DE1419246C - Verfahren zur Entfernung von feinen Teilchen aus Gasen oder Dampfen - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent betrifft ein Faserfilter, wobei der teilchen als einzelne, unabhängige Tröpfchen vorliegen,

Durchmesser der Fasern innerhalb eines Bereiches von nach Patent 1 207 344, wobei das Verfahren dadurch

5 bis 50 μ liegt, zur Entfernung von Schwefelsäure- gekennzeichnet ist, daß das Filter mit einer Flüssigkeit

nebeln mit einer Teilchengröße von weniger als 5 μ, besprüht wird.

mit dem Kennzeichen, daß das mit einem Silkon 5 In der deutschen Patentschrift 549 340 ist bereits überzogene Faserfilter eine Dichte von 0,16 aufweist die Entfernung von Schwefeltrioxydnebeln unter An- und aus solchen Fasern besteht, auf denen die auf- wendung eines Mineralfilters beschrieben, wobei das gefangenen Nebelteilchen als einzelne unabhängige Mineralfilter während des Betriebs mit Wasser beTröpfchen vorliegen. sprüht wird, um den Schwefeltrioxydnebel zu be-

Wie in diesem Hauptpatent angegeben wird, zeigt io feuchten und um hierdurch zu erwirken, daß der eine eingehende mikroskopische Untersuchung, daß, Nebel an dem Filter haftet. Gemäß der deutschen wenn einen feinen Nebel enthaltende Gase bzw. Patentschrift 854 497 werden Nebel aus Gasen oder Dämpfe durch ein Faserfilter geschickt werden, das Dämpfen unter Verwendung eines keramischen Filters aus irgendeinem der bisher für diesen Zweck ver- entfernt, welches ebenfalls mit Wasser besprüht wird, wendeten Materialien hergestellt ist, z. B. Schlacken- 15 Auch hier wird durch die Besprühung des Filters mit wolle, Baumwolle oder Glaswolle, wobei der Durch- Wasser die Wirksamkeit des Filters erhöht,
messer der Fasern des Filters in bezug auf die Größe Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verder Nebeltröpfchen so gewählt ist, daß sie erwartungs- wendeten Filter haben eine hohe Reinigungswirkung, gemäß den Nebel auffangen können, die aufgefangenen so daß ein Besprühen mit einer Flüssigkeit zur ErTröpfchen die Fasern benetzen und einen Flüssigkeits- 20 höhung der Reinigungskraft nicht nötig ist. Das film auf ihnen bilden. Dieser Film ist nicht gleich- Besprühen mit einer Flüssigkeit gemäß der vormäßig dick, und auf den ersten Blick scheint es sogar, liegenden Erfindung dient in erster Linie dazu, auf daß auf den Fasern einzelne Tröpfchen aufrecht- das Faserfilter aggressiv wirkende Stoffe von den erhalten werden. Jedoch zeigt eine eingehendere Fasern abzuspülen.

Untersuchung, daß die Tröpfchen nicht voneinander 35 Gemäß der Erfindung wird eine solche Flüssigkeit getrennt sind und unabhängig vorliegen, sondern daß verwendet, die die Teilchen physikalisch lösen, emulein praktisch ununterbrochener Flüssigkeitsfilm die gieren, dispergieren oder mit ihnen eine feine Suspen-Fasern umgibt, der sich von einem Tröpfchen zum sion, z. B. eine kolloidale Suspension, zu bilden vermag nächsten erstreckt. oder sich mit den Teilchen chemisch umsetzt, wodurch

Demgegenüber wurde bei einer anderen Fasertype, 30 sie gelöst, emulgiert oder dispergiert werden. Die die zweckmäßigerweise als »nichtbenetzbare« Fasern Flüssigkeit kann auch ein Emulgier- oder Dispergierbezeichnet werden, eine außergewöhnliche und sehr mittel oder ein Mittel enthalten, das eine kolloidale überraschende Erhöhung der Filtrierwirkung beob- Suspension der Teilchen erzeugt. Wasser wird beachtet. Dieses sind Fasern, auf denen der Nebel in vorzugt.

