J. RETTENMAIER & SÖHNE GMBH+CO

Transkript

1 Filterhilfsmittel SGVC Seminar vom : Technologien zur Mechanischen Fest-Flüssig Flüssig-Trennung Cellulose Holz Kieselgur Perlite Dr. Stefan Neufeld, Geschäftsbereich Filtration

2 Was ist Anschwemmfiltration Unfiltrat Verfahren innerhalb der Fest-Flüssig-Trennung Lose, meist pulver- oder faserförmige Produkte Mit oder ohne Dauerdosierung (Bodyfeed) Gängige Bezeichnung Precoat-Filtration Filtrat

3 Grundprinzip Filterhilfsmittel Filterhilfsmittel Filter Unfiltrat Tank Filter Filter Unfiltrat Filtration ohne Filterhilfsmittel Voranschwemmung Precoat Dauerdosage Bodyfeed

4 Gängige Filtersysteme (Hardware) Im wesentlichen zwei Gruppen... Druckfilter (diskontinuierliche Systeme) Plattenfilter Kerzenfilter Filterpresse Druckbandfilter Vakuumfilter ( quasi-kontinuierliche Systeme) Trommelfilter (RVDF)

5 Gängige Anschwemmfiltersysteme... Druckfilter Kerzenfilter Plattenfilter Druckbandfilter

6 Anschwemmsysteme / Plattenfilter

7 Anschwemmsysteme / Kerzenfilter

8 Gängige Anschwemmfiltersysteme... Vakuumfilter Vakuumtrommelfilter

9 Welche Filterhilfsmittel gibt es? Mineralische Produkte Organische Produkte Kieselgur Perlite Andere Cellulose Holz Andere silikatische Algen-Skelette silikatisches Vulkangestein Adsorbentien: Bleicherde, Silicate Silica Gel, etc. Pflanzenfasern: z.b. Maiskolben. Adsorbens: Aktivkohle

10 Was ist Kieselgur? Ebenfalls bekannt als Diatomite, Diatomaceous Earth (DE) oder Diatomeenerde Diatomeen sind im Meer und Seen vorkommende, mikroskopisch kleine Einzeller (Kieselalgen), wovon es mehrere tausend Arten gibt Wenn diese Einzeller sterben, bleiben die aus Siliciumdioxid (Kieselerde) bestehende Zellwände (Skelette) erhalten und sinken auf den Meeres- bzw. Seeboden ab. Kieselguren werden aus natürlichen, fossilen Ablagerungen abgestorbener Diatomeen im Tagebau gewonnen.

11 Kieselgur-Aufbereitung Abtrennung des Sandanteils von ca. 30% und Trocknen in Drehrohröfen (enthält bis zu 60% Wasser). Kalzinierung bei Temperaturen von C, um organische Restsubstanzen zu verbrennen und störende lösliche Spurenelemenemte in weitgehend unlösliche Verbindungen zu überführen. Dies geschieht teilweise durch Zugabe von NaCl oder NH 4 Cl, die unerwünschtes Eisen (Eisenoxid) in flüchtiges FeCl 3 umwandeln. Bei der Kalzininierung sintern die kleinen Cluster zu typischen Partikelgrößen zwischen 2-7 μm zusammen. Um noch größere Partikel (4-40 μm) zu erzeugen, erhitzt man das Rohmaterial auf Temperaturen von ~ C unter Zugabe von Flussmitteln wie Na 2 CO 3, KOH oder NaOH (sog. Flux-Kalzinierung).

12 Kieselgur-Problem! See (for example) under...

13 Vorteile von Kieselguren Hohe innere Porosität, dadurch ausgezeichnete Filtrationseigenschaften chemisch weitestgehend inert breites Spektrum an Filterhilfsmittel-Qualitäten ist weltweit verfügbar Kieselgur Kieselgur Perlite

14 Perlite Perlite Aluminiumsilikat (Thermisch) expandiertes und gemahlenes Vulkangestein Perlite Erz Gemahlenes Perlite Erz Expandiertes Perlite Erz Gemahlenes, expandiertes Perlite Erz

15 Perlite Perlite Verglichen mit Kieselgur ist Perlite nicht porös. Die Effektivität in der Filtration beruht mehr auf einem makroskopischen, physikalischen Trenneffekt. Perlite wird teilweise als Additiv für Kieselgur genutzt, um höhere Durchflussraten zu erzielen

