DE1786089A1

DE1786089A1 - Geformte Fasern

Info

Publication number: DE1786089A1
Application number: DE19661786089
Authority: DE
Inventors: Brink Jun Joseph Andrew; Sugg William Walter
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1965-08-17
Filing date: 1966-08-16
Publication date: 1971-11-25
Also published as: US3352778A; LU51770A1; NL129486C; GB1154442A; DE1660483A1; BE685576A; NL6611557A

Description

DR. I. M. MA AS DR. W. G. PFEIFFER FATE NTANWXLTE

78 085 MtJNCHEN 2 3

- TEL »OM*

Monsanto Company, St-.Louis, Miss. V.St.A.

GEPOBMUE PASERN.

Die Erfindung bezieht sioh auf geformte Pasern, Piltereinrichtungen, die solche Fasern enthalten, und die Verwendung solcher PiItereinlieiten einschließlich von Geräten mit diesen Piltereinricntungen,

In der !Technik des Filterns, wobei Pestatoffa von Oasen oder HüRTi^keitör/ abgetrennt ■ worden, üen K wobei Kßiulaionen otier Dispersionen 55«rle«t v/erden, oder des Abt J."ο .inen.!« von I¹T^böl _v wol:<»3i flünrsißor Nebel von rnlt

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Nebel beladenen Gasen abgetrennt wird, wurde bisher allgeraein angenommen, daß das verwendete Trennmedium oder die verwendete Pilterhilfe, insbesondere im Hinblick auf die Abtrennung kleiner Teilchen aus diesen Medien? wirksamer ^ arbeiten, wenn die als Pilterhilfe verwendete Faser einen relativ kleinen Querschnitt hato Diese Trennmedien oder Filterhilfen haben jedoch einen schwerwiegenden Nachteil, da sie «um Verfilzen oder zum Zusammenfallen unter normalen Strömungebedingungen der aufgeführten Stoffe neigen» wae dazu führt, daß der Druckabfall an den Filtern übermäßig groawird und/oder die Wirksamkeit des Trennmediums oder der Pilterhilfe ebenso wie die Wirksamkeit des Systems abnimmt. Ee ist deshalb einzusehen, daß eine biegsame Fa-ser mit relativ großem Querschnitt und solcher Form, daß ihr ein hoheβ Haß an Elastizität verliehen wird, die als Pilterhilfe oder Trennoedium fUr kleine Teilchen verwendbar ist, ohne daß sie nennenswert verfilzt oder zusammenfällt, einen großen technischen Vorteil bringen würde»

Die Erfindung bezweckt deshalb eine geformte Fassr, die in Filtereinrichtungen als Filterhilfe verwendet werden kann,

Die KrtCimiung bezweckt weiter sine biegsame ?aear» deren * Form ihr ein höhe ,τ Haß a--.i F>. a st.Iz: 3 tut verleiht und c3ie als

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Filterhilfe in Filtereinrichtungen gebraucht werden kann_u

Weiter bezweokt die Erfindung als PiIt erhilf en mit bieg= samen Fasern brauchbare Filtereinrichtungen»wobei die Fasern den Filter ein hohes Maß an Elastizität Verleihern

Pie Erfindung sieht weiter VerfahrensmaSaahmen zum Filtern oder Abtrennen von kleinen feilchen aus einem fliee-Benden Medium unter Verwendung von Filtereinrichtungen vor, die biegsase Fasern enthalten, welche so geformt sind, daß sie ein höh·· Maß an Blastieitat aufweisen.

besweokt dl· Erfindung Filtervorrichtungen un ter Verwendung von Filtern, die bieg»an« Fasern enthalten« welche so gefornt sind, defi sie ein hohes KaS an Ela stizität aufweisen·

Das geformte Fasernaterlal nach dieser Erfindung besteht aus Fasern mit vielen Schraubenwindungen und mit einer Wickellänge von wenigstens 100 ',S, einer Bruchdehnung von wenigstens etwa 25 i> und einer Querechnitteflache von wenigetena etwa 6,5 x 10""⁷ bis etwa 6,5 x 10"*·' ca (etwa 10 bJLa etwa 1000 square

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Der Ausdruck "Winkellänge in $>ⁿ ist durch folgende Formel definiert:

gestreckte Länge minua schraubenförmig gewiekel-

(I) Wickellänge in <«lSL£te· , x 100

schraubenförmig gewickelt te Länge

Unter dem Auedruck "gestreckte Länge" wird die

Länge verstanden, auf die die entspanntet schraubenförmig gewickelte Faser durch Zug gestreckt werden muß, um alle

Windungen oder Wicklungen aufzurollen und um eine voll-

- ' · Ψ kommen gerade Fan·r au erhalten.

Der Auadruck »»Bruchdehnung in #" wird durch folgende Formel definiert:

(II) Bruchdehnung geetreokte Länge bei Bruch minus

_1η9ί _β ^«treckte Länge _ _χ

geetreokte Länge

Hinter dem Ausdruck "geetreokte Länge bei Bruch" wird die kttreeete Länge verstanden» auf die die Faser durch Zug gedehnt werden muß, um eie zu zerreißenο Der Ausdruck "ge* streckte Länge" in Formel II definiert dasselbe Ma3 wie der entsprechende Ausdruck in Formel I* \ _v ■

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Es wurde gefunden, daß die geformte Faser nach dieser Erfindung zur Verwendung als wirksame Filterhilfe ein MaQ an Elastizität, Geschmeidigkeit und Festigkeit haben sollt das bewirkt, daß die Faser ihre Form beibehält und/oder wiedererhält, während sie Beformierungakräften widersteht, wie z.B. Gasdrücken, Flüssigkeitsdrucken u.dglo, denen eine Filterhilfe unterworfen wird, ohne daß ein Zusammenfallen

