DE102011001857A1

DE102011001857A1 - Verfahren zur Filterung und Filteranordnung

Info

Publication number: DE102011001857A1
Application number: DE102011001857A
Authority: DE
Inventors: Behzad Sahabi; Bernhard Straub
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-10-11
Also published as: DE202012101251U1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Filtervorrichtung zur Filterung fluiden Trägermaterials vorgestellt. Bei dem Verfahren wird aus dem Trägermaterial mittels eines in einem Filtergehäuse (4, 5) angeordneten mineralischen Filterelements mindestens ein vorzugsweise kohlenwasserstoffhaltiges Belastungsmaterial herausgefiltert und das Filterelement zu Reinigungszwecken mit Mikrowellen bestrahlt. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die Mikrowellenbestrahlung derart erfolgt, dass zumindest ein Teil des vom Filterelement aufgenommenen Belastungsmaterials zu einem flüchtigen Abdampfmaterial wird und das Abdampfmaterial abgezogen wird. Das Abdampfmaterial kann dabei einem Plasmabrenner (11, 12) zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterung fluiden Trägermaterials, bei dem aus dem Trägermaterial mittels eines in einem Filtergehäuse angeordneten mineralischen Filterelements mindestens ein Belastungsmaterial herausgefiltert wird und das Filterelement zu Reinigungszwecken mit Mikrowellen bestrahlt wird, sowie eine Filtervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2007 025 264 A1 bekannt, in der es offenbart ist, ein zu reinigendes Gut, wie z. B. Geschirr, aber auch Luftfilter, insbesondere Abluftfilter, mit Mikrowellen zu beaufschlagen. Durch die Mikrowellen sollen anhaftende Verschmutzungen angelöst, gelöst oder entfernt werden, wobei die Mikrowellenbehandlung im Wesentlichen als Vorbehandlung vor einem eigentlichen Spülvorgang oder weiterem Reinigungsschritt offenbart ist.
Aus diesem Stand der Technik wird eine weitere Behandlung des vom Filtermaterial durch die Mikrowellen gelösten Schmutzes nicht dargestellt, für den Fall, dass die Mikrowellen nicht lediglich als Vorbehandlungsschritt angewendet wird.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine Verwertung des aus dem Filterelement entfernten Belastungsmaterials oder eines Produkts daraus erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer Filtervorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Mikrowellenbehandlung kann sich ein Wechsel oder eine gesonderte Reinigung des Filterelements erübrigen, jedenfalls können Reinigungsvorgänge in Bezug auf das Filterelement verringert werden. Unter mineralischen Filterelementen werden für die hier betroffene Erfindung insbesondere Filter für die Abluftreinigung, für die Wasserreinigung, die Abwasserreinigung, Filter für brennbare Stäube, Dieselrußfilter oder keramische Membranen von Ultrafiltrationsanlagen verstanden. Ein Filterelement kann dabei aus mehreren Filterunterelementen bestehen, die sich aus unterschiedlichen Filtermaterialien zusammensetzen können. Der Einsatz der Mikrowellenbestrahlung kann auch als Ersatz für TNV-Systeme (thermische Nachverbrennung) eingesetzt werden.
Es ist insbesondere effizient, für das zu filternde Trägermaterial mindestens zwei getrennte Führungskanäle vorzusehen, die jeweils ein Filtergehäuse mit Filterelement umfassen. Findet in einem der Führungskanäle eine Reinigung des Filterelements statt, kann das Trägermaterial über einen oder mehrere andere Führungskanäle geführt werden.
Wenn das Belastungsmaterial kohlenwasserstoffhaltig ist, kann zumindest ein Teil des Abdampfmaterials in besonders vorteilhafter Weise weiterverwertet werden.
