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Verfahren zur Entfernung feiner Teilchen aus Gasen oder Dämpfen
Im Patent Nr. 228762 ist ein Faserfilter zur Entfernung von wässerigen Nebeln mit Teilchengrössen un- ter 6 J. L aus Gasen oder Dämpfen, wobei die Faserdurchmesser grösstenteils im Bereich von 5p bis 50 lie- gen, geoffenbart. Nach dem Stammpatent besteht dieses Filter aus Fasern, welche wässerige Nebelteil- chen im wesentlichen als einzelne, voneinander getrennte Tröpfchen, die an der Oberfläche haften, oh- ne die Fasern zu umgeben und ohne zwischen sich einen Film zu bilden, festhalten. Ausserdem kann das
Faserfilter nach dem Stammpatent aus Glasfasern mit einer an ihnen haftenden Silikonoberfläche beste- hen.
Ein weiteres Merkmal nach dem Stammpatent besteht darin, dass die auf die Oberfläche der Fasern aufgetragenen Silikonverbindungen ein Produkt darstellen, das durch teilweise Hydrolyse und Polymerisa- tion eines Methylchlorsilangemisches, das hauptsächlich aus Dimethyldichlorsilan zusammengesetzt ist, hergestellt wird, wobei dieses Produkt zusätzlich zu dessen Polysiloxangruppen 16 - 26, 6 % am Silicium gebundenes Chlor enthält. Schliesslich ist es nach dem Stammpatent auch möglich, dass das Filter aus kardierten und ungleich verzogenen Polyesterfasern zusammengesetzt ist.
Solche Filter haben gewisse Nachteile, die überwunden werden können, indem man Fasern verwen- det, die in einem gewissen Ausmass thermoplastisch sind. Diese Filter werden in einer Form, in welcher der erforderliche Druck ausgeübt wird, verformt und hierauf erhitzt, um die Spannungen zu vermindern, worauf die so stabilisierten und nunmehr selbsttragenden Filter aus der Form entfernt werden. Nach Voll- endung des Vorganges, der dazu dient, die Spannungen zu vermindern, kann jede beliebige Oberflächenbehandlung, wie z. B. das Auftragen eines Silikons auf ein Glasfilter, ausgeführt werden.
Es wurde nun gefunden, dass die Entfernung feiner Teilchen aus Gasen oder Dämpfen mittels des erwähnten Faserfilters verbessert werden kann, wenn letzteres mit einer Flüssigkeit besprüht wird.
Vorzugsweise werden vorgeformte Filter verwendet, die gebildet werden, indem die Fasern unter Bildung des gewünschten Formgebildes in einer Form zusammengepresst und dann in diesem gepressten Zustand erhitzt werden, um die Spannungen in den Fasern zu vermindern.
In der Beschreibung soll unter der das Filter berieselnden Flüssigkeit eine solche verstanden werden, welche imstande ist, die Teilchen physikalisch aufzulösen, zu emulgieren, dispergieren oder mit diesem eine feine Suspension, z. B. eine kolloide Suspension, zu bilden bzw., welche chemisch mit den Teilchen zu reagieren vermag, indem diese Teilchen aufgelöst, emulgiert oder dispergiert werden. Die Flüssigkeit kann ein Emulgier- oder Dispergiermittel oder ein Mittel enthalten, das zur Bildung einer kolloiden Suspension der Teilchen führt.
Die berieselten Filter gemäss der Erfindung eignen sich zur Entfernung flüssiger Teilchen. Die nicht benetzbaren, nicht berieselten Faserfilter eignen sich sehr gut zur Entfernung feiner Nebel, haben aber den Nachteil, dass ein bestimmter Faserfilter von einem einen stark korrodierenden Nebel enthaltenden Gas, oder einem einen solchen Nebel enthaltenden Dampf. angegriffen werden kann.
So wird ein Faserfilter, das aus Glasfasern besteht, die einen Silikonüberzug aufweisen, im Laufe der Zeit von einem Gas angegriffen werden, das einen grösseren Gehalt an Teilchen, bestehend aus konzentrierter Schwefelsäure,
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artige Einschränkung ist im Gegensatz hiezu bei Verwendung der erfindungsgemässen berieselten Faserfilter nicht erforderlich, da diese von leicht korrodierend wirkenden Teilchen weniger leicht angegriffen werden können, da sie im Filterkörper mit der Flüssigkeit verdünnt werden.