16 Vorteile der Perlite sehr viel leichter als Kieselgur (durch geringes Eigengewicht) chemisch weitestgehend inert häufig preiswerter als Kieselgur weltweit verfügbar, lokale Produzenten Kieselgur Kieselgur Perlite

17 Kieselgur & Perlite Hersteller Kieselgur Perlite World Minerals, Celite (USA) Celite, Kenite, etc. Eagle Picher (USA) Celatom Grefco, Dicalite (USA) Dicalite Ceca (France) Clarcel World Minerals, Celite (USA) Europerl, Harbolite Dicalite (USA, Belgium) Dicalite Ceca (France) Clarcel-Flo

18 Kieselgur und Perlite dominieren den Markt seit Jahren... Warum? Bekannt und eingeführt seit vielen Jahren... Bewährte, traditionelle Technologie Empfohlen von vielen Seiten Standard in Rezepturen, Empfehlungen, etc. Technisch effektiv und zuverlässig Aber es gibt auch einige Nachteile...

19 Probleme & Nachteile mit Kieselguren & Perliten Gesundheitsaspekt (Kieselgur ist als krebserregend eingestuft) Höherer Verbrauch mit Kieselgur (im Vergleich zu organischen FHM) Damit mehr Abfall und höherer Produktverlust Entsorgung der verbrauchten FHM (hoher Aschegehalt, mineralische Substanzen) Abrasivität (Perlite: Abrieb an Pumpen und Rohrleitungen) Maximale Partikelgröße limitiert Ionengehalte und organische Substanzen werden eliminiert durch organische Filterhilfsmittel!

20 Organische Filterhilfsmittel Mineralische Organische Kieselgur Perlite Andere Cellulose Holz Andere silicate-based sceletons silicate-based volcano rocks Adsorbentien: Bleicherde, Silica Gel, etc. Maiskolbenschrot Adsorbentien: Aktivkohlen

21 Was ist Cellulose? Cellulose (C 6 H 10 O 5 ) n ist der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und die am häufigsten vorkommende organische Verbindung der Erde. Vom chemischen Standpunkt aus betrachtet ist Cellulose ein unverzweigtes Polysaccharid (Biopolymer), das aus mehreren hundert bis tausenden (1,4)-β-glykosidisch verknüpften D-Glucose-Molekülen aufgebaut ist: Technisch wichtigster Rohstoff zur Cellulose-Herstellung ist Holz.

22 Wie wird Cellulose hergestellt? Cellulose Lignin Extrakte Cellulose konz. Säuren / Laugen 5 10 bar C h Cellulose Holz Lignin Extrakte

23 Wie wird FILTRACEL EFC hergestellt? Cellulose Lignin Extrakte Cellulose FILTRACEL EFC konz. Säuren / Laugen 5 10 bar C h verd. Säuren / Laugen 1 bar C 1 2 h Holz Cellulose Lignin Extrakte Cellulose Lignin Extrakte

24 Vermahlung & Klassierung Rohmaterial: Cellulose und/oder Holz zu grob Vorzerkleinerung Vermahlungs- technologie Sieben & Sichten Endfeinheit Verpackung

25 Herstellung von Filterhilfsmitteln Rohstoffe 1 Abbauen, Trocknen Expandieren Mahlen, Brechen Kalzinieren Verarbeitung der Rohstoffe und Klassieren 2 Trocknen oder Befeuchten Vermahlen Sieben, Sichten (Waschen mit Säure, Mischen) 3 eventuell Nachbehandlung Granulieren, Agglomerieren Coaten, Mischen, chemische Behandlung

26 Vorteile von Cellulose & Holzfasern spezifischer Verbrauch Entsorgung, Produktverlust Entsorgungswege Unbedenklichkeit Abrasivität Fasereigenschaften

27 Naßkuchendichte Mineralische FHM... bilden einen schweren, kompakten Filterkuchen Grund: Hohe Naßkuchendichte Kieselgur: g/l Organische FHM... bilden einen offenen, porösen Filterkuchen Grund: deutlich geringere Naßkuchendichte Cellulose: < 200 g/l Folge: geringerer spez. Verbrauch für Cellulose

28 Anwendungsbeispiele für Cellulose Getränke Chemie Nahrungsmittel Metall Wasser Bier Wein Fruchtsaft Spirituosen etc. Brine (NaCl-Lsg.) Metallurgie Titandioxid Fermentation Dampfkondensat Vitamine Katalysatoren Wasserglas Polyether, Polyole etc. Zucker Stärkehydrolysat Glucose Fructose Dextrose Maltose Pektin Speiseöl & Fett Gelatine Alginate, etc. Kühlschmierstoffe Elektrolyt-Lsg., etc. Abwasser Schwimmbad Schlammentwässerung