■ ■

oder Verfilzen in einen wesentlichen Ka8 stattfindet. Die« wird gemäß der Erfindung mit einer Faser erreicht, die eine ι proaentuale Wickellänge in der GröSenordnung aufweist, daß ein sohwammartige« oder federnd elastisches Faserbett alt geschmeidiger, biegsamer oder nichtbrUohiger Natur go- ' schaffen wird, daa die Faser darin unterstutzt, ihre achraubenförmig gewundene Form unter den Deformierungskräften beizubehalten« Veiter ist geaäß dieser Erfindung eine Quer- ä sohnittsflache von solcher Größe wichtig, daß der geformten Faser die notwendige Größe und Festigkeit verliehen wird, um als Filterhilfe zu dienen, während sie die schraubenförmig gewickelte Fora unter diesen Deforaierungskrttf ten beibehält.

Die Faser nach dieser Erfindung hat vorzugsweise ein· proaentuale Wiokellänge von etwa 1OG bis etwa 2 500 und ins«· : besondere von etwa 400 bis 1500, obgleich in einigen

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eine Wickellänge von größer ale 2500 Anwendung finden kann, wenn die Fasern die notwendige Geschmeidigkeit und Festigkeit aufweisen) um ihre schraubenförmig gewundene Form beiiubehalten. Außerdem hat die Faser nach dieser Erfindung vorzugsweise eine Bruohlänge von etwa 25 bis etwa 700 ^i und insbesondere von etwa 200 bis etwa 500 t, obgleich in einigen Fällen die Bruohlänge größer als 700 i» betragen kann, wenn dl· Faser dl· notwendige Festigkeit, hat, na ihre schraubenförmig gewundene Form beisubehalten. DarUberhiaaue hat die Faser nach dieser Erfindung sine Querschnitts·» fläohe von stw» $,5x 10~⁵ bis stwa 6,5 x NT³ "ce² (etwa 10 bia etwa 1000 equar· nil) und insbesondere von etwa 38,7 XiO**⁵ bis etwa 1,29 x 1Q"⁵ oa² (etwa 60 bis etwa square all·.)Außerdes hat die Faser vorzugsweise einen la ^ «ie sent Hohen Über ihre Länge gleichförmigen Querschnitt· Die Querschnittaforn der l'aser kann irgendeine geeignete Fora haben, beispielsweise rund» elliptisch, reohteokföraig, quadratisch u.dgl. sein· Sin rsohteckiger Querschnitt wird bevorzugt, da Sr u.a· sine große Oberfläche pro Gewiohteeinheit der Faser ermöglicht, während gleichzeitig die Festigkeit und Elastizität der Faser erhalten bleibt* inabesondere vrird eine solche Form mit einer Stärke von etwa 0,025 bis etwa 0,25 am (1 bin etwa 10 mile) und vorsugsweise von etwa 0,76 bis etwa 0,127 mm (etwa 3 bis etwa 5 all»)

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und einer Breite von etwa 0,25 bis etwa 2,5 mm (etwa 10 bie etwa 100 mils), vorzugsweise von etwa 0,51 bis etwa 1,0 tarn (etwa 20 bis etwa 40 rails) angewandt» Sie Faser kann im allgemeinen irgendeine Länge und vorzugsweise irgendeine Länge größer ale etwa 12,7· mm (0,5 inches) ha- λ ben. Sie kann bis zu 152 m (500 FuS), 304 m (1000 FuS) und sogar langer eein, wenn gewUnsoht. Das Faserbett kann aus einer Vielzahl von solchen Fasern bestehen, die vorsugeweiee willkürlich gemischt und orientiert sind, oder in einigen Fällen kenn» wenn ««wünscht, das Faeerbett au« Ib wesentlichen nur einen kontinuierlichen Strang einer geformten Faser nach dieser Erfindung bestehen·

Die polymeren Stoffe, die zur Bildung der bruchwiderstandsfähigen Faser nach dieser Erfindung verwendet werden kön- i nen, bestehen aus irgendeinem Kunststoff und insbesondere aus nicht porösen, synthetischen polymeren Stoffen alt verhäitniamäSlg hoher Dichte wie je.B. FluorkohIenetoif-Polymeren (Polytetrafluorethylen und fluorinierten Xthylen-Propylenpoly«eren_f Polyatyrol, Polyfnono- oder di-halo«en)-etyrol, Polyäaiden des Üylontype, Polyaorylnitril, PoIy-BetheoryInitril, Polyalkylnethacrylat, PoIy-^C- halogen* alkylaorylat, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid _u Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid _g Polyvinylcarbazol,

Polyvinylalkohol, polymeren Glyoolphthalaten (Polyäthylenterephthalat), Cellulosen (Celluloseacetat, Cellulosepro» pionat, Celluloseacetat-butyrat, Cellulosenitrat, Äthylcellulose, usw), Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisobutylen, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Polyestern (Dicarboneäure-Glycol-'Polymere), Urethanen (Polyieooyanat-Polyäther- oder Polyeeterglycole) und dergleichen· Die Wahl eines besonderen yasermaterials für einen bestimmten Zweck hängt von verschiedenen Paktoren ab, wie ZoB» den Kosten, der Widerstandsfähigkeit gegenüber bestimmten chemischen Mitteln, dem besonderen behandelten Medium oder von anderen Faktoren, die leicht von einem Fachmann er-Bittelt werden können,