einzelnen, unabhängigen Tröpfchen abgelagert wird, 35 Die erfindungsgemäßen besprühten Filter sind zur

die nicht (wie im Falle der bisher angewandten »be- Entfernung von flüssigen Teilchen geeignet. Die in dem

netzbaren« Fasern) durch einen überbrückenden Hauptpatent beschriebenen Faserfilter haben, obwohl

Flüssigkeitsfilm verbunden sind. Eine derartige tropfen- sie zur Entfernung feiner Nebel außerordentlich gut

weise Ablagerung des Nebels tritt bei den vorstehend geeignet sind, den Nachteil, daß sie leicht durch stark

erwähnten benetzbaren Fasern nicht ein. 40 korrodierende, nebelhaltige Gase bzw. Dämpfe an-

Es wurde weiterhin dargelegt, daß das Problem gegriffen werden. So wird ein Faserfilter, das aus Glasder Herstellung eines geeigneten Faserfilters nicht, fasern mit einer Silikönoberfläche besteht, im Laufe wie man annehmen könnte, einfach dadurch gelöst der Zeit durch ein Gas angegriffen, das eine große wird, daß eine hydrophobe oder wasserabweisende Menge Teilchen aus konzentrierter Schwefelsäure Faser angewandt wird. Es wurde beispielsweise ge- 45 enthält. Hierdurch wird die Wahl und Verwendungsfunden, daß mit Silicon behandelte Glaswolle und möglichkeit der in den genannten Patentschriften Polyäthylenterephthalatfasern außergewöhnlich wirk- beschriebenen Filter beschränkt. Demgegenüber wird same Faserfilter ergeben, während andere Stoffe, wie erfindungsgemäß durch Besprühen der Faserfilter ihre nichtbehandelte Glaswolle, Nylonstapelfaser, Poly- Anwendungsmöglichkeit verbessert, da bei fortlaufenvinylchloridfaser und Schlackenwolle, als Filter für 50 dem Besprühen der Filter diese weniger der chemischen feine Nebel nicht wirksam sind. Obwohl Polyvinyl- Einwirkung unterliegen, weil die reaktiven Teilchen chloridfaser von allen erwähnten Fasern die wasser- in der Flüssigkeit im Filterkörper verdünnt werden, abstoßendste ist (wie eine Messung der Hauptkontakt- Weiterhin ist die vorliegende Erfindung besonders winkel zwischen den Fasern und lO°/o'ger Schwefel- auch zur Entfernung von festen Teilchen, wie z. B. säure zeigt), ist es dennoch als Filtermedium nicht sehr 55 Natriumoxydrauch, geeignet. Wenn beispielsweise in wirksam. , Zellen zur Elektrolyse von geschmolzenen Gemischen

Es wurde nunmehr gefunden, daß die Verwendung aus Natriumchlorid und Kalziumchlorid Diaphragmen

der Faserfilter gemäß dem Hauptpatent verbessert ersetzt werden, wird ein Rauch freigesetzt, der feine

werden kann, wenn man das Filter während des Teilchen aus Natriumoxyd und etwas Kalziumchlorid,

Betriebs mit einer Flüssigkeit, zweckmäßig mit Wasser, 60 Natriumchlorid und Chlor enthält. Außerdem wird

besprüht. ein Rauch, der feine, fast vollständig aus Natriumoxyd

Somit betrifft die Erfindung also ein Verfahren zur bestehende Teilchen enthält, erhalten, wenn Natrium-

Eritfernung von feinen Teilchen aus Gasen oder rückstände in Abbrennbecken vernichtet werden.

