CH192843A - Verfahren zur Ausscheidung von Schwebeteilchen aus gas- oder dampfförmigen Medien. - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Ausscheidung von Schwebeteilchen aus gas- oder     dampfförmigen    Medien,         Die        Erfindung        bezieht    sieh     auf        ein    Ver  fahren     zum        Ausscheiden    von     Schwebeteilchen          (Arosolen)    aller     Art    aus     gas-    oder dampfför  migen Medien, z. B.     Gasen,        Nebeln    oder  Dämpfen.  



  Die     Ausscheidung    von     Schwebeteilchen          aus    gas- oder     dampfförmigen,    Medien     bezw.     die     Reinigung    von     mit        Fremdkärpern    belade  nen     Gasen        erfolgte        bisher        entweder        auf    che  mischem Wege     mittels        Absorption,    auf       mechanischem    Wege     mittels    Filter     und     Zyklone,

   oder auf     elektrischem    Wege durch  die     bekannten    Elektrofilter.     Bei    den chemi  schen Verfahren     mussi    der zu     gewinnende     Stoff in den     meisten    Fällen zur     Trennung     vom     Absorptionsmittel        einem    neuen Prozess       unterworfen    werden,     was    eine     Erschwerung     des     Arbeitsganges        bedeutet.    Den     mechani-          schen;

      Verfahren     haftet,der        Nachteil    an,     @dass          keine        vollkommene        Ausscheidung    der     Fremd-          körper,    insbesondere der     kleinsten        Teilchen,     erzielt werden kann.

   Beiden     Elektrofiltern            erreicht    man zwar     eine        hochgradige    Aus  scheidung, jedoch benötigen     .diese    Anlagen  sehr hohe elektrische Feldstärken und     sind     daher     teuer        in        Anschaffung        und    Unterhal  tung.  



  Es     wurde    nun     gefunden,    dass nicht nur       eine        praktisch        vollkommene,        sondern    auch  eine     überaus        schnelle        Ausscheidung    von       festen.    oder     flüssigen        .Schwebeteilchen        (Äro-          solen)    aus     gas-    oder dampfförmigen     Medien     erreicht werden kann, wenn das mit den       Schwebeteilchen,

      beladene     Medium        in    kon  tinuierlichem Strom durch einen     Abschei-          dungsraumgeführt    und darin zu     intensiven     kurzwelligen     Schallschwingungen        angeregt          wird.    Der     Vorteil    des neuen     Verfahrens    be  steht darin,

       da3        die        Schwingungen        mit        ver-          hältnismässig        geringen        Hilfsmitteln        erzeugt     werden     können,    so dass die Anlage nur       geringe    Anschaffungskosten     eafordert,        und     dass     ferner    die     Ausscheidung    in     ,

  ganz        kurzer          Zeit    -     in    wenigen     Sekunden,    - beendet     ist.         Vor allen Dingen     gelingt    auch die Ausschei  dung von solchen     festen,    oder     flüssigen     Schwebeteilchen,     wie    sie in     Gasen    der chemi  schen,     Industrie    vorkommen und die einer       Niederschlagung        den.        grössten:        Widerstand     entgegensetzen.

   Die     Abscheidung    solcher  Teilchen aus ihrem     Träger    war bisher oft  nur in sehr     umständlicher    Weise möglich,  oder nahm geraume Zeit in     Anspruch.    So     ge-          lingt    z. B. bei     S03-Nebeln    beim     Kontaktver-          fahren,die        gewünschte        Absorption        in        Wassex     überhaupt nicht, sondern nur in konzentrier  ter Schwefelsäure.  



  Die     Wirkungsweise,des    neuen Verfahrens  kann etwa dahingehend erklärt werden,     dass     die     .Schwi%-ungsenergie    in den mit Nebel,  Rauch oder .Staub beladenen Medien eine       Koagulation        ,d-er        Ärosole    und als Folge davon  eine     schnelle        Sedimentation    der festen     oder     flüssigen     Schwebeteilchen        bewirkt.     