Die geformte Faser nach dieser Erfindung kann auf viele und verschiedene Weisen gebildet werden in Abhängigkeit von dem polymeren Stoff, der für die Faser verwendet wird, >.B. kann ein gylindriecher Barren aus dem gewUnsohten polymeren Stoff maschinell abgedreht werden, wobei die Breite der Faser der üchnitt-?iefe entspricht und die Stärke der Paser durch die Vorsohubsgeschwinaigke.it des Schneidwerkzeugs und die Drehgeschwindigkeit dee zylindriecheη Barrene bestimmt wird. Bei einem weiteren Beispiel wird die Faaer

W Λ

ua einenUylinder gewickelt, um ihr die schraubenförmigen

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Windungen in dem gewünschten Maß zu verleihen und hierauf die polymere Paser wärmebehandelt, so daU sie ihre" Form beibehält.

Wie oben erwähnt, können die Fasereinheiten nach dieser Er- g findung für viele und unterschiedliche" Zwecke verwendet werden» u.a. für die Abfilterung von Feststoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten, wie ss»B. in einem Staubfilter, um die Staubteilchen aua der Luft oder anderen Gasen abzutrennen, zus Schutz von Vorratabehältern, um die bakterielle Verunreinigung aus der Luft zu verhindern oder um giftige Teilchen aus der Luft oder anderen Gasen abzuscheiden; zum Koaleszieren durch Zerlegen von Emulsionen oder Dispersionen, wie ζοB. von Wasser und Benzin oder Brennöl, von HF-Alkyllerungskatalyeator und alkylierter Flüssigkeit, ' von Schwefeleättre-Alkylierungsketalysator und alkylierter Flüssigkeit, von Alkylarylsulfonsäuren und Schwefelsäure, von Quecksilber und "Ätzaoda u.dgl.; und zur Beseitigung von Nebeln, indem flüssige Hebel von mit Nebel beladenen Gasen abgetrennt werden, wie z.B. Schwefelsäurenebel, Salpeter säurenebel, Phosphorsäurenebel, Fluorwasserstoffnebel und Fluor.sulfansäurenebel u.dgl. aus Gasen, die mit diesen Nebeln beladen sind. I¹Ur die Filterung von Feststoffen aus Gasen vie z.B. für die Verwendung in Staubfiltern, können

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ufiiüiNAL}

- ίο -

die Fasern, wenn gewünscht, mit einer Bindern!ttelsubstane übersogen werden, beispielsweise mit Glykol, Trikreeylphosphat, Petroleum u.dgl. Die vorstehenden Anwendungsgebiete sind als Beispiele genannt.

Das Faaerbett nach dieser Erfindung soll für die Verwendung ala Filtereinriohtung komprimiert werden, a.o daß es eine Packdiohte hat, die das DurohstrOmen des zu filternden Mediums ohne übermäßigen oder unerwünschten Druckabfall an dir Filterfüllung ermöglicht oder ohne daß das Filterbett zusammenfällt, verfilst oder verstopft. Im allgemeinen wird die Paokdichte u.a. in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie g.B» der Art der polymeren Faser, die verwendet wird, der Art des au filternden Mediums, der Gesohwindigkeit dieses Mediums durch die Filterfüllung u.dglo Außerdem sind bei Fasern mit kleinerem Querschnitt im allgemeinen größere Packdichten erforderlich als bei Fasern mit größeren Querβchnittaflachen.

Da die tatsächlichen Dichten der Fasern von Stoff «u Stoff variieren, wird der Ausdruck "prozentualer freier Raum" in dieser Beschreibung verwendet, um die Stärke der Packung au dafj.nl er en, die flir das Paeerbett notwendig ist, um als. FiItereinrichtung zu wirken*

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Der Auedruck "prozentualer freier Raum oder prozentualer Leerrauffl* ist durch folgende Formel definiert:

(III) prozentualer tatsächliche Sichte minus

freier Raum« - χ 100

tatsächliche Sichte λ

den prozentualen freien Raum und der «Kenntnis der tatsächlichen' Sichte des polymeren Stoffes, der für das Faserbett verwendet wird» kann die Packungsdichte leicht berechnet werden. Gewöhnlich beträgt ein effektiver Prozentsatz des freien Raumes des Faserbettes nach dieser Erfindung von etwa 55 '/·> bis etwa 80 # und vorzugsweise von etwa 70 f* bis etwa 76 #» Insbesondere besteht eine effektive Packungsdichte des Faserbettes, das aus PolytetrafIuoräthylen hergestellt ist, von etwa 0,48 bis etwa 0,96 g/ccr (etwa 30 bis etwa 60 pounds pro cubic foot), wobei Fackungsdiohten von, etwa 0,56 bis etwa 0,72 g/cnr (etwa 35 bis 45 pounds pro cubic foot) bevorzugt werden.

Das Faserbett kann leicht zusammengedruckt werden, um die gewünschte Packungsdichte zu erhalten, indem eine Druck- .. kraft gegen das Bett in einer Richtung angewandt wird, während- das Bett in einer konstanten Querschnittsflache aenk-

BAO OSiGiNAL

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recht zu der Richtung der angewandten Kraft eingeschlossen wird. Die Größe der erforderlichen Kraft variiert unter anderem in Abhängigkeit von der besonderen ausgewählten faser so*ie von der GrUSe dee cu verdichtenden Faeerbetts. Um s«B. ein Bett aus einer Polytetrafluoräthylenfaser auf eint Packungsdichte von etwa 0,64 g/cnr (etwa 40 pound· pro o«bio foot) au verdichten, XeX einDruok auf das Bett von etwa 2,10 bis 3,50 kg/om² (etwa 50 bis 30 pounds pro square inch) dee Faeerblookes erforderlich.