Dämpfen, unter Verwendung eines Faserfilters, wobei Derartiger Rauch ist sehr schädlich, und es wurden

der Durchmesser der Fasern innerhalb eines Bereiches 65 zahlreiche Versuche unterncmmen, diesen Rauch

von 5 bis 50 μ liegt und die mit Silicon überzogenen wirksam zu entfernen. So wurde der Rauch durch ein

Fasern als Filter eine Dichte von 0,16 aufweisen und aus Schlackenwollefasern bestehendes Filter geschickt,

die Eigenschaft haben, daß die aufgefangenen Nebel- jedoch wurde gefunden, daß ein derartiges Filter

schnell durch angesammelte Feststoffe verstopft wird. Dieses Filter wurde ferner durch die geringen Mengen Chlor angegriffen, die im Rauch enthalten waren. Wenn man jedoch ein-»nichtbenetzbares« Faserfilter, zweckmäßiger eines aus Polyäthylenterephthalatfasern oder eines aus Glasfasern mit einer anhaftenden SiIikonoberfläche, verwendet, das fortlaufend mit Wasser besprüht wird, ist dieses Filter in jeder Hinsicht bei der Entfernung von Natriumoxydrauch zufriedenstellend. Weiterhin kann bei Verwendung derartiger Filter das Verfahren zur Entfernung der Teilchen unter verhältnismäßig geringem Druckabfall durchgeführt werden. Obwohl die erfindungsgemäßen Filter angewandt werden können, um sehr feine Flüssigkeitsund Feststoffteilchen von außergewöhnlich kleiner Teilchengröße, z. B. weniger als 5 μ, zu entfernen, kann man sie auch zur Entfernung von erheblich größeren Teilchen, von z. B. 25 μ und darüber, verwenden.

Die erfindungsgemäßen Filter müssen aus »nichtbenetzbaren« Fasern bestehen, und Beispiele für die verschiedenen Arten von besprühten Filtern, die angewandt werden können, sind Faserfilter, die aus Glasfasern mit einer anhaftenden Silikonoberfläche bestehen, und Filter, die aus Polyäthylenterephthalatfasern bestehen; eine andere brauchbare nichtbenetzbare Faser ist Polyacrylsäurenitrilfaser.

Vorzugsweise werden solche Filter verwendet, die bei ihrer Herstellung gepreßt und dabei so erhitzt werden, daß die in den Fasern vorliegenden Spannungen aufgehoben werden.

Die Faserfilter werden normalerweise zu einer Dichte von ungefähr 80 bis 160 kg/m³, vorzugsweise etwa 96 kg/m³, gepackt. Wenn das Verfahren zur Entfernung feiner Teilchen aus Gasen oder Dämpfen unter Verwendung solcher Filter durchgeführt wird, liegt der Druckabfall im Bereich von 7,5 bis 62,5 cm Wassersäule.

Gute Ergebnisse können jedoch mit einem Druckabfall von 7,5 bis 37,5 cm Wassersäule oder sogar darunter, z. B. von 7,5 bis 25 cm Wassersäule, erzielt werden.

Die auf die Glasfaseroberfläche aufgebrachten Silikone können allgemein als organische Siliciumverbindungen bezeichnet werden, die Pölysiloxangruppierungen enthalten. Diese können auf die Glasfasern in Form von Silikonölen oder Silikonharzen aufgebracht werden. Die Bezeichnung »Silikonöl« soll flüssige Produkte umfassen, die durch Hydrolyse und Kondensation eines im wesentlichen aus Dialkyldichlorsilanen bestehenden Zwischenproduktes erhalten werden. Es können ferner Silikonöle hergestellt werden, in denen Alkylgruppen durch Aryl- und Alkenylgruppen ersetzt sind. Silikonharze werden normalerweise durch Hydrolyse von Gemischen von Dialkyl- und/oder Diaryldichlorsilanen und Trialkylchlorsilanen hergestellt, Silikonharze können ferner aus Alkyldichlorsilanen erhalten werden. Obwohl das Wort »Harz« an sich einen festen bzw. halbfesten Zustand vermuten läßt, können Silikonharze auch flüssige Produkte sein, die nur dann fest werden, wenn man sie durch Erhitzen weiterer Kondensation unterwirft.