  Zweckmässig werden die     Schwingungen     unter Benutzung !des     Magnetostriktionseffek-          tes    oder ,des     piezoelektrischen    Effektes er  zeugt, da auf diese Weise sehr günstig wir  kende kurzwellige und     intensive        Schall-          schwingungen    erzeugt werden     können.    Es  können     jedoch    mit gutem Erfolg auch andere,       insbesondere        mechanische        Einrichtungen    zur  Erzeugung der Schallschwingungen     benutzt     werden,

       wobei    Schallfrequenzen von mehr als       30,00    Per/sec     (Hertz)        besonders:    gute     Ergeb-          nisse    liefern.  



       Es        wurde    ferner gefunden, dass die ab  scheidende     Wirkung    auf das indem     Absehei-          dungsraum    zu     Schwingungen    angeregte Me  dium in     ganz        erhebliehiem    Masse dadurch er  höht     werden    kann,     dassi    der     Abscheidungs-          raum    in     Resonanz    mit den ,dem Medium     auf-          gedrückten        Schwingungen    gebracht wird.

   Die       Abstimmung    auf     Resonanz    kann in an sich       bekannter        Weise    durch Verlängerung     oder          Verkürzung    des     Schallweges    erfolgen, so     dass     sich     stehende    Wellen ausbilden.  



  Bei     einer        weiteren        Ausführungsform    des       Verfahrens        werden    die     kurzwelligen        .Schall-          schwingungen    in einem     einseitig    offenen, von  dem Medium     kontinuierlich    durchströmten       A.bscheidungsraum,    wie z.

   B. einem     Kamin       oder Rohr     erzeugt,    wobei in diesem Falle die  Energiequelle     vorteilhaft    auf der Sohle des       Kaminei    oder an einem     Ende        des        Rohres    an  geordnet     ist.    Besonders     günstige    Wirkungen  erzielt man auch hier,     wenn        die    aufgedrückte  Schwingung     derEnergiequelle        mit    der     E2,gen-          schwingung    der den,

       Kamin    oder das Rohr  erfüllenden Gassäule in Resonanz gebracht  wird.  



  Es hat sich nun     gezeigt,    dass die restlose  Ausfällung der     Schwebeteilchen    in einigen  Fällen, insbesondere     wenn.        eine        höchstgradige          Abscheidung    gewünscht     wird,    nicht im aus  reichenden Masse     gelingt.        Insbesondere    koagu  lieren die     Schwebeteilchen    vielfach nicht zu  100 %, so     !dass;    ein Restnebel indem tragenden  Medium     übrig    bleibt, welcher nicht ohne be  sondere     Massnahmen;

          ausgeschieden    werden  kann.  



  In     wenigen    andern Fällen neigt das     Äro-          sol    in     seiner        Gesamtheit        nicht    zur Koagula  tion, so     dass-    die Ausscheidung     durch    die       Schallbeeinflussung    nicht     mehr        in    der ge  wünschten Schnelligkeit vor sich geht.  



  Der Fall, dass. das     Ärosol        nicht    mehr zu       100%        koaguliert,        tritt        dann    ein,     wenn    die  Konzentration des     Äro        ols    zu gering ist.

         Diese        Tatsache    ist gerade bei     solchen        Äroso-          len        wesentlich,    die noch bei sehr     geringer          Konzentration        eine        schädliche        Wirkung    auf  ihre Umgebung     ausüben,    sei     es,    dass sie auf       anorganische    Stoffe oder auf pflanzliche  oder     tierische    Organismen nachteilig einwir  ken.

   Zu diesen     Ärosolen        gehören        unter    an  derem     Industrienebel    und Staube, wie z. B.       Schwermetallsstaube,        Phosphortriogydnebel     und andere bei speziellen Verfahren entste  hende     Ärosole    oder auch von einer     unmittel-          baren    Reiz-     und        Giftwirkung        begleiteter     Nebel, wie     Monophenylarsindichlorid,        Diphe-          nylarsinclilorid,

          Chlorazetephenon    usw. Fer  ner     einige        Kontaktgifte,    wie z. B. die bei -der       Sulfitrösterei        entstehenden        Arsenikstaube,     durch welche die in der     Industrie    zur     Ver-          wendung        ,gelangenden    Kontaktstoffe auch  dann schon     angegriffen    werden,     wenn        sich     diese giftigen Nebel in     ;

  geringster    Konzentra  tion     vorfinden.         Die     Koagulation        der        Ärosole    mittels  Schallschwingungen     wird    weiterhin durch  deren spezifische Oberflächenbeschaffenheit  beeinflusst, wie d     as    z. B. der Fall     ist    bei eini  gen trockenen Stauben, wie Kohlenstaub,       Gesteinsstaub,        Metallstaub    und wenn auch  nur in     geringem        Masse    beiden beim Kontakt  verfahren entstehenden     :S03-Nebeln.     



