Im Anschluss an zahlreiche chemische Umsetzungen zu Zwischen- oder Endprodukten stehen Fest-Flüssig-Separationen an. Dabei kann es sich beispielsweise um die Abtrennung von Katalysatoren oder die Entfernung fester Reaktionsnebenprodukte sowie von Verunreinigungen handeln. Die sehr oft anzutreffenden, extremen Bedingungen der chemischen Industrie lassen nicht jede Art der Fest-Flüssig-Trennung zu.
Die Mikrofiltrationsanlage kombiniert den Vorteil einer sehr hohen Permeatausbeute mit den Vorzügen der Abtrennung der Feststoffe als Retentat mit Trockensubstanzgehalten bis ca. 60%. Herz der Mikrofiltrationsanlage ist ein zylindrisches Edelstahlfilter, das zusammen mit der aufzubauenden Feintrennschicht Membrancharakter besitzt. Vor Beginn der eigentlichen Filtration wird entweder aus den Feedinhaltsstoffen oder einem geeigneten Stabilisatormaterial eine der Separation dienende Feintrennschicht auf das zylindrische Edelstahlfilter aufgebracht. Diese Feintrennschicht ermöglicht nun in der nachgeschalteten Druckfiltration die Abtrennung aller Feststoffe bis zu einer Größe von ca. 0,1 µm. Die abgeschiedenen Feststoffe werden im Sinne einer Kombination aus Tiefen- und Oberflächenfiltration als Deckschicht auf der Feintrennschicht separiert. Dabei ist im Verlauf der Filtration eine Abnahme des Permeatflux und eine Zunahme des Filtrationsdrucks zu registrieren. Beide Parameter definieren zusammen den Zeitpunkt der Beendigung der laufenden Filtration. Der Filtrationszyklus wird durch eine Restentfeuchtung des Filterkuchens und dessen Austrag als Retentat abgeschlossen.
Abtrennung pulverförmigerAktivkohlekatalysatoren
Chemische Reaktionen verlaufen in der Praxis sehr häufig in Gegenwart geeigneter heterogener katalytischer Systeme. Zur Vergrößerung der reaktiven Oberflächen kombiniert man Katalysatoren mit geeigneten Trägermaterialien wie Aktivkohlen oder geeigneten Keramiken. Im vorliegenden Fall soll über die Abtrennung eines auf A-Kohle aufgebrachten Edelmetallkatalysators berichtet werden. Die Korngrößenverteilung des Katalysators entspricht weitgehend der sonst eingesetzten Stabilisatormischung. Der Aufbau der Feintrennschicht kann daher aus den Feedinhaltsstoffen erfolgen. Hierzu wird vor Beginn der eigentlichen Filtration bis zum Erhalt eines Klarlaufs im Bypass in die Feedvorlage filtriert. Im Verlauf der Bypassführung baut sich aus der Aktivkohle eine der Separation dienende Feintrennschicht auf. Der gesamte Aktivkohlekatalysator wird anschließend aus dem Reaktor als mehrere Zentimeter dicke Schicht auf dem Edelstahlfilter abgetrennt. Bei der vorliegenden Anlagengröße mit einer Membranfläche von 1,2 m2 wird ein flächenspezifischer Flux von mehr als 5 m3/h erzielt. Nach dem Abfiltrieren der Charge wird die Katalysatorschicht durch Dämpfen mit Heißdampf reaktiviert. Organische Produkte und flüchtige Komponenten werden so in den Heißdampf gestrippt. Die Reaktivierung ist nach wenigen Minuten abgeschlossen und der Katalysator wird als Feststoff in den bereitstehenden Reaktor ausgetragen. Er steht einer erneuten Verwendung zur Verfügung.
Der bisher recht umständliche und manuelle Weg der Filtration mit Beutel- bzw. Kerzenfiltern konnte durch das effektive und kostengünstige, oben beschriebene Verfahren substituiert werden.
Resümee
Das Mikrofiltrationsverfahren ist in der Lage, Feststoffe bis zu einer Größe von 0,1 µm abzutrennen und Retentate mit Trockensubstanzgehalten bis 60% zu erzeugen. In dem vorgestellten Beispiel wurde der Aktivkohlekatalysator zum Aufbau der Feintrennschicht verwendet. In anderen Fällen kann die Feintrennschicht aus geeigneten Stabilisatormaterialien wie Cellulosen, Kieselguren, Perliten u.v.m. aufgebaut sein. Die dadurch erzielte hohe Flexibilität des Filtrationsverfahren ermöglicht den nahezu universellen Einsatz.
E cav 249
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