Im allgemeinen kann die Tiefe des Faserbettβ nach dieser Erfindung für die Verwendung als Piltereinrichtung Uca. in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie z.B. der Art des Mediums« das gefiltert werden soll, der Geschwind ig-= | keit dieses Mediums durch dae Faserbett u.dgl. Gewöhnlich ist eine wirksame Paserbetttiefe von etwa 6,3 mm (0,25 inches) bis etwa 30,4 cm (12 inches) und vorzugsweise von etwa 12,7 mm (0,5 inches) bis etwa 15,2 om (6 inches) fur die meisten Anwendungsswecke ausreichende Eine solche Betttiefe ergibt einen normalen Druckabfall an dem Filter, dsho einen Druckabfall unter etva 112 era (56 inohns) Was-. aersäule.

Wie oben erwähnt» können die Flltereinrinhtungen nach die-

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BAO OBIGINAL

ser Erfindung verwendet werden, um viele und verschiedenartige PlUseigkeita-PlUssigkeiteemulsionen oder ~Diepereionen au koaleszieren oder entemulgieren. Insbeeondere Bind die Fasereinrichtungen nach dieser Erfindung wirk-. sam, um Fltiseigkeits-FlUssigkeitsemulsionen oder -Die» pereionen in Systemen su erBeugen, die geringe bia normale Strömungsgeschwindigkeiten haben, d.h. Strömungagesohwin-

digkeiten bis au etwa 38 1 (10 Gallons) pro Minute und pro 929 00 (square foot) Raserbett, wobei Ströaiungsgesohwindigkeiten unterhalb etwa 15 1 (4 Gallone) pro Hinute bevorzugt werden.

Wie oben erwähnt, können die Pasereinrichtungen nach die~ serErfindung verwendet werden, um zahlreiche und unterschiedliche Arten von Flüssigkeitenebeln aua mit diesen Nebeln beladenen Gasen abzutrennen. Insbesondere sind die Pasereinrichtungen wirksam, um flüssige Hebel aus mit Nebel beladenen Gasen in Systemen abzutrennen, die hohe Gasgeschwindigkeiten verwenden« das sind Geschwindigkeiten über etwa 57 b? (200 cubic foot) pro Minute und pro 929 cm (equare foot) PaserfUllung, wobei Gasströmungsgeachwlndigkeiten von etwa 57 e? bis etwa 271 in⁵ (etwa 200 bis etwa 600 cubic foot) pro Minute unü pro 929 cm (square foot)

BAD OSiGlNAL

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Faserbett bevorzugt werden. Unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungen werden nachfolgend einige Merkmale und Vorteilet die aus der Verwendung eines erfindungageaäSen Faserbettes als Piltereinriohtung resultieren, aufgeführtι

(1) Infolge der Natur desFasert»·tt#e, das relativ große Faeern aufweisen lcann, lcönnea noch relativ kleine Teil chen entfernt werden, wae völlig unerwartet war.

(2) Daa faserbett weist «ine Elaetieität auf, die die Neigung zun Verfilzen oder Zusammenfallen auf ein Mini- verringert.

(3} Daa ?aeerbett weist eine Größe, Fora und Geschmeidigkeit auf, die die Neigung zur Kanalbildung verringert, d.h. die Neigung zur Bildung von nachteiligen örtlichen Passagen durch das Paserbett, die die Filterwirksamkeit vermindern wurden« -

(4) Das Faserbett kann leicht gereinigt und deshalb wiederverwendet werden*

(5) Dae T'aserbett kann aus niohtbenetsbaren oder hydrophon

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ben Fasern, wie z.B. aue Folytetrafluoräthylen be~ etehen und dennoch für das Durchleiten von flUesigen Medien wirksam sein*

(6) XiB Vergleich au einen Faserbett aus denselben Material» Jedoch nit kleineren Querschnitten, kann «in erfindangegeiiäSee Fteerbett bei wesentlich geringeren Eruek-

abfällen an d#a Filter arbeiten» Kit anderen Worten ertaöglicht dl« erfindungegeaSÖe ?aier größere Durch» eatse, d.h. höher· 3tröttung»e«eohwindigkeiten bei vernünftigen Druckabfällen im Tergleich su PaeerfUllungen mit Fasern« dl« einen feineren Durchmeeaer haben und aus desselben Stoff bestehen*

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert: ■

Figur 1 zeigt in photographiseher Darstellung ein erfindungegemäßee Faserbett.

figur 2 aeigt in photographisoher Darstellung eine geformte Faser nach dieser Erfindung« die la wesentlichen aus einem kontinuierlichen Strang besteht und auf * etwa dreifache Größe vergrößert ist»

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Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den oberen Teil

eines Absorptionsturras beispielsweise für die Absorption von Schwefelsäure, in dem mehrere Nebeltrenneinriohtungen nach dieser Erfindung angeord-) net sind, um Säurenebel aus den Gasen, die aus dem

Absorber zu einem Abzug strömen» abzutrennen.

Figur 4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt duroh eine der Hebeltrenneinriohtungen, die in der in Figur 3 dargeateilten Vorrichtung verwendet wordene

Figur 5 «eigt eine abgeänderte Ausführungsform der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung, wobei die Nebeltrenneinrlchtungen von dem Bäureabsorptionsturm ψ getrennt sind.