  Die     Koagulation        von        Arosolen    .durch  Schall, bei denen     einer    oder auch alle der  oben genannten     ungünstigen    Fälle zutrifft,  kann dadurch     gefördert    werden, dass, den zu       behandelnden        Ärosolen        besonders    leicht       koagulierende    fremde     Ärosole    oder Fremd  nebel,     vorzugsweise    Wasser, zugesetzt wer  den.  



       Dieser        Zusatz        eines    fremden     Ärosols     wirkt in der Weise,     dass.    die zu     entfernenden          Arosole    mit denen des     Fremdnebels    infolge  der     Schalleinwirkung        aggregiert        werden!    und  miteinander     koagulieren.    Dadurch wird in  erster     Linie    eine restlose     Ausscheidung    der       Schwebeteilchen,

      und in     zweiter        Linie    eine       Beschleunigung        des        Ausscheidungsvorganges          bewirkt.     



  Anstatt     die    fremden     Stoffe    in     Ärosolform     zuzuführen,     kann    man auch diese Fremdstoffe  in noch nicht     dispergierter    Form auf den       Boden        des    Schallrohres oder an anderer gün  stiger Stelle     aufbringen.    Nach neueren     wis-          senschaftlichen        Erfahrungen    wird nämlich  der     flüssige    Stoff unter der     Einwirkung    der       Schallenergie        an        den     

  der in dem     :Schallrohr    sich bildenden     stehen-          den    Wellen     hochgerissen    und zum     Teil    grob       dispergiert.        Diese        dispergierte    Fremdsub  stanz wirkt als Fremdnebel     im    obigen     Sinne.     Die an den     Schwingungsbäuchen    'hochsprit  zende     Substanz        begünstigt    dann auch gleich  zeitig die     Entfernung    -der     koagulierten        Par-       <RTI  

   ID="0003.0077">   tikel,    indem sie die     Schwebeteilchen:        in    sich  aufnimmt. Wird     nun    der fremde zugesetzte  Stoff (vorzugsweise Wasser)     in    kontinuier  lichem Strom     duroh    das Schallrohr     geführt,     so     bewirkt    er gleichzeitig die     mechanische          Abführung    der     Niedersohlagsprodukte.        In.     vielen Fällen ist     es    ferner     vorteilhaft,

      als       Fremdsubstanz    einen     flüssigen        Stoff    zuzu-    setzen, der für die     Sedimentatnonsprodukte          ein    Lösungsmittel darstellt.  



  Eine     geeignete        Vorrichtung    zur     Durch-          führung    des     Verfahrens    gemäss der Erfin  dung     besteht    im     Prinzip        aus    einem     zylindri-          schen:        Behälter    mit     mindestens    einem Ab  scheidungsraum,     wobei    am einen Ende des       Abseheidungsraumes    sich     die    schwingungs  liefernde Energiequelle, wie z.

   B. ein     Magneto-          striktionsstab    oder eine Quarzplatte, befin  det,     während.    das andere Ende des     Abschei-          dungsraumes    so verschlossen ist, beispiels  weise durch einen beweglichen Kolben, dass  im     Abscheidungsraum        akustische        Resonanz     herrscht,

       und    das     mit    den     Schwebeteilchen     beladene Medium in der Nähe der beiden  Enden des     Abscheidungsraumes    zu- und ab  geführt     wird.        Die        Niederschlagsprodukte     können ebenfalls in     bekannter        Weise    auf       mechanischem    Wege in     kontinuierlichem          Arbeitsgang        entfernt    werden.  