Ferner eignet sich die Erfindung insbesondere auch zur Entfernung fester Teilchen, z. B. von Natriummonoxyddunst. Wenn bei der Herstellung von Natrium und Chlor Diaphragmen in zur Elektrolyse von geschmolzenen Mischungen von Natriumchlorid und Kalziumchlorid bestimmten Zellen ausgetauscht werden, entsteht ein Dunst, der feine Teilchen von Natriummonoxyd zusammen mit etwas Kalziumchlorid und Natriumchlorid und etwas Chlorenthält. Bei der Entfernung von Natriumrückständen mittels Brennern wird ebenfalls ein Gas, das fast gänzlich aus feinen Natriumoxydteilchen besteht, erhalten. Solche Abgase sind sehr unangenehm und es wurden daher auch schon zahlreiche Versuche gemacht, diese Rauchgase oder diesen Dunst unschädlich zu machen. So wurde der Dunst durch ein Filter geleitet, das aus Schlackenwollfasern besteht.
Es wurde jedoch dabei festgestellt, dass ein solches Filter bald durch angesammelte Festteilchen blockiert wurde. Das Filter wurde auch durch kleine Anteile von im Dunst vorhandenem Chlor angegriffen. Weiters wurde festgestellt, dass ein Faserfilter, das aus sehr feinen nicht behandelten Glasfasern ("benetzbaren" Fasern) besteht, die in Abgasen enthaltene, mit der Luft mitgerissene Natrium- und Kaliumoxydteilchen nicht wirksam entfernt, weil das Filter sehr bald blockiert wird und hohe Druckabfälle auftreten. Hinzu kommt noch, dass solche Filter, mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, zwecks Entfernung abgelagerter Festteilchen nicht befeuchtet werden können, weil dadurch die Filter sehr schnell blockiert und als Filtermedien wertlos werden.
Demgegenüber wurde gefunden, dass bei Verwendung von kontinuierlich mit Wasser berieselten Filtern mit "nicht benetzbaren" Fasern, beispielsweise solchen aus"Terylen"-Polyesterfasern oder aus mit einem Silikonüberzug versehenen Glasfasern, Natriummonoxyddunst vollständig entfernt werden kann. Auch kann bei Verwendung solcher Filter das Verfahren zur Entfernung der Teilchen bei verhältnismässig geringen Druckabfällen ausgeführt werden. Die Filter gemäss der Erfindung können verwendet werden, um besonders feine flüssige und feste Teilchen von besonders geringer Grösse, z. B. solchen unter 5 je, zu entfernen; sie können jedoch auch zur Entfer nung von beträchtlich grösseren Teilchen, z. B. solchen von 25p oder noch grösseren, eingesetzt werden.
Die erfindungsgemässen Faserfilter müssen aus "nicht benetzbaren" Fasern aufgebaut sein ; als Beispiele der verschiedenen Arten der berieselten Filter, die gemäss der Erfindung verwendet werden können, seienFaserfiltergenannt, die aus Glasfasern mit Silikonüberzug und solche, die aus Polyäthylenterephthalatfasern bestehen, die unter der Schutzmarke"Terylen"im Handel sind ; zu verwendbaren "nicht benetzbaren" Fasern zählen auch die Polyacrylsäurenitrilfasern.
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Teilchen aus einem Gas oder Dampf mit solchen Filtern liegen die Druckabfälle im Bereich von 7, 5 bis 62,5 cm Wassersäule. Gute Resultate können jedoch auch bei Druckabfällen im Bereich von 7, 5 bis 37, 5 cm Wassersäule oder sogar auch bei geringeren Druckabfällen von z.
B. 7, 5 bis 25 cm Wassersäule erhalten werden.
Bei Faserfiltern mit einem Silikonüberzug können die auf die Glasoberfläche aufgetragenen Silikone im allgemeinen als Organo-Siliciumverbindungen, die Polysiloxanbrücken enthalten, bezeichnet werden.
Sie können geeigneterweise auf die Glasfasern in Form von Silikonflüssigkeiten und Silikonharzen aufgetragen werden. Die Bezeichnung "Silikonflüssigkeit" und auch die manchmal verwendete Bezeichnung "Silikonöl" bezieht sich auf flüssige Produkte, die durch Hydrolyse und Kondensation eines im wesentlichen aus Dialkyldichlorsilanen bestehenden Zwischenproduktes erhalten werden. Es können auch Silikonflüssigkeiten verwendet werden, in welchen die Alkylgruppen durch Aryl- und Alkenylgruppen ersetzt sind. Silikonharze werdengewöhnlich durch Hydrolyse von Gemischen von Dialkyl-und/oder Diaryldichlor- silanen und Trialkylchlorsilanen hergestellt. Silikonharze können auch aus Alkyldichlorsilanen erhalten werden.
