Dipl.-Ing. Bernd Voigt 2004

Mechanisches in flüssiger Phase - Der Hydrozyklon

Thematische Grundlagen

Prozesse des Trennens eines Gemisches aus Flüssigkeit und Feststoff haben in der gesamten stoffumwandelnden Industrie eine große Bedeutung. Vor allem unter dem Aspekt der Wiederverwendbarkeit von Stoffen aus umwelttechnischen Gesichtspunkten wird die Gewinnung vieler Feststoffe aus verfahrenstechnischen Prozessen erwünscht. Bei der Bindung von Schwefeldioxid in einer Rauchgasreinigungsanlage ensteht aus chemischen Reaktionen Gips, der als Feststoff in der Waschlösung der REA vorliegt. Zur Gewinnung dieses Stoffes liegen grundsätzlich zwei Methoden vor: thermisches und mechanisches Trennen.

Beim thermischen Trennen werden die unterschiedlichen thermischen Eignschaften der zu trennenden Stoffe genutzt (z.B. unterschiedliche Verdampfungstemperaturen), wohingegen beim mechanischen Trennen die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften (z.B. Sinkgeschwindigkeit)genutzt werden.

Thermische Trennverfahren sind: Kondensieren, Verdampfen, Kristallisieren, Trocknen, Destillieren, Extrahieren, Sorbieren, Permetieren und Dialysieren.

Der Vorteil des mechanischen Trennens liegt vornehmlich in dem geringeren Energieverbrauch des Verfahrens. Bei der mechanischen Fest- flüssig-Trennung handelt es sich um einen Entmischungsvorgang eines Gemisches in mindestens zwei Teilströme, von denen ein Produkt stark mit Feststoff angereichert ist, das andere dagegen nur sehr gering.

Mechanische Trennverfahren sind: Sedimentieren, Filtrieren, Auspressen, Zentrifugieren, Zerkleinern, Klassieren, Sortieren und Flotieren.Apparate zur mechanischen Flüssigkeitsabsetzung sind: Absetzapparate, Filter, Membranfiter, Pressen und Naßpressfilter, Separatoren und Hydrozyklone.

Verfahrensbild

Bild: Verfahrenschema der Rauchgasreinigung

Der Hydrozyklon ist Teil der Gipsentwässerung einer Rauchgasreinigungsanlage.

Die aus dem Absorber abgezogene Suspension wird durch eine Batterie von 6 bis 8 Hydrozyklonen teilentwässert und gelangt anschließend durch einen Bandfilter. Durch dieses Verfahren wird der Gips auf unter 10% Restfeuchte gebracht und kann anschließend abtransportiert werden.


Vefahrensweise

Bild: Der Hydrozyklon

Der Hydrozyklon besteht aus einem stehenden zylindrischen und daran anschließend einem konischen Rohr. Der zylindrische Teil ist auf der oberen Seite durch eine Platte geschlossen, durch die ein Rohr, der Wirbelsucher oder Vortex, mittig in den zylindrischen Teil hineinragt. Am oberen Ende des zylindrischen Teils wird aus der Achse nach außen versetzt ein zweites Rohr angesetzt, die als Einlaufdüse bezeichnet wird. Am untern Ende des konischen Teils befindet sich die austauschbare Austragsdüse. Durch die Einlaufdüse gelangt die Suspension in den Hydrozyklon und wird hier durch die runde Form in Rotation versetzt. Hierbei lagert sich der Feststoff am Rand ab, dickt sich langsam ein und fällt nach unten ab. Der verbleibende flüssige Reststrom folgt dem Weg des geringeren Widerstandes durch die größere Düse im oberen Teil nach draußen.

Der unten abgeführte ,eingedickte Strom wird Unterlauf genannt, der nach oben abgeführte, vom Feststoff stark befreite Strom , wird als Ober- bzw. Überlauf bezeichnet.