Ein besonderes Silikonöl, das zur Erzielung einer haftenden Oberfläche auf Glasfasern geeignet ist, besteht aus einem Produkt, welches durch teilweise Hydrolyse und Kondensation eines Methylchlorsilangemisches erhalten wird, das vorwiegend aus Dimethyldichlorsilan besteht, wobei das Produkt außer seinen Polysiloxangruppen noch 16 bis 27% an Silicium gebundenes Chlor enthält, d. h., daß die endständigen Gruppen des Polymerisats noch nicht hydrolysierte Methylchlorsilanreste enthalten. Solche Materialien sind im Handel zugänglich. Um eine haftende Oberfläche auf den Glasfasern mit diesem Silikon zu erzielen, werden die Fasern in eine 2%ige Lösung des Silikons in Trichloräthylen eingetaucht, ablaufen gelassen und abschließend bei 110° C getrocknet.

Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Entfernung feiner Teilchen gemäß der Erfindung wird in der Zeichnung erläutert-

In der Zeichnung ist 1 ein Gefäß aus Flußstahl mit einer Kautschukauskleidung 2 und einem Einlaßrohr 3 für die verunreinigten Gase bzw. Dämpfe. 4 ist eine ringförmige Rohrleitung. In die Rohrleitung 4 und symmetrisch um diese sind vier Sprühdüsen 5 eingepaßt, von denen zur Vereinfachung nur zwei gezeigt sind. 6 ist das Einlaßende der Rohrleitung 4, durch die die Sprühflüssigkeit auf ihrem Weg zu den vier Düsen hindurchtritt. 7 ist ein Kunstharzring, der die Siebplatte 8 trägt, auf der die vorgeformte Filtermasse 9 liegt. 10 ist ein abgedichteter Ablauf für die Flüssigkeit, nachdem diese das Filter passiert hat, und 11 ist ein Kunstharzrohr, durch das das von den verunreinigenden Teilchen befreite Gas austritt. In dieser Vorrichtung strömt das verunreinigte Gas in gleicher Richtung wie der Sprühstrahl von oben nach unten. Jedoch können auch andere Anordnungen getroffen werden; z. B. kann man ein senkrechtes Filtersystem verwenden und das Gas durch dieses von oben nach unten strömen lassen, während man gleichzeitig waagerecht die stromaufwärts gerichtete Seite besprüht.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

B e i s ρ i e 1 1

In einer Anlage zur Herstellung von Schwefelsäure wurden die die Kontaktkammern verlassenden Gase zunächst gekühlt, anschließend in einer konzentrierten Schwefelsäure absorbiert und dann durch alkalihaltige Absorptionstürme geschickt. Der Schwefelsäuregehalt des Nebel enthaltenden Abgases lag zwischen 0,05 und 0,1 g H₂SO₄/m³ Gas, und die Nebelteilchen besaßen durchwegs eine Größe von weniger als 2 μ.; 10 Gewichtsprozent waren kleiner als 1 μ. Glasfasern mit im Bereich von 5 bis 40 μ liegenden Durchmessern wurden gepackt und in einer Form zu einer Dichte von 96 kg/m³ unter Bildung einer 5 cm dicken Schicht gepreßt. Anschließend wurden die Glasfasern im gepreßten Zustand 1 Stunde auf 500⁰C erhitzt. Die in der Wärme stabilisierte Matte wurde anschließend herausgenommen, in Trichloräthylen gewaschen und dann in eine 2%ige Lösung aus Silikonöl in Trichloräthylen eingetaucht, ablaufen gelassen und bei 110⁰C getrocknet. Die Oberfläche des Filters, die dem verunreinigten Gasstrom dargeboten wurde, betrug ungefähr 0,93 m³.

Es wurde die in der Zeichnung erläuterte Vorrichtung angewandt. Das Nebel enthaltende Abgas wurde von oben nach unten durch das Filter mit einer Geschwindigkeit von 280 m³/Std. m² Filteroberfläche geschickt, wobei der Druckabfall 11 cm Wassersäule betrug. Das Filter wurde kontinuierlich mit Wasser besprüht, wobei die Sprühgeschwindigkeit ungefähr 5,4 l/Std./m³ Filterflächc betrug. Während das Filter

Claims (1)