Wenn auch das Wort Harz auf einen festen oder halbfesten Zustand schliessen lässt, können Silikonharze flüssige Produkte sein, die erst fest werden, wenn sie durch Erhitzen weiter kondensiert werden.
Eine Silikonflüssigkeit, die sich dazu eignet, auf Glasfaseroberflächen haftende Überzüge zu bilden, besteht aus einem Produkt, das durch teilweise Hydrolyse und Kondensation einer Methylchlorsilanmischung erhalten wird, die im wesentlichen aus Dimethyldichlorsilan besteht, wobei dieses Produkt zusätzlich zu seinen Polysiloxangruppen zwischen 16-27% an Silicium gebundenes Chlor enthält. Das bedeutet, dass die endständigen Gruppen des Polymeren noch nicht hydrolysierte Methylchlorsilanreste ent-
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halten. Ein derartiges Material ist im Handel erhältlich und kann unter der Handelsbezeichnung "Silikonfluid M. 441"von den"Imperial Chemical Industries Limited" bezogen werden.
Zur Herstellung einer auf den Fasern anhaftenden Schichte aus diesem Silikon werden die Fasern in eine 2% Lösung des Silikons in Trichloräthylen getaucht, worauf abfliessen gelassen und schliesslich bei 1100C getrocknet wird.
Eine geeignete Vorrichtung zur Entfernung feiner Teilchen ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. In dieser ist ein aus Flussstahl bestehender Kessel mit 1, dessen Gummiauskleidung mit 2 und ein für das verunreinigte Gas oder den verunreinigten Dampf bestimmtes Einlassrohr mit 3 bezeichnet. 4 ist ein Bleirohr, das die Form eines Ringes aufweist. Symmetrisch um und im Bleirohr 4 angeordnet sind vier Sprühvorrichtungen 5, von denen, der besseren Übersicht halber, nur zwei gezeigt sind. 6 ist die Einmündung des Bleirohres 4, durch welches die Flüssigkeit zu den vier Sprühvorrichtungen zugeleitet wird. 7 ist ein Kunststoffring, der die Kunststoffgitterstützen 8 für die vorgeformte Filtermatte 9 trägt.
Mit 10 ist ein verkitteter Abfluss, der für die Flüssigkeit bestimmt ist, nachdem diese durch das Filter hindurchgegangen war, und mit 11 ein Kunststoffrohr bezeichnet, durch welches das von den verunreinigenden Teilchen befreite Gas abgeleitet wird. In dieser Vorrichtung strömt das verunreinigte Gas nach unten im gleichen Sinn wie die Befeuchtungsflüssigkeit. Es können jedoch auch andere Anordnungen vorgesehen werden ; z. B. kann in einem vertikalen Filtersystem das Gas nach unten durch das Filtersystem strömen und gleichzeitig in horizontaler Ausrichtung berieselt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.
Beispiel 1: In einer Schwefelsäurefabrik wurden die aus der Kontaktkammer austretenden Gase erst abgekühlt, dann in starker Schwefelsäure absorbiert und schliesslich durch alkalihaltige Absorptions-
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unter Bildung einer 5 cm dicken Schichte zusammengepresst. Hierauf wurden die Glasfasern in gepresstem Zustand eine Stunde auf 5000C erhitzt. Die durch die Hitze stabilisierte Matte wurden dann aus der Form gelöst, in Trichloräthylen gewaschen und in eine 2 lo Lösung von Silikonflüssigkeit M. 441 in Trichlor-
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stellte Vorrichtung verwendet. Das nebelhaltige Gas wurde durch das Filter mit einer Geschwindigkeit von 280 m/h pro m2 Filteroberfläche geleitet, wobei der Druckabfall 11 cm Wassersäule betrug.
Das Filter wurde kontinuierlich mit Wasser besprüht, wobei die verspruhte Wassermenge ungefähr 5;4 lah pro m Filteroberfläche betrug. Obwohl das Filter kontinuierlich über 1000 Stunden in Betrieb gehalten wurde,
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In den im folgenden beschriebenen Beispielen wurde eine Ausgestaltung der Vorrichtung verwendet, die sich für die in kleinem Massstab ausgeführten Versuche eignete. Diese Vorrichtung bestand im wesentlichen. aus einem Glasgefäss, das eine Tasse enthielt, auf welcher sich das vorgeformte Filter befand. Das Filter wurde mittels einer Flüssigkeit bespruht, die durch ein mit nur einer Düse bestücktem Rohr einge- führt wurde.