29 Cellulose wird eingesetzt als konventionelles FHM... als Alternative zu Perlite und Kieselgur... als Precoat und/oder Bodyfeed... Presshilfe

30 Cellulose wird eingesetzt als erste Anschwemmung... um feine Perlite und/oder Kieselgur überhaupt anschwemmbar zu machen... um Defekte in Filtertüchern auszugleichen Covering small defects in filter cloth

31 Cellulose wird eingesetzt als im Gemisch... mit Kieselgur/Perlite/Bleicherde/A-Kohle... um Kuchenstruktur zu verbessern... um Durchsatz zu erhöhen

32 Filterhilfsmittel-Auswahl wird dominiert durch die Gesamt-Filtrationskosten!

33 Kosten für die Anschwemmfiltration Setzen sich überwiegend zusammen aus: Filterhilfsmittel-Kosten. Spezifischer Filterhilfsmittel-Verbrauch. Produkt-Verlust im Filterkuchen. Abfallaufkommen und Entsorgungskosten des Filterkuchens.

34 Kosten für die Anschwemmfiltration Die reinen Filterhilfsmittel-Kosten sind häufig der geringste Anteil an Gesamt-Filtrationskosten! Beispiele...

35 Fallbeispiel: Natives Olivenöl (Extra Virgin) Horizontaler Plattenfilter. Kieselgur Cellulose Stützschicht 500 g/m² Kieselgur+Cellulose nicht erforderlich Voranschwemmung g/m² Grobgur g/m² FILTRACEL EFC-950-C Dauerbeigabe 1,66 g Feingur 0,52 g FILTRACEL EFC-950-C pro 1 L Olivenöl pro 1 L Olivenöl Filtrationszyklus 13 h 26 h Durchsatz 102,6 L/m 2 h 168,9 L/m 2 h Fast 70% Filterhilfsmittel-Einsparung mit FILTRACEL EFC-950-C und dadurch geringerer Öl-Verlust! Verdoppelung der Filterstandzeit bei gleichzeitig höherem Durchsatz!

36 Verbrauch und Ölverlust 1 kg Filterhilfsmittel absorbiert ca. 1 L Öl Zur Filtration von L natives Olivenöl benötigte man (s. Fallstudie Natives Olivenöl Extra Virgin ): ca. 292 kg Kieselgur... Das bedeutete einen Ölverlust von 292 L. ca. 92 kg Cellulose... Das bedeutete einen Ölverlust von lediglich 92 L.

37 Entsorgungskosten Anfallender Filterkuchen bei L Olivenöl: 292 kg Kieselgur können mindestens zur doppelten Menge an Filterkuchen (Öl und FHM, Verunreinigungen nicht mitberechnet) d.h. 584 kg Filterschlamm. Bei 92 kg Cellulose sind dies nur 184 kg Abfall. Eigene Verbrennungsöfen für Olivenkerne zur Energiegewinnung (Verwertung bzw. Entsorgung des Cellulose-haltigen Filterkuchens) 600 kg 400 kg 200 kg kg Kieselgur Cellulose FHM- Verbrauch Abfall

38 Entsorgung Tierverfütterung speziell in Lebensmittelanwendungen Kompostierung organisch abbaubar Verbrennung geringe Asche, hoher Brennwert

39 Auswahl des Filterhilfsmittels Zweistufiger Prozess unter Berücksichtigung aller Kosten... Rohmaterial (Cellulose, Holz, Perlite, Kieselgur) Cellulose Holz Kieselgur Perlite Granulometrie bzw. Filterfeinheit (grob, mittel, fein) angepaßt an Filterhardware, Filtergewebe, etc. Kerzenfilter Plattenfilter Druckblattfilter Vakuumtrommelfilter

40 Kontakt Bei Fragen helfen Ihnen unsere Filterfachleute gerne weiter. Sie erreichen uns unter: Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Internet:

41 Ihr persönlicher Kontakt zu Sie erreichen mich unter: Dr. Stefan Neufeld ************************************ J. Rettenmaier & Söhne GB Filtration Holzmühle Rosenberg ************************************ Telefon: +49 (0) Mobil: +49 (0) Telefax: +49 (0) @jrs.de

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