Figur 6 zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung zum Koales-

zieren oder' Entemulgieren zweier unmischbarer Flüssigkeiten, wobei in dieser Vorrichtung eine Koalesziereinrichtung nach dieser Erfindung angeordnet ist, und

Figur 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Koaleszier-

einriohtung, die in einer Vorrichtung nach Figur 6 . , verwendet wird«-

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Aue den Figuren 1 und 2 kann ersehen werden? daß die geformte Paser nach dieser Erfindung ein bauschiges oder sperriges Aussehen hat, wobei die Faser in ein verflochtenes, elastisches, sohwammartigee Faserbett gekräuselt 1st·

•Mi Figur 3 der Zeichnungen ist der obere Teil des äußeren Hantele eine β Säureabeorptioneturiae 10, in dem Beispieleweis« Schwefelsäure absorbiert wird, dargestellt. In dem Turm werden die Dämpfe von.Schwefeltrioxid in einem eohwtf«!sauren Medium der gewünschten !Consent rat ion in bekannter Weise absorbiert* VIe bekannt, erseugt diese Reaktion einen Schwefelsäurenebel_t in dem sehr feine Tröpfchen der Säure in den AuafluÖgasen aus dem Absorber suspendiert sind« Ein Abaug 23 ist vorgesehen, um die Oase aus dem Turm abzuziehen« i

Trägerplatten 11 mit herabhängenden Flanschen 12 sind auf geeignete Weise, beispielsweise duroh Verschweißen mit den Innenwandungen dea Absorptionsturmeβ 10 verbunden. Die Trägerplattan 11 sind rund um die'Innenwandungen des Absorptions turms 10 angeordnet und bilden eine quadratische oder rechteckige öffnung, um die Passage der Gase durch den Turm zu ermöglichen» Mit jedem herabhängenden Flansch 12 iet mit geeigneten Einrichtungen, beispielsweise mit Schraub-

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bolzen, eine Trenneinrichtung 13 ao verbunden, daß in dem Turm sich eine quadratische oder rechteckige Anordnung von vertikalen Trenneinriohtungen befindet, duroh die.die aufsteigenden &aae und Dämpfe hindurch müssen* Unmittelbar unter jeder Trenneinrichtung 13 und mit geeigneten Einrichtungen, wie Β«ΰ. nit Schraubbolsen befestigt befindet Bioh ein« Baaieplatte 14, die mit einem Leitblech 15 feat verbanden ist» das den Piassigkeiteatron von der Trenneinriohtung 13 eu einer in der Mitte angeordneten Leitung 16 leitet, um die Flüssigkeit aus de« unteren Teil des Absorptions turae 10 ab auf uhren*

Wie aue Figur 4 ersehen werden kann, ist die Trenneinriohtung 13 in jeden Fall mit einem rechteckigen oder quadra- * tischen Gehäuse 17 ausgerüstet, dessen Stärke der gewünschten Stärke des Paser- oder Filterbetts 21 entspricht» Die Vorder- und Hinterseite 18 bzw₀ 19 des Gehäuses· 1? ist jetfeilß mit oinem Sieb 20 (es ist nur die Vorderseite 18 dargestellt) ausgerüstet, das als Begrenzung für das Paserbett 21 dient. Die Vorderseite oder die vordere Abdeckung hat einen Seitenflanseh 22, der zum Anschluß der Trenneinrichtung \'5 in dem Absorptionsturai 10, wie oben beschrieben wurde, dient»

1Q9848/0596 _Λ·,_ΜΝ4ΐ

BAD ORIGINAL

Im Betrieb werden die mit Nebel beladenen Gaae_s die 3 η dem Abgorptioagtiirm 1Q erzeugt »erden, nach oben und nach der Seite durch die Trenneinrichtung 13 geleitete wodurch der Kebei in den Gasen auf den Oberflächen der Fasern in der Füllung oder dem Bett 21 gesammelt werden« Die gereinigten λ Gaee strömen dann nach oben durch die öffnung, die durch die Trägerplatten 11 gebildet wird« und fließen durch den Absug 23 des Abaorptioneturme 10 nach außen= Die auf den Paeern der Trenneinrichtung gesammelte Plussigkeit flieSt von den Faserbett unter Wirkung der Schwerkraft ab und wird Ton de*Leitblech 15 in die Leitung 16 geleitet und durch diese Leitung 16 als flüssige Phase in im wesentlichen unverdünnter Form abgesogen. Mit anderen Worten, die Flüssigkeit, die während des Betriebs durch die Leitung abfließt, ist wiedergewonnene Säure, die sonst verloren gehen wUrde_c \ Aus dieser Leitung gewonnene Säure kann, wenn gewünscht, zu dem unteren Teil des Absorptlonatuinas_zurückgeleitet

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oder aus dem Absorptionsturm herausgeleitet werdenο

In Figur 5 der Zeichnungen 1st eine abgeänderte Ausführung ef or ο der oben beschriebenen Vorrichtung dargestellt, · die besonders in Kombination mit bereits bestehenden Anlagen verwendet werden kenn. Mn Behälter 30 ist neben einem

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üblichen Säureabeorptionsturin 31 vorgesehen und mit diesem durch eine Leitung 32 verbunden, die die mit Nebel be» ladenen Gaae von dem oberen Ende des Abeorptionsturmo 31 au dem unteren Ende des Behälters 30 führt. Der Behälter let mit einem Auslaß 33 ausgerüstet, der im allgemeinen

dem Auslaß 23 nach Figur 3 gleicht. Welter 1st eine Luke vorgesehen, durch die das Innere des Behälters zugänglich ist·

An der Innenwand dee Behälters 30 sind sieb in seitlicher Richtung erstrecktnd· Platten 33 alt herabhängenden Planschen 39 Torgeeehta, die its allgemeinen den Platten 11 und dtn Flanschen 12 der oben beschriebenen Vorrichtung entepr«oben. Blut Vielaahl von Trenneinrichtungen 35, die den Einrichtungen 13 dtr in Figur 3 dargestellten Ausführung8-forffl im allgemeinen gleichen, aind an den Planschen 39 befestigt und dienen in der oben beschriebenen Weise, um den Nebel durch die Einrichtungen 13 Über die Leitplatten 36 au der Leitung 37 abzuleiten₀

In Betrieb werden mit Nebel beladen« Gase von dem Absorptions» turm 31 zu dem Behälter 30 durch die Leitung 32 und hierauf durch die Trenneinriehtungen 35 -in dem Behälter 30 zu » dem Auslaß 53 geleitet. Der Nebel, der in den Gasen enthal-

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ten let, wenn sie durch die Einrichtungen 35 strömen» wird dadurch in der ctoen. beschriebenen Weise wiedergewonnen und in den Sumpf des Tanke 30 zurückgeleitet. Die wiedergewonnene Säure kann hierauf verwendet werden oder sie kann zu dem unteren Teil des Atsorptionsturma zurüokgeleitet werden·

In figur 6 d«r Zeichnungen ist eine Vorrichtung zum Keales« »leren oder Entemulgieren zweier unmiaohbare- Flüssigkeit ten, ζ .3» einer öisperaion von HF-Alkylierwiifalcatalysatoi in einer aikyllerten Flüssigkeit dargestellt <= Wie bekannt» Wird bei der Entemulgierung aweier Flüssigkeiten die diapergiert· Pbaae veranlaßt, in Tröpfchen von soloher Größe au koalfsaitron, daß ein Unterschied in der spezifischen Dichte der zwei Phasen, d.h. der dispergieren Phase und ä übt kontinuierlichen Phase besteht, was zur Scheidung der Phasen In zwei Schichten führt, die leicht voneinander getrennt werden können.

!Das Gehäuse 40 der Sntemulgierungaeinrichtung 41 weist eine öffnung mit einen Kingflanaoh 42, einen Auslaß 43 für dl« k@iitinuierllohe Ph&ae und einen Aualaö 44 für die diepergiiirte Bsase auf«, Ein deckel 45 mit einer Mittelöffnung» su· die Mnlaßlettung 46 aafÄunehmenj, ist nit dem Ringfleneoh

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dee Gehäuses beispielsweise durch Schraubbolzen verbunden· Die Einlaßleitung 46, beispielsweise ein rundeβ Rohr, erstreckt sioh im allgemeinen durch die öffnung in dem Deckel 45 hindurch in daa Gehäuse hinein und 1st mit der Entemulgierungseinrichtung 47 nach dieser Erfindung fest verbunden» Die Binlafileitung 46 weist eine Binlaßpaesags für die awei unmiachbaren Flüssigkeiten in der Enteraulgierungeeinrichtvig 47 auf. Der untere feil des Gehäuses bildot eine 'Kammer 43» üb die koaleasierten Tröpfchen oder die disptrgierte Phase aufzunehmen, wenn die Tröpfchen ei oh aus der Einrichtung 47 aach unten absetzen»

Xs Figur 7 ist äi« Ent eaulgiertinga einrichtung 47 aarge- «teilt* Dtte* Einrichtung feat eine ringförmige Tragplatte 49 «it einer öffnung» na al« Leitung 46 aufzunehmen. Auf der Unterseite der TragplfcSt« 49 befinden eich zwei kon-ÄentriftChe VoraprÜAge 50 m^ $1, die einen Träger bilden, an dem ein Sude Ton 3«weüb zwei kcnsentrischen Crittern 55 ^KW* 54 »ef*»t*ei «i«»» »i« »itteas 53 mä 54 ai«a«ji als [i für daa yaeerbett 55» Die unteren Enden der QItrait einer Basiaplatte 56 fest verbunden* Die Ba-56 dient «bJtafall« als Behälter für das ifaser- ^ _$; eo daft dl» Wnmtm nicht infoXa« ihrer Söh%##r« aue de* "PÜllung herauflfaXlen,

'■'.ν 10S848/0SS6 BADORiGiNAL

Ια Betrieb strömen die zwei unmischbaren Medien in die Vorrichtung durch die EinlaQleitung 46 und durch die Entemulgierungeeinriehtung 47,. in der die die pergierte Phase TsranlaSt wird, zu relativ großen Tröpfchen zu koalesaleren. Wenn diese Tröpfohen den äußeren Teil der enteoul- gierenden Einrichtung erreicht haben, haben die meisten dieser Tröpfchen eine hinreichende SröQe, um die Wirkung der Geschwindigkeit der kontinuierlichen Phase asu überwinden und sich nach unten in der Kammer 48 abzusetzen, wo sie eine getrennte Schicht der dispergieren Phase bilden, die durch den AuelaS 44 abgesogen wird, wenn ein vorbestirntes Jfireau erreicht ist. Einige der Tröpfchen können in des entemulgieren an Element koalssxieren und neigen infolge der Schwere' dazu, sich in den unteren feil des Elenumtee abaueetzen, eo daß auf diese Weise eine StrSnüng t der Tropfchen aus der dispergieren Phase Über die Oberseite äer Baeiaplattt und von hler aus in dl· Kammer 48 erhalten wird, im einen Teil der getrennten Schicht der dieperglerten Pheee in. der Kaan«r su bilden· Bit kontinuierlich« Phase »trörat nach außen und In einigen fällen nach oben aus der BnteBmlglerun^eelnrlchtung 4? und τ«γ- , Ulm Vorrichtung durch den Auslaß 43.

Die beechriebene KoalesisierTorrichtung ist für zwei un-

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mischbare Medien geeignet, von denen die dtapergierte Phase eine höhere spezifische Dichte ale die kontinuierliche Phase hat· Die Vorrichtung kann jedoch auch mit einem flüssigen Medium betrieben werden« das aus zwei unmischbaren Flüssigkeiten besteht, von denen die dispergierte Pha·» ee eine geringere spezifische Dichte ale die kontinuierliche Phase hat.

Es wird weiter hervorgehoben, daß Variationen oder Modifikationen der oben beschriebenen Koalesziervorrichtung und des beschriebenen Verfahren» möglich elnä_t a.B. kann das flüssige Medium hori*ontal durch die Vorrichtung strömen und/oder te kann eine Vorrichtung mit nur einer Auslaßpassage verwendet werden, wobei die zerlegte Dispersion durch diese Aualaßpassage in einen Absetzbehälter zur Trennung strömt , wie dies allgemein bekannt istο

Anhand der Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert»

Die Gase, die zu feinem Waschturm in einer Phoaphoreäure-Anlage strömen, enthielten etwa M mg Säurenebel mit einer TeilchengröSe größer als 5 Mikron und otwa 23 mg Säurene" bei mit einer ü'eiACheri^roß« kleiner al« 3 Mikron pro

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0,02832 mr (standard cubic foot) Gas« Die Gase wurden duroh eine füllung oder ein Bett aus geformten Palytetrafluoräthylanfasern nach dieser Erfindung gleitet mit einer prozentualen Wiokellänge von etwa 600 bis etwa 800, einer Bruöhdehnung von etwa 100 Ms etwa 300 $>₉ einer Breite von etwa 0,76 mm (30 mils), einer Stärke von etwa 0,1 mm (4 mile) und in Strängen von jeweils etwa 60 bis etwa 120 m (etwa 200 bis 400 PuQ) Lttnge, *Das Faserbett hat eine Stärke von etwa 12,7 mm (1/2 inch) und eine Pak~ lcungadichte von etwa O₉64 g/om (40 pounds pro cubic foot)· Die Gasgeschwindigkeit durch das Bellt betrug etwa 96 m (319 Fuß) pro Minute und der Druckabfall an der Füllung betrug etwa 28 cm (11 inches) Wasser3äuleo Nach dem Betrieb Über etwa 2 Tage, in welcher /!sit der konstante Zustand erreicht worden ist, wurde gefunden, daß die aus der Füllung austretenden Gase etwa Ο,Ο6'·4-mg an Säurenebel mit einer Teilchengröße größer als 3 Mihron und etwa 1,164 mg Säurenebel alt einer Teilchengröße kleiner als etwa 3 Mikrön pro 0,02332 ta (standard cubic foot) des Gases enthielten,. Dies stellt einen durchschnittlichen Saramelwirfcungsgrad von Nebelte!lohen größe? als 3 Mikron von etwa 99» 5 # und von Nebelteilöhen kleider al ο 3 Mikron von etwa 9>,3 $> dar,.

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Beispiel II

Gase zu einem Scrubber oder einem VaBchturai in einer Phosphorsäureanlage wurden durch eine Füllung oder ein Bett aus geformten Polytetrafluoräthylen-Fasern unter Bedingung-™ en geleitet, die im wesentlichen denen, die in Beispiel I beeohrieben wurden, gleichen, alt Ausnahme, daß die Gase etwa 56 ag Säurenebel mit einer Teilchengröße größer als 3 Mikron und etwa 12 ag Säurenebel mit einer Teilchengröße kleiner als 3 Mikron pro O,O2S32 nr* (etamiarä cubic foot) Gas enthielten. Außerdem betrug die Geschwindigkeit dee Gaaee durch die Füllung etwa 117 m (389 Fuß) pro Minute und der Druckabfall an dem Filterbett betrug etwa 21 cm (6,2 inohee) Wassersäule. Haoh 60-tägigem Betrieb, in weife eher Zeit konstante Zustände erreicht wurden, enthielten die au» dem Filterbett austretenden Gase etwa 0,271 ng Säurenebel mit TellohengröBen größer als 3 Mikron, und etwa 2,12 sg Säurenebel nlt Teilohengrößen kleiner ale 3 Mikron pro 0,02332 λ (standard cubic foot) Gas. Diea stellt einen durchschnittlichen Saamelwirkungegrad der Teilchen größer ale 3 Mikron von etwa 99,3 i* und der Seilchen kleiner als 3 Mikron von etwa 83 £ der*

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Beispiel· III

Die alkylierte Flüssigkeit und HF-Katalysatoriaieahung., die etwa »5 Gewichtsprozent HP aus einem Alkylierungsreaktor enthielt, In dem Olefine mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von etwa 12 bis 14 Kohlenstoffatomen mit Benzol unter Verwendung von HP als Katalysator alfcyllert wurden, wurden durch ein "Bett aus geformten Polytetrafluoräthylenfasern nach dieser Erfindung .mit einer prozentualen Wiokellänge im Bereich von etwa 600 bie 800, einer Bruchdehnung im Bereich von etwa 100 bis 300 5s, einer Breite von etwa 30 al Is «einer Stärke von etwa 4 mI3s und mit ;5 tr anglängen von etwa 100 bis 300 Puß geleitet« Bas Faserbett hatte eine Stärke von etwa 6 inches und eine Dichte von etwa Of54 g/ca C34 pounds pro oubio foot). Die Oberflächengeeehwlndigkeit der alkylierten Flüssigkeit und des Fluorwasserstoffe durch die Füllung betrug etwa 0,5 Fuß pro Minute« Nach einem 16 stunden dauernden Betrieb, in welcher Zelt stabile Zustände erreicht morden waren, betrug der Prosentgehalt von HF in der alkylierten Flüssigkeit und der Prosentgehalt an alkylierter Flüssigkeit in dem HF-Katalysator etwa 0,4 baw. 0,0, nachdem die alkylierte Flüssigkeit und HP sich in-, "einem Abseizbehälter' absetzen konnten. Wenn äie-aps System ohne «las koalaazierenöe Bett betrieben wurde, befand en sich eVtia 2,2 ';'· HT in der alfcylierten Plus-

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sigkeit und etwa 2,0 ?ί alkylierte Flüssigkeit .in dem HP.

Die Verwendung der koaleszlerenden !Einrichtung nach dieser Erfindung stellt eine Verbesserung von etwa 82 «£ für den . Fluorwasserstoff in der alkylierten Flüssigkeit etwa W 100 jS.fUr die alkyllerte Flüssigkeit in der Fluorwasserstoff kataXysatorphase im Vergleich zu eiu»r normalen Trennung des Fluorwasserstoffe und der alkylierten Flüssigkeit dar.

Beispiel IV

Unter im wesentlichen denselben Bedingungen,, wie sie Ια Beispiel IXZ beschrieben wurden, alt Auenahne, daß das koaleszlerende Paaerbett eine Stärke von etwa 23 cm (9 in-} ohes) hatte und die Einrichtung etwa 27 Stunden lang betrieben wurde, wurde einer alkylierten Flüssigkeit und einer PluorvasBerstoffkatalysatormiBchung ermöglicht, eich in «Ine« Absetzgafäö su trennen· Der Procentanteil an Pluor-■waeserstoff in der Elkylierten. Plünsigl:eit wurde mit etwa 0,5 i* und der Pros*ntant«ll der alkylierten PlUsslgkelt in dem Fluorwasserstoff mit etwa 0,5 ^. festgestellt· Vienn diese β System ohne koaleaziercmde Pülljiag oder das koaleezieren« de Be.it betrieben wurde, wurden etwa 2_f2 $ HF In der alky~ lierten Flüssigkeit und efvya 2_tQ '< al*«yllö3*te Flüssigkeit

ΒΑ0 ORlGjNAL

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in den HP festgestellt»

Unter Verwendung der oben "beschriebenen koale3J5ierenden Einrichtung wird eine Verbesserung ^v<>ä etwa.77 f* für den HP in der alkylierten Flüssigkeit und von etwa 75 $> für die alkylierte Plüesigkeit in der HP Katalysatorphaae im Vergleich au einer normalen Trennung voh HP und der alkylierten Plüssigkeit erhaltene

Beispiel V

Unter im wesentlichen denselben Bedingungen, die im Beispiel III beschrieben wurden, mit Ausnahme? daß die. Mischung aus der alkylierten Flüssigkeit und dem Pluorwasserstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 cm O_SQ Pu3/ pro Minute strömte und die Einrichtung etwa 54 Stunden lang betrieben wurde, wurden einem Gemisch aus einer -alkylierten PlUssigkeit und HP ermöglicht, aich in einem Abstvtsgefaß zu setaerto Der Prozentanteil an HF in dev alkylierten Plüssigkeit betrug etwa 0_y8 und der Prosjentant-eil an alky« lierter PlUasigk&it in dem HP betrug etwa 0,7

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Claims

Patentansprüche

SSSSSSSSSS5SSSE

1. Filtereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, ein Faserbett, das schraubenförmig gewickelte oder gewundene polymere Fasern enthält, die eine prozentuale Wickellänge von wenigstens etwa 100, eine Bruchdehnung von wenigstens etwa 25 % und eine Querschnittsfläche von etwa 6,5 x 10""' bi3 etwa 6,5 x 10"^cra (etwa 10 bis etwa 1000 square mils) aufweisen, und Einrichtungen, um dieses Faserbett In dem Gehäuse zu halten.

2. Filtereinrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet,

daß das Faserbett einen Leerraum von etwa 55 bis etwa 80 % hat.

3· Verfahren zum Abtrennen von Nebeln aus mit Nebel geladenen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Nebel beladenen Gase durch eine Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 geleitet werden.

k* Vorrichtung zum Abtrennen von Nebel aus mit Nebel beladenen Gasen, gekennzeichnet durch Einlaßeinrichtungen, durch die die Gase eingeführt werden, durch eine Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, um den Nebel von den Gasen abzutrennen, und durch Auslaßeinrichtungen, um die von dem Nebel abgetrennten Gase abzuführen sowie durch eine Sammeleinrichtung, um den Nebel zu sammelnο

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5. Verfahren zum Koaleszieren eines Mediums, das zwei unmischbare Flüssigkeiten enthält» dadurch gekennzeichnet ₃ daß das Medium durch eine Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 gerührt wird.

6. Vorrichtung zum Koaleszieren von Medien> die zwei unmischbare Flüssigkeiten enthalten« gekennzeichnet durch EinlaSeinriehtungen, durch die die !»mischbaren Flüs- \ sigkeiten eingeleitet werden, durch eine Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zum. Trennen der unmischbaren Flüssigkelten und durch Auslaßeinrichtungen, um die getrennten Flüssigkelten abzuführen. -

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