Projekt 01018/01

Behandlung von gewerblichen Emissionen durch zweistufige Querstromfiltration mit der Poreneinlauffiltration als Grobtrennstufe

ProjekttrÀger

HYDAC Process Technology GmbH
Industriegebiet Grube König, Am Wrangelflöz 1
66538 NeunkirchenZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die LeistungsfĂ€higkeit des Feinfiltrationsverfahrens Mikro-/Ultra-/Nanofiltration hĂ€ngt entscheidend von der Vorfiltration im Feinheitsbereich von 1 - 5 ” ab. Daneben ist auch fĂŒr eine Reihe von Bearbeitungsprozessen wie Honen-/Feinschleifen eine Filtration der KĂŒhlschmierstoffe in diesem Feinheitsbereich notwendig. Diese kann derzeit fast nur mit Einwegelementen oder Anschwemmfiltern unter Verwendung von Filterhilfsmitteln durchgefĂŒhrt werden. Neben aufwendigem Betrieb dieser Filter fallen dabei erhebliche Mengen an SondermĂŒll an. Ziel des Vorhabens ist es deshalb, eine filterhilfsmittelfreie Vorfiltrationsstufe als Automatiksystem zu entwickeln. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAufbauend auf ein bereits vorhandenes Automatikfiltersystem und Anpassung dieses Systems an die speziellen verfahrenstechnischen Erfordernisse fĂŒr die Poreneinlauffiltration soll ein entsprechendes Scale-up erfolgen. 1. Erarbeitung von BaugrĂ¶ĂŸen und Scale-up-Bedingungen zur Dimensionierung einer Automatik-Grobfilterstufe 1 - 5 ” - Sammeln der anwendungstechnischen Randbedingungen (Druckstufen, Schmutzbelastung, Durchsatzraten, Wartungszyklen, VersorgungsanschlĂŒsse). - Vorprojektierung verschiedener Filterkonzepte: Dead-End-Variante, Cross-Flow-Variante - Konstruktion von Prototypen mit praxisgerechter FilterflĂ€che - Bau eines Prototypen mit Scale-up-Faktor ˜ 10 gegenĂŒber den Feldversuchen 2. Technikumsversuche: - Erarbeitung der RĂŒckspĂŒl-/Querstromparameter - Ermittlung der MaterialbestĂ€ndigkeit - Verbesserung der Elementtechnik - Ermittlung von Filtrationsdaten: FiltratgĂŒte, Filtratleistung 3. Feldversuche: - Ermittlung praxisbezogener Filtrationsdaten - Standzeiterfahrung - Systemoptimierung - Anwendungsgebiet: Honöl-/Schleif-/Vor-/Wasserfiltration Ergebnisse und Diskussion Im vorliegenden Projekt wurde das Filtrationsprinzip der Poreneinlauffiltration als Vorfiltrationsstufe und in Kombination mit Membrantrennverfahren untersucht. Auf der Basis von Labor- und Feldtests aus dem 1. Projektabschnitt wurde im 2. Abschnitt anhand von Strömungssimulationen das RĂŒckspĂŒlverhalten weitgehend optimiert. Neben der konstruktiven Anpassung der Elementtechnik war auch die Frage der Materialabstufung fĂŒr die Poreneinlauffiltration zu klĂ€ren. In Feldversuchen konnten die gewonnenen Erkenntnisse erfolgreich umgesetzt werden. Es wurden umfangreiche Versuche zur Optimierung der Trennleistung und der RĂŒckspĂŒlvorgĂ€nge sowie zur Abstimmung der Vorfiltration mit der nachfolgenden Feinfiltration durchgefĂŒhrt. In ersten Versuchen wurde dieses Verfahren fĂŒr die Behandlung von mit feinem Schleifabrieb beladenen flĂŒssigen Fraktionen mit Erfolg eingesetzt. Erste Applikationen waren die Behandlung von KĂŒhlschmieremulsion beim Aluminium- und Stahlgleitschleifen sowie die Behandlung von Honölen bei der Behandlung von Aluminium und Stahl. Neben der anlagentechnischen Weiterentwicklung des zweistufigen Membrantrennverfahrens fĂŒr partikelbelastete FlĂŒssigkeiten sollen die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens in vielen industriellen Praxisversuchen weiter demonstriert werden. Das Schwergewicht der zukĂŒnftigen Entwicklung wird sein, ein robustes und trennscharfes Filtrationsverfahren mit sehr hohen Aufkonzentrierungsgraden zu erreichen, das sich besonders fĂŒr die Erzeugung kreislauffĂ€higer FlĂŒssigkeiten in industriellen Prozessen eignet. Die Praxisergebnisse zeigten allerdings kein einheitliches Bild. Der Einfluss von Schmutzmengenbelastung und DruckabhĂ€ngigkeit des Filtrationsprozesses waren in den verschiedenen Anwendungen sehr unterschiedlich, so dass zur Zeit noch keine generellen Aussagen zur Übertragung der Ergebnisse machbar sind. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation - Vortrag Praxisforum, Bad Nauheim: Pflegefiltration von ReinigungsflĂŒssigkeiten fĂŒr konstante OberflĂ€chenqualitĂ€t und verlĂ€ngerte Standzeit. - Patent: DE 19526301 Fazit Diverse Versuche in den unterschiedlichen Anwendungen zeigten, dass leider zur Zeit noch kein universell einsetzbares Vorfiltrationssystem existiert. In zwei von fĂŒnf Anwendungen zur KĂŒhlölfiltration in Bearbeitungsprozessen war die RĂŒckspĂŒlung erfolglos. Grund dafĂŒr ist die je nach Anwendungsfall unterschiedliche Schmutzbeladung und die vorhandenen BetriebsdrĂŒcke, die beide entscheidenden Einfluss auf den erfolgreichen Betrieb haben. Bei Neukonzeptionen von Filteranlagen kann hierauf wesentlich besser Einfluss genommen werden. Hier sind die Erfolgsaussichten deutlich höher. Durch die Optimierung der RĂŒckspĂŒltechnik hat sich das Anwendungsfenster dieser Vorabscheidestufe deutlich erhöht. Die vorliegenden Untersuchungen haben gezeigt, dass es mittels Poreneinlauffiltration möglich ist, in eine Reihe von Anwendungen eine filterhilfsmittelfreie Vorfiltration durchzufĂŒhren. Damit ist ein entschiedener Schritt zur Schließung von ProzesskreislĂ€ufen mittels Membranverfahren gelungen. Einweg-Filterelemente werden vermieden. Ein offenes Problem ist die Übertragung der Filtrationsergebnisse aus einer Anwendung auf die NĂ€chste. Hier lassen sich noch keine allgemeingĂŒltigen Auslegungskriterien anwenden. Zur Zeit muss somit die Ermittlung optimaler Betriebsparameter noch im Praxistest vor Ort erfolgen. Zwar ist dies aufgrund des einfachen Prinzips der Poreneinlauffiltration machbar, kann aber mittelfristig keine Perspektive darstellen. Hier ist fĂŒr die FortfĂŒhrung der Arbeiten noch ein wichtiges Arbeitsfeld offen.

Übersicht

Telefon

06821/8690170

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Bundesland

Saarland

Fördersumme

227.524,89 €

Förderzeitraum

17.05.1993 - 11.01.2001