Das Belastungsmaterial wird durch die Mikrowellenbeaufschlagung zumindest zum Teil flüchtig und gegebenenfalls auch gecrackt. Das flüchtige gecrackte oder ungecrackte Material wird als Abdampfmaterial bezeichnet. Das abgezogene Abdampfmaterial kann vorteilhaft einem Plasmabrenner zugeführt und dort zu einem Synthesegas reformiert werden. Sofern erforderlich kann das Synthesegas einer Gaswäsche, z. B. zum Entfernen von ungewünschten Bestandteilen, wie Schwefel oder Chlor, unterzogen werden.
Das Synthesegas kann anschließend zur Energieerzeugung genutzt werden, z. B. durch eine nachgeordnete Brennkammer oder einen Motor. Die erzeuge Energie kann insbesondere auch zum Betrieb der Filtervorrichtung eingesetzt werden.
Für den Betrieb der Filtervorrichtung nicht benötigtes Synthesegas kann – z. B. nach Verdichtung – aufgefangen und anderweitig genutzt werden.
Im Falle einer Filtervorrichtung für Abluft, bei der die Abluft durch Setzung zu einem Filtern von etwa 1 kg Öl pro Stunde führt, kann im Dauerbetrieb eine jährliche nutzbare Brennstoffmenge von etwa 8,5 Tonnen erreicht werden.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, für die Mikrowellenquelle eine Steuerung vorzusehen, mit der die Leistung und/oder die Frequenz der Mikrowellenquelle an die Art und die Konzentration eines von den Filterelementen aufgefangenen Belastungsmaterials angepasst werden kann.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Schemas dargestellt.
Ein Trägermaterial, z. B. mit kohlenwasserstoffhaltigem Belastungsmaterial, z. B. in Dampfform oder in Form eines Aerosols, belastete industrielle Abluft wird über einen Abluftverteiler 1 auf zwei Führungskanäle 2 und 3 verteilt. In jedem Führungskanal 2 bzw. 3 ist ein Filtergehäuse 4 bzw. 5 angeordnet, das jeweils ein hier nicht gesondert dargestelltes, geeignetes Filterelement, z. B. ein mineralisches Filterbett, aufweist. Eine Mikrowellenquelle 6, umfassend einen Mikrowellengenerator 7 und einen Mikrowellensender 8, ist vorgesehen, die in den Filtergehäusen 4 und 5 angeordneten Filterelemente mit Mikrowellen zu beaufschlagen.
Die Führungskanäle 2 und 3 können verschlossen werden. Wird zum Beispiel für das Filtergehäuse 4 zur Reinigung des darin befindlichen Filterelements eine Beaufschlagung mit Mikrowellen vorgesehen, wird der Führungskanal 2 geschlossen und die Abluft kann über den Führungskanal 3 geleitet werden. Umgekehrt wird der Führungskanal 3 geschlossen und der Führungskanal 2 ist geöffnet, wenn das Filterelement des Filtergehäuses 5 mit den Mikrowellen beaufschlagt und gereinigt wird.
Die Mikrowellenbeaufschlagung bewirkt, dass das kohlenwasserstoffhaltige Belastungsmaterial verflüchtigt und/oder in flüchtige Bestandteile gecrackt wird. Das flüchtige Belastungsmaterial bzw. das gecrackte Material wird im Folgenden Abdampfmaterial genannt. Das Abdampfmaterial wird über eine Auffanganordnung und ihr angeschlossene Abdampfleitungen 9 bzw. 10 einem Plasmareaktor 11 zugeführt.
Die gefilterte Abluft wird durch einen oder mehrere von der Auffanganordnung getrennte und in der Figur nicht dargestellte Ausgänge in die Umgebung abgeleitet.
In einem Plasmareaktor, der von einem Plasmagenerator 11 gespeist wird, wird das Abdampfmaterial in einer Plasmaflamme zu Synthesegas reformiert.
