Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

Übertragung eines innovativen Verfahrens zur Filterkuchenverdichtung auf einen kontinuierlichen Bandfilter

  • Typ:Bachelor- oder Masterarbeit
  • Datum:ab sofort
  • Betreuer:

    M.Sc.Tolga Yildiz

  • Bearbeiter:

    ab sofort

Motivation:

In verschiedenen Anwendungsgebieten nimmt die Nachfrage nach feinpartikulären Produkten stetig zu. Beispielsweise sind Pigmente in der Farb- und Lackindustrie mit einer Partikelfeinheit im unteren Mikrometerbereich aufgrund der optimalen optischen Eigenschaften von hoher Bedeutung. Die Handhabung solcher feinen Partikelsysteme bringt im Laufe der Herstellung und somit auch im zunehmend geforderten Fest-Flüssig-Trennschritt einige Herausforderungen mit sich.

Eine bewährte Methode zur Abtrennung von Feststoffpartikeln aus einer Suspension stellt die Kuchenfiltration dar. Nach der Kuchenbildung liegt ein Partikelnetzwerk vor, dessen Poren mit Flüssigkeit gefüllt sind. Zur anschließenden Kuchenentfeuchtung stellt die Beaufschlagung des Filterkuchens mit Gasdruck als mechanische Methode eine kostengünstigere Alternative zur thermischen Trocknung dar. Problematisch ist hierbei die Entstehung von Schrumpfrissen insbesondere bei feinpartikulären, kompressiblen Filterkuchen, die zu erhöhten Betriebskosten infolge eines höheren Gasverbrauchs führen.

 

Abbildung 1: Calciumcarbonat-Filterkuchen nach der Entfeuchtung ohne (links) und mit Vorverdichtung durch Vibrationseintrag (rechts).

Aus früheren Forschungstätigkeiten ist bekannt, dass die Rissbildung durch Vorverdichten des Filterkuchens verhindert werden kann. Ein neuartiges Verfahren zur Kuchenverdichtung stellt der Eintrag von horizontalen Vibrationen in den Filterkuchen dar, dass zur Vermeidung der Rissbildung bereits erfolgreich erprobt wurde (siehe Abbildung 1). Die Vibrationsverdichtung bietet im Vergleich zur üblichen Verdichtung durch Anwendung hoher Pressdrücke den Vorteil, dass die meist empfindlichen Produkte deutlich materialschonender verdichtet werden können. Im Rahmen von Untersuchungen im diskontinuierlichen Labormaßstab ergab sich sogar für bestimmte Produkte ein deutlich höherer Verdichtungszustand im Vergleich zur reinen Pressung. Da auch im Bereich der Fest-Flüssig-Trennung vorwiegend eine kontinuierliche Betriebsweise aufgrund der hohen realisierbaren Durchsätze gefragt ist, gilt es nun, das neuartige Verfahren auf einen kontinuierlichen Filterapparat umzusetzen.

Zielsetzung der Arbeit:

Zur Übertragung des neuartigen Verdichtungsverfahrens auf einen kontinuierlichen Apparat steht ein Taktbandfilter im Pilotmaßstab zur Verfügung. Eine hierfür entwickelte Vibrationsvorrichtung wurde bereits erfolgreich auf dem Taktbandfilter implementiert und in Betrieb genommen. Das Ziel der experimentellen Arbeit ist es, die Übertragbarkeit der Vibrationsverdichtung auf den kontinuierlichen Bandfilter zu untersuchen. Hierfür sind Pilotversuche mit einem bereits im Labormaßstab erprobten Modellprodukt durchzuführen. Zunächst soll dabei die Wirksamkeit der Verdichtung mittels oszillierender Scherung in Abhängigkeit verschiedener Prozessparameter im Vergleich zu den Ergebnissen aus der Laboranlage beurteilt werden. Anschließend soll die Beeinflussbarkeit der Rissbildung durch die Vibrationsverdichtung überprüft werden sowie der Effekt einer möglichen Schwingungsübertragung innerhalb der Apparatur auf weitere Prozessschritte wie z.B. die Kuchenbildung ermittelt werden.

Wenn das Thema dein Interesse geweckt hat oder Fragen bestehen, kannst du dich gerne per Email bzw. telefonisch bei mir melden.

Ich freue mich auf deine Rückmeldung!

 

Kontakt:

Tolga Yildiz

Tel: +49 721 608-42353

Email: tolga.yildiz∂kit.edu

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