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Von einer zur Beseitigung von Natriumruckständen dienenden Vorrichtung wurde Luft abgezogen, die Natriumoxydteilchen enthielt, deren Teilchengrösse höchstens ungefähr 91-l betrug, wobei 50 Gel.-% der
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tendes Wasser wurde an einer unterhalb des Filters gelegenen Stelle der Vorrichtung entfernt.
Während eines 700 Stunden dauernden Betriebes war nach Durchgang durch das Filter in den Austrittsgasen kein Rauch zu sehen ; die in dem Austrittsgas festgestellten Feststoffe betrugen weniger als 0, 001 g/cm3.
Beispiel 3 : "Terylen"-Polyesterfasern mit Durchmessern von 10 bis 40 wurden durch einstündiges Erhitzen der Fasern auf 2000C ohne Druckanwendung vorschrumpfen gelassen. Die vorgeschrumpften Fasern wurden zu einer Dichte von 160 kg/m3 unter Bildung einer 5 cm dicken Schichte zusammenge-
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presst. Die Fasern wurden dann eine Stunde im gepressten Zustand auf 2000C erhitzt. Das Filter hatte die Form einer flach-zylindrischen Matte mit einem Durchmesser von 37, 5 cm.
Das Verfahren gemäss Beispiel 2 wurde unter Verwendung dieses Faserfilters mit Wasser als Sprühflüssigkeit wiederholt. Bei einem Durchgang von 231 m3/h pro m2 Filteroberfläche betrug der Druckabfall 37, 5 cm Wassersäule. Während das Filter über 900 Stunden hindurch in Betrieb stand, war kein Rauch in dem aus dem Filter austretenden Gas sichtbar ; die in dem Austrittsgas vorhandenen Festteilchen machten weniger als 0, 001 g/mS aus.
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in gepresstem Zustand eine Stunde auf 5500C erhitzt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einem Silikonüberzug versehen. Das Filter hatte die Form einer flach-zylindrischen Matte mit einem Durchmesser von 37,5 cm.
Von einer zur Beseitigung von Natriumrückständen dienenden Vorrichtung wurde Luft abgezogen, die
Natriumoxydteilchen enthielt, wie in Beispiel 2 beschrieben, wobei die Konzentration der Teilchen zwischen 0, 25 und 1 g/m'Luft schwankte. Die Luft wurde dann durch das Filter geleitet, das kontinuierlich mit Wasser mit einer Flüssigkeitsmenge von 24,4 bis 48,8 l/h pro m2 der Filteroberfläche berieselt wurde. Bei einem Druckabfall von 17,5 bis 25 cm Wassersäule strömten ungefähr 237 m3/h Luft pro m2 Filteroberfläche durch das berieselte Filter. Gelöstes Natriumhydroxyd enthaltendes Wasser wurde an einer unterhalb des Filters gelegenen Stelle der Vorrichtung entfernt.
Das Filter wurde 3 Monate in Betrieb gehalten, während welcher Zeit kein Anteil an Feststoffen in den Austrittsgasen sichtbar war, die in den Austrittsgasen vorhandenen Feststoffe betrugen weniger als 0, 001 g/mS,
Beispiel 5 : "Terylen"-Polyesterfasern mit Faserdurchmessernvon 10 bis 40 wurden durch Erhitzen der Fasern ohne Anwendung von Druck bei 1600C vorgeschrumpft. Die vorgeschrumpften Fasern wurden auf eine Dichte von 96 kg/m unter Bildung einer 5 cm dicken Schichte zusammengepresst. Die Fasern wurden dann im gepressten Zustand eine Stunde auf 1400C erhitzt. Das Filter hatte die Form einer flach-zylindrischen Matte mit einem Durchmesser von 37, 5 cm.
Beim Austausch von Diaphragmen in Zellen zur Elektrolyse von geschmolzenen Mischungen von Natriumchlorid und Kalziumchlorid wurde ein Rauchgas erhalten, das feine Teilchen von Natriummonoxyd zusammen mit etwas Kalziumchlorid und Natriumchlorid und etwas Chlor enthielt. Die obere Grenze der Teilchengrössen der Teilchen lag unter 4 1/2fi, wobei 90 Gew. -0/0 der Teilchengrössen unter 3 1/2je und 50 Gew. -0/0 unter 2 JL lagen. Die Konzentration der Teilchen schwankte zwischen 0, 25 und 1 glms Luft. Das Filter wurde zur Entfernung des Rauches 2 Monate unter den in Beispiel 4 angegebenen Bedingungen in Betrieb gehalten ; während dieser Zeit waren Feststoffe in dem Austrittsgas nicht sichtbar ;
der Anteil an in den Austrittsgasen vorhandenen Feststoffen war unter 0, 001 g/ms.