Das Synthesegas wird anschließend in einer Gaswäschestelle 13 einer Gaswäsche unterzogen und hiernach in einem Gasverdichter 14 verdichtet. Über einen Gasmotor 15 kann dann ein Generator 16 zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Die erzeugte Energie kann dann zumindest zum Teil für den Betrieb der Filtervorrichtung genutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Abluftverteiler
2: Führungskanal
3: Führungskanal
4: Filtergehäuse
5: Filtergehäuse
6: Mikrowellenquelle
7: Mikrowellengenerator
8: Mikrowellensender
9: Abdampfkanal
10: Abdampfkanal
11: Plasmareaktor
12: Plasmagenerator
13: Gaswäschestelle
14: Gasverdichter
15: Gasmotor
16: Generator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007025264 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Filterung fluiden Trägermaterials, bei dem a) aus dem Trägermaterial mittels eines in einem Filtergehäuse (4, 5) angeordneten mineralischen Filterelements mindestens ein Belastungsmaterial herausgefiltert wird und b) das Filterelement zu Reinigungszwecken mit Mikrowellen bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass c) die Mikrowellenbestrahlung derart erfolgt, dass zumindest ein Teil des vom Filterelement aufgenommenen Belastungsmaterials zu einem flüchtigen Abdampfmaterial wird und c) das Abdampfmaterial abgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Belastungsmaterial kohlenwasserstoffhaltig ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial über einen Trägermaterialverteiler (1) geführt wird, an dem mindestens zwei Filtergehäuse (4, 5) parallel angeschlossen sind, wobei die Trägermaterialzufuhr zu mindestens einem der Filtergehäuse (4, 5) unterbrochen und das Trägermaterial Abdampfmaterial über das oder mindestens eines der nicht mit Mikrowellen beaufschlagte(n) Filtergehäuse (4, 5) geführt wird, sobald das in diesem mindestens einen Filtergehäuse (4, 5) angeordnete Filterelement mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mindestens einem der Filtergehäuse (4, 5) abgeleitete Abdampfmaterial einem Plasmabrenner (11) zugeführt und dort zu einem Synthesegas reformiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas einer Gaswäsche unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas verdichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Synthesegas zur Energiegewinnung genutzt und die gewonnene Energie zumindest zum Teil dem Prozess zur Abluftreinigung zugeführt oder anderweitig genutzt wird.
Filtervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend mindestens einen ein Filtergehäuse (4, 5) mit einem mineralischen Filterelement aufweisenden Führungskanal (2, 3), am mindestens einen Filtergehäuse (5, 5) mindestens eine zur Mikrowellenbestrahlung des Filterelements vorgesehene Mikrowellenquelle (6) sowie eine Auffanganordnung (9, 10) zum Auffangen von in dem mindestens einen Filtergehäuse (4, 5) durch Mikrowellenbestrahlung entstehendem flüchtigem Abdampfmaterial.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mindestens zwei parallel an einen Trägermaterialverteiler (1) angeschlossene, jeweils einen der Filtergehäuse (4, 5) mit Filterelement aufweisende Führungskanäle (2, 3), wobei jedes Filterelement mit Mikrowellen bestrahlbar ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle (2, 3) jeweils gegen den weiteren Zustrom von Trägermaterial verschließbar sind.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffanganordnung (9, 10) ein Plasmabrenner (11) zur Umwandlung kohlenwasserstoffhaltigen Abdampfmaterials in ein Synthesegas nachgeordnet ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen dem Plasmabrenner (11) nachgeordneten Brenner, in dem das Synthesegas zur Verwertung der darin enthaltenen Energie verbrennbar ist.
Filtervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Gaswäscher (13), der zur Beseitigung in einem von dem Brenner erzeugten Abgasstrom enthaltene Bestandteile, wie Schwefel oder Chlor, geeignet ist.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch eine Steuerung, die eine Anpassung der Leistung und/oder der Frequenz wenigstens eines der vorgesehenen Mikrowellenquellen auf die Art und die Konzentration eines von den Filterelementen aufgefangenen Belastungsmaterials erlaubt.