Trommelfilter bieten verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile

Viele Prozesse verlangen in der Praxis meist mehrere der folgenden Anforderungen:

• kontinuierlicher Betrieb,
• hoher spezifischer Durchsatz,
• kleine Aufstellfläche,
• niedrige Restfeuchte,
• gute Kuchenwaschergebnisse bei niedrigem Waschmittelverbrauch,
• gas- oder druckdichte Bauweise,
• vollautomatische Betriebsweise sowie
• niedrige spezifische Betriebskosten.

Vakuumtrommelfilter erfüllen viele der genannten Kriterien, haben jedoch aufgrund der Bauweise und des begrenzten Differenzdrucks von 600 bis 800mbar oft Schwierigkeiten, hohe spezifische Durchsätze bei gleichzeitig gutem Auswaschgrad und niedriger Restfeuchte zu erreichen. Dazu kommt das Problem, dass organische Lösemittel bei erhöhter Temperatur unter Vakuum partiell verdampfen und die entstehende Mehrphasenströmung auf der Filtratseite zu Problemen führen kann.

Drei unterschiedliche Hauptbauarten

Eine Alternative bieten Trommelfilter, bei denen die treibende Kraft Überdruck ist. Kontinuierliche Trommeldruckfilter gibt es derzeit in drei unterschiedlichen Hauptbauarten: als Einzellenfilter, als Mehrkammerfilter und als Mehrzellenfilter. Jede dieser Gruppen besitzt Vor- und Nachteile. Viel Entwicklungsarbeit wurde in den letzten Jahren besonders in die Mehrzellenfilter investiert. Diese Filterbauart ist heute auf dem Markt für folgende Einsatzfälle verfügbar:

• maximal 8bar Druckdifferenz,
• maximal 240°C Betriebstemperatur,
• Filterfläche bis 60m2,
• Trommelgeschwindigkeit 0,1 bis 10min-1,
• maximal 2-stufige Gegenstromwäsche und
• spezifische Durchsätze von maximal 10000kg/m2·h bei gut filtrierbaren Produkten.

Bei einem Trommeldruckfilter in Mehrzellenbauweise wird mithilfe einer Pumpe dem Trog kontinuierlich Suspension zugeführt. Ein Rührwerk im unteren Trogbereich sorgt dafür, dass die Suspension homogen gemischt bleibt und Sedimentation verhindert wird. Sollte es der Prozess erfordern, kann zusätzlich mit Überlauf gefahren werden, d.h. ein Teil der zugeführten Suspension wird kontinuierlich mithilfe eines Überlaufwehrs aus dem Trog abgeführt. Der durch Gas – beispielsweise Luft oder Stickstoff – oder Dampf erzeugte Betriebsdruck im Inneren des Druckbehälters führt zu einem Kuchenaufbau auf der Trommeloberfläche innerhalb der Kuchenbildungszone. Anschließend kann der Kuchen nach dem Auftauchen aus der Suspension mit Hilfe einer Kuchenwascheinrichtung gewaschen werden. Diese besteht zumeist aus mehreren Düsen- oder Tropfrohren. Anschließend wird der Kuchen entfeuchtet und per Rückstoß und Schaber von der Trommeloberfläche abgenommen. Bei temperaturstabilen Produkten kann der Entfeuchtungszone noch eine Dampfhaube vorgeschaltet werden. Der Filterkuchen wird dann entweder über eine Schurre oder mit einer Austragsschnecke aus dem Druckbehälter ausgetragen. Weicht das Druckniveau des nachgeschalteten Apparates vom Betriebsdruck des Filters ab, ist für den Kuchenaustrag eine Austragsschleuse notwendig. Hier wird in der Regel mit Zellradschleusen gearbeitet.

Mehrzellenfilter schlägtEinzellenfilter

Der Kuchenabnahme schließt sich eine Tuchreinigung mittels Düsenrohr an. Das Filtrat sämtlicher Zellen wird über eine spezielle innenliegende Verrohrung zum Steuerkopf geleitet, der die Ströme in Mutterfiltrat, Waschfiltrat(e) und Entfeuchtungsfiltrat aufteilt und nach außen hin ableitet. Hierdurch ist es einerseits möglich, die Filtrate zu trennen und dadurch Gegenstromwäschen zu ermöglichen und andererseits durch das Anlegen eines Gegendrucks auf der Filtratseite jede einzelne Zone – Kuchenaufbau, Kuchenwäsche, Entfeuchtung – mit einem unterschiedlichen ip zu betreiben.

Hierin liegen auch die Hauptvorteile des Mehrzellenfilters im Vergleich zum Einzellenfilter: die Einteilung der Trommeloberfläche in genau definierte und im Steuerkopf voneinander abgegrenzte Zonen mit den Vorteilen sauberer Filtrattrennung und Differenzierung des Druckniveaus für die einzelnen Zonen.
Der Trommeldruckfilter besteht aus einem leicht und komplett zu öffnenden Druckbehälter mit einem feststehenden Klöpperboden auf der Antriebsseite und einem auf dem Grundrahmen verfahrbaren zylindrischen Teil auf der anderen Seite. Beide Teile werden durch einen Schnellverschluss druckdicht miteinander verbunden. Im Inneren des Druckbehälters befindet sich der eigentliche Filter. Der Steuerkopf lässt sich sowohl außen als auch innen anordnen. Sämtliche elektrischen Antriebe einschließlich Getriebe sowie Zu- und Abführungen aller Stoffströme befinden sich gut zugänglich außerhalb des Druckbehälters.

Vorteile bei Investitions- undBetriebskosten

Klassische Anwendungsmöglichkeiten des Trommeldruckfilters sind die Abtrennung von Erzen, petrochemische Produkte wie zum Beispiel Terephthalsäure, Stärke, Pigmente, Melamin, Gips, Kohle usw. In letzter Zeit ist die Tendenz zu erkennen, dass viele etablierte Verfahren auf alternative Technologien hin untersucht werden. Dieses geschieht auch vor dem Hintergrund ständig steigender Energiekosten und geforderter verbesserter Produktqualitäten. Ein Beispiel hierfür ist der Austausch von Dekantern mit Trommeldruckfiltern bei der PTA-Produktion. Bei diesem Anwendungsfall werden in einer Linie traditionell zwei in Serie geschaltete Dekanter mit Zwischenanmaischung eingesetzt. Neben dem hohen Energieverbrauch (Faktor 10 im Vergleich zum Trommeldruckfilter) verursachen die anspruchsvollen Betriebsbedingungen (150°C, 5bar) erhebliche Kosten für Verschleißteile wie Dichtungen und Lager. Für eine Anlage mittlerer Größe mit rund 350000t Jahreskapazität benötigt man insgesamt sechs Dekanter oder einen Trommeldruckfilter. Dieser punktet nicht nur bei den Investitions- und Betriebskosten, sondern bietet auch noch beträchtliche verfahrenstechnische Vorteile bei Waschmittelverbrauch und Restfeuchte.