1. 5 6

   mehr als 1000 Stunden kontinuierlich in Betrieb ge- B e i s ρ i e 1 4

   halten wurde, konnte im Abgas kein sichtbarer Rauch Glasfasern mit einer Teilchengröße von 5 bis 40 μ

   festgestellt werden. Der Schwefelsäuregehalt des Ab- wurden gepackt und in einer Form zu einer Dichte

   gases lag zwischen 0,0005 und 0,001 g H₂SO₄/m³. von 96 kg/m³ gepreßt, wobei eine 5 cm starke Schicht

   In den folgenden Beispielen wurde eine Vorrichtung 5 erhalten wurde. Die Glasfasern wurden anschließend -

   angewandt, die zur Durchführung der beschriebenen im verdichteten Zustand 1 Stunde auf 55O°C erhitzt.

   Versuche im kleineren Maßstab geeignet war. Diese Dann wurden die Glasfasern, wie im Beispiel 1, mit

   Vorrichtung bestand im wesentlichen aus einem Glas- einer haftenden Silikonoberfiäche versehen. Das Filter

   gefäß, das einen Einsatz enthielt, auf welchen ein vor- besaß die Form einer flachen zylindrischen Matte

   geformtes Filter gelegt wurde, wobei dieses Filter von io von 37,5 cm Durchmesser.

   einer Flüssigkeit besprüht wurde, die durch ein mit Aus einem Abbrennbecken zur Vernichtung von

   einer einzigen Düse versehenes Rohr eingeführt wurde. Natriumrückständen wurde, wie im Beispiel 2, Luft

   abgezogen, die Natriumoxydteilchen enthielt, wobei

   B e i s ρ i e 1 2 die Konzentration der Teilchen zwischen 0,25 und

   15 1 g/m³ Luft lag. Diese Luft wurde durch das Filter

   Glasfasern mit im Bereich von 5 bis 10 μ. liegenden geschickt, welches kontinuierlich mit Wasser besprüht Durchmessern wurden gepackt und in einer Form zu wurde, wobei die Sprühgeschwindigkeit ungefähr ■einer Dichte von 160 kg/m³ unter Bildung einer 5 cm 24,4 bis 48,8 l/Std./m² Filterfläche betrug. Der Durchdicken Schicht verdichtet. Dann wurden diese Glas- satz an Luft betrug etwa 237 m³/Std./m² Filterfläche fasern einer Heißbehandlung unterworfen und wie im 20 bei einem Druckabfall von 17,5 bis 25 cm Wassersäule. Beispiel 1 mit einer haftenden Silikonoberfiäche ver- Wasser, das gelöstes Natriumhydroxyd enthielt, wurde sehen. Das Filter besaß die Form einer flachen zylin- an einem unterhalb des Filters in der Vorrichtung drischen Matte von 37,5 cm Durchmesser. liegenden Punkt abgezogen.

   Von einem Abbrennbecken zur Vernichtung von Das Filter war 3 Monate in Betrieb. Während dieser

   Natriumrückständen wurde Luft abgezogen, die 25 Zeit wurde in den Abgasen keine sichtbare Menge an

   Natriumoxydteilchen mit einer größten Teilchengröße Feststoff festgestellt. Die Menge an im Abgas ent-

   von etwa 9 μ enthielt, wobei 50 Gewichtsprozent haltenen Feststoffen betrug weniger als 0,001 g/m³,

   kleiner als 5 μ waren. Die Konzentration der Teilchen . .

   schwankte zwischen 0,25 und 0,8 g/m³ Luft. Diese Beispiels

   Luft wurde durch das fortlaufend mit Wasser be- 30 Polyäthylenterephthalatfasern mit im Bereich von

   sprühte Filter geschickt, wobei die Sprühgeschwindig-· 10 bis 40 μ liegenden Durchmessern wurden vor-

   keit ungefähr 5,4 l/Std./m² Filterfläche betrug. Der geschrumpft, indem die Fasern ohne Druck auf 160° C

   Durchsatz an Luft, die durch das besprühte Filter erhitzt wurden. Die vorgeschrumpften Fasern wurden

   geschickt wurde, schwankte zwischen 280 m³/Std./m² gepackt und zu einer Dichte von 96 kg/m³ gepreßt,