  In     vorteilhafter        Weise    können     insbeson-          dere    bei     Verwendung        eines        Magnetastrik-          tionsstabes    als     Energiequelle    für die     Schwin-          gungen    beide Seiten des Stabes     zur        Anregung     der     Schwingungen    ausgenutzt     werden,

      wenn       dieser    in -der     Mitte        fest        eingespannt        wird    und  die mit     kolbenförmigen;        Verbreiterungen    ver  sehenen Enden in     beiderseitig    angeord  nete     Ausscheidungsräume        hineinragen.        Eine     gleiche doppelt wirkende Anordnung lässt  sich auch bei andern Schallquellen durch  führen.  



  Die     beiliegende        Zeichnung    veranschaulicht       schematisch    ein     Ausführungsbeispiel        einer     Vorrichtung     zur        Durchführung    einer bei  spielsweisen     Ausführungsform.    des Verfah  rens.  



  Es bedeutet a     ein.        .beiderseitig    offenes  Schallrohr, welches an der     einen        :Seite    durch  das     kolbenförmig    verdickte Ende     b        des          Magnetostriktionsstabes    c und an der andern  Seite durch den beweglichen Kolben d     ver-          schlossen        ist.        An    der Oberseite des     beispiels-          weise        horizontal    liegenden     Schallrohres,

      ist  eine Öffnung e für     die    Zufuhr des     gas-    oder       dampfförmigen        Mediums    und eine     öffnung    f      für die     Ableitung    des von     Schwebeteilchen          befreiten        Mediums    vorgesehen.

   An der Un  terseite     tritt    bei g     Wasser    oder eine andere  geeignete     Flüseigkeit    in das Schallrohr ein,       durchfliesst        dieses    Rohr im     Gleichstrom    mit  dem zu     reinigenden    Medium,

       wobei    unter der       Einwirkung    der     Schwingungsenergie    die  Flüssigkeit<I>h</I> an den Stellen<I>i</I>     hochgerissen     und zum Teil     disp.ergiert        wird.    Die     mit    den  niedergeschlagenen Schwebeteilchen beladene  Flüssigkeit verlässt bei     k    das     Abscheidungs-          rohr.     



  Im     Betriebe    wird der     Magnetostriktions-          stab    c     entweder        unmittelbar    durch eine Spule       l    oder     mittelbar    durch ein sekundäres Magnet  feld     erregt,        so,dass    .er     die    unter dem     -,

  #iagneto-          striktionseffekt        bekannt        gewordenen        Schwin-          gungen    in     Richtung    der     Längsachse    aus  führt.

   Diese     Schwingungen    werden     @durch     den Kolben b auf die im     Abscheidungsraum     befindliche Säule d     es        ,gas-    oder     dampfförmi-          gen        Mediums        übertragen    und diese ebenfalls  zu     gleichartigen        Schwingungen    angeregt.

   Zur       Herstellung    der     Resonanz    zwischen aufge  drüokten und den     Eigenschwingungen    der       genannten        Säule,        @d.    h.

       also    zur Erzeugung       soggenannter    stehender Wellen     in        diesem        Raum     wird durch Verschieben des dem     Magmeto-          striktionsstab    gegenüberliegenden     Kolbens    d       die        Säule        des        gas-        oder          Mediums    in entsprechender     Weise        abge-          stimmt.    Diese     Abstimmung     <RTI  

   ID="0004.0075">   ist    dann für das  selbe     Medium        ein    für allemal gültig. An  Stelle     des    beweglichen     Kolbens    kann bei be  kannter Wellenlänge auch von vornherein ein  fester Abschluss so angebracht werden,     dass          im    Rohr     akustische        Resonanz    herrscht.

       An-          statt    nur mit d     em        Kopfende        in    das Rohr     a     hineinzuragen, kann der     Stab    auch ganz in  dem Rohr a an     beliebiger    Stelle angeordnet  sein;

       insbesondere    kann auch ein solcher  Stab, der in der     Mitte        eingespannt    ist,     mit     seinen beiden     Kolbenflächen    b,     b1    die zwei  Säulen des     gas-        oderdampfförmigen    Mediums  in     beiderseits        des,Stabes        vorgesehenen        Abtei-          lungen        des        Rohres        a    zu     Schwingungen    an  regen,

   wodurch     eine        gute        Ausnutzung    des       Schwingungserzeugers    erreicht wird.     In   <B>ähn-</B>         licher        Weise        kann    auch mit andern     Schwin-          gungserzeugern,        wie    z. B.     Quarzkristallen,     eine     doppelte        Ausnutzung    erzielt werden.  



  In einer     vereinfachten        Ausführungsfoxm     des beschriebenen Beispiels kann     unter    Weg  fall der     Zuführungsleitungen    e und     f    das mit  Schwebeteilchen beladene Medium seitlich an  den     Kolbenkörpern    vorbei oder ,durch in     die-          sein        Kolbenkörper    vorgesehene     Bohrungen    in  den     Absorptionsraumhinein-    und     in.    gleicher  Weise wieder     herausgeführt    werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Ausscheidung von,Schwebe- teilchen aus ,gas- oder,dampffö.rmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Schwebeteilchen beladene Medium in konti nuierlichem Strom @durch einen Abschei- dungsraum geführt und darin zu intensiven kurzwelligen Schallschwingungen angeregt wird.

   <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da ,durch ,gekennzeichnet, dass das gas- oder dampfförmige Medium mittels ,eines Magnetostriktionsstabes in Schallschwin gungen von einer Frequenz von mehr als 3,000 Perioden pro Sekunde versetzt wird. 2..

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das gas- oder dampfförmige Medium mittels. eines Piezokristalles in Schallschwingungen von einer Frequenz von mehr als 3000 Perioden; pro Sekunde versetzt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das gas- oder dampfförmige Medium mittels einer mechanisch -wirkenden Einrichtung in Schallschwingungen von einer Frequenz von mehr als<B>3000</B> Perioden pro Sekunde versetzt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet. dass der Abschei- dungsraum auf Resonanz mit den, dem Medium aufgedrüekten Schwingungen abgestimmt .ist. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die @Schwin- gungen in einem einseitig offenen,

   von dem Medium kontinuierlich durchström ten Abscheidungsraum erzeugt werden. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass dem mit den Schwebeteilchen beladenen Medium Frem-dü.rosole zugesetzt werden. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass -durch einen Teil des Abschei- dungsraum:querschnittes, in welchem un ter der Einwirkung der Schwingungs energie die Koagulation vor sich geht, ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom geleitet wird, welcher unter der Einwir- kung der Schallenergie in den Schwin- gungsbäuchen hochgerissen und grob dispergiert wird-,

   wobei diese Flüssigkeit als Fremdnebel wirkt und gleichzeitig die niedergeschlagenen Schwebeteilchen in sich aufnimmt und abführt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit Verwendung findet, die gleichzeitig für ,die niedergeschlagenen Schwebeteilchen ein Lösungsmittel d arstellt. PATENTANSPRUCH II:

   Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich net durch einen zylindrischen Behälter mit mindestens einem Abscheidungsraum,wobei am einen Ende des Abscheidungsraumessich die schwingungsliefernde Energiequelle be findet, während das andere Ende des Ab scheidungsraumes so verschlossen ist, dass im Abscheidungsraum akustische Resonanz herrscht,

   und das mit den Schwebeteilchen beladene Medium in der Nähe der beiden Enden -des Abscheidungsraumes zu- und ab geführt wird. UNTERANSPRüCHE: 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch einen zylindrischen Behälter,

   an dessen einem Längsende sich die schwingungsliefernde Energie quelle befindet und welcher auf dem gegenüberliegenden Längsende so ver schlossen ist, @dass im Behälter akustische Resonanz herrscht,

   wobei .das mit den Schwebeteilchen beladene Medium in der Nähe der beiden Enden des Behälters zu- und abgeführt wird. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass, der Behälter am einen Längs ende durch eine feste Platte geschlossen ist. 11.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 9, dadurch ,gekennzeich net, @dass der Behälter am einen Längs- endedurch einen beweglichen Kolben ge schlossen ist. 12.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II"da- ,durch gekennzeichnet,,dass zu beiden Sei ten eines in der Mitte des Behälters ein- gespannten Schwingungserzeugers je ein mit dem Schwingungserzeuger in Ver bindung stehender Abscheidungsraum angeordnet ist. 13.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruoh 12, dadurch gekennzeich net, dass. als;

   Schwingungserzeuger ein an ;den Enden mit kolbenförmigen Verbrei terungen versehener Magnetostriktions- stab dienst. 14. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass, als. Schwingungserzeuger eine Quarzplatte dient.