14 Layout Chemap-Filter Typen R und RA Standardanschlüsse und Abmessungen Typen R und RA 14

15 Nur das Chemap- Filter bietet alle diese Vorteile in einem Horizontal- Druckplattenfilter Merkmale Vorteile Nutzen Konstruktion Geschlossenes System Gleichmässiger Kuchenaufbau Vollautomatischer Kuchenaustrag durch Rotation Ausschaltung von Gefahren bei giftigen oder explosiven Medien Sterile Prozesse sind möglich Keine Produktverluste Horizontale, konische Buckelplatte Vollständige Entleerung von Flüssigkeit Restvolumenfiltration bzw. Kuchenwaschung und Extraktion im Kaskadenverfahren Platten sind selbsttragend und benötigen keine Randabstützung, die den Kuchenaustrag behindern Kuchentrocknung wird nicht durch Flüssigkeitsrückstände behindert Kein Filtratverlust Keine Durchmischung der Medien bei nachfolgender Waschung Minimaler Bedarf an Waschflüssigkeit oder Lösungsmittel Obenantrieb Hauptlagerung kann mit Medium nicht in Kontakt kommen Ermöglicht konischen Kesselboden für Trockenaustrag Verhindert Betriebsstörungen aufgrund von Korrosionen der Hauptlagerung Eliminiert zusätzliche Einrichtungen für die Förderung trockener Filterkuchen 16 15

16 Global über 6000 Chemap-Prozess Filter Systeme in der Industustrie Global über 6000 Chemap-Prozess Filter Systeme in der Industrie FUFI.indd 17 filtration filtration FUFI.indd 18 Infolabel AG 17 Grossrietstrasse 7 CH-8606 Nänikon/Uster t f /04/15 info@funda.ch Chemap ist ein eingetragenes Warenzeichen der Infolabel AG, gedruckt in der Schweiz 0515 von Akeret Druck AG, 8600 Dübendorf 14:34 16/04/15 14:34