   Filterfläche bei einem Druckabfall von 40 cm Wasser- 35 wobei eine 5 cm dicke Schicht erhalten wurde. Die

   säule und 205 m³/Std./m² Filteroberfläche bei einem Fasern wurden anschließend im verdichteten Zustand

   Druckabfall von 35 cm Wassersäule. In einem in der 1 Stunde auf 14O⁰C erhitzt. Das Filter besaß die

   Vorrichtung unetrhalb des Filters liegendem Punkt Form einer flachen zylindrischen Matte von 37,5 cm

   wurde Wasser abgezogen, das gelöstes Natrium- Durchmesser,

   hydroxyd enthielt. · 40 Als in Zellen zur Elektrolyse von geschmolzenen

   Zu keiner Zeit während eines Versuchs von Gemischen von Natrium- und Calciumchlorid Dia-

   700 Stunden konnte in den Abgasen sichtbarer Rauch phragmen ersetzt wurden, bildete sich ein Rauch,

   beobachtet werden. Die Menge an jeglichen im Abgas der feine Teilchen von Natriumoxyd und etwas

   enthaltenen Feststoffen betrug weniger als 0,001 g/m³. Calciumchlorid, Natriumchlorid und Chlor enthielt.

   45 Die obere Teilchengröße der verunreinigenden Teilchen

   Beispiel 3 war weniger als 4,5 μ. 90 Gewichtsprozent waren

   kleiner als 3,5 μ und 50 Gewichtsprozent waren

   Polyäthylenterephthalat-Fasern mit im Bereich von kleiner als 2 μ. Die Konzentration der Teilchen

   10 bis 40 μ liegenden Durchmessern wurden vor- schwankte zwischen 0,25 und 1 g/m³ Luft,

   geschrumpft, indem die Fasern, ohne daß sie zu- 50 Das Filter wurde 2 Monate zur Entfernung dieses

   sammcngedrückt wurden, 1 Stunde auf 200⁰C erhitzt Rauches unter den im Beispiel 4 beschriebenen Be-

   wurdcn. Die vorgeschrumpften Fasern wurden an- dingungen angewandt. Während dieser Zeit wurde

   schließend gepackt und zu einer Dichte von 160 kg/m³ im Abgas keine sichtbare Menge an Feststoff fest-.

   verdichtet, wobei ein 5 cm starkes Filter erhalten gestellt. Die Menge an im Abgas enthaltenen Fest-

   wiirde. Dann wurden die Fasern im verdichteten 55 stoffen betrug weniger als 0,001 g/m³. Zustand 1 Stunde auf 200⁰C erhitzt. Das Filter besaß

   die Form einer flachen zylindrischen Matte von Patentanspruch:

   37,5 cm Durchmesser. Verfahren zur Entfernung von feinen Teilchen

   Das im Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde aus Gasen oder Dämpfen unter Verwendung eines

   unter Verwendung dieses Faseriiltcrs mit Wasser als 60 Faserfilters, wobei der Durchmesser der Fasern

   Sprühflüssigkeit wiederholt. innerhalb eines Bereiches von 5 bis 50 μ liegt und

   Bei einem Durchsatz von 231 m³/Std./m² Filter- die mit Silicon überzogenen Fasern als Filter eine

   oberfläche betrug der Druckabfall 37,5 cm Wasser- Dichte von 0,16 aufweisen und die Eigenschaft

   säule. Während eines Versuchs von 900 Stunden wurde haben, daß die aufgefangenen Nebelteilchcn als

   zu keinem Zeitpunkt in dem aus dem Filter aus- 65 einzelne, unabhängige Tröpfchen vorliegen, nach

   tretenden Abgas irgendwelcher sichtbarer Rauch fest- Patent 1 207 344, dadurch gekcnnzcicli-

   gcstcllt. Die Menge an im Abgas enthaltenen Fest- η e t, daß das Filter mit einer Flüssigkeit besprüht

   stoffen betrug weniger als 0,001 g/m^:i. wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen