DE19548281A1

DE19548281A1 - Adsorptionsfilter

Info

Publication number: DE19548281A1
Application number: DE1995148281
Authority: DE
Inventors: Ernest De Dr Ruiter; Jonas Toernblom
Original assignee: Bluecher Hasso Von; Ruiter Ernest De
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: DE19548281B4

Description

Adsorptionsfilter spielen eine immer größere Rolle, sei es, um die Wirtschaft lichkeit eines Verfahrens durch Rückgewinnung wertvoller Stoffe zu verbes sern, sei es, um die Umwelt zu schützen. Adsorptionsfilter haben im Gegen satz zu Katalysatoren, die ungewünschte Substanzen zerstören, nur eine be grenzte Kapazität, man muß deshalb die adsorbierten Stoffe in regelmäßigen Abständen desorbieren. Die Desorption, die ein endothermer Vorgang ist, muß wegen des Gleichgewichts zwischen Adsorption und Desorption bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Das allein bedingt eine gute Temperaturbe ständigkeit des Filters.

Die Desorption kann in vielen Fällen mit Wasserdampf durchgeführt werden, wobei die Kondensationswärme die nötige Energie für die Desorption liefert, die durch das Wasser (Verdrängung) noch unterstützt wird. Nachteile sind die anschließend durchzuführende Trocknung des Adsorbens sowie die nie voll ständige Abtrennung des Desorbats vom Kondensat. Aus diesen Gründen führt man immer öfter die Desorption mit heißen Gasen, z. B. Stickstoff, durch und kondensiert das Desorbat bei niedriger Temperatur. Wegen der verhältnis mäßig geringen Wärmekapazität des heißen Gases bedarf es einer relativ gro ßen Gasmenge, was wiederum zu einer unerwünschten Verdünnung des Des orbats und unwirtschaftlichen Rückgewinnung führt.

Es wurde versucht, diese Nachteile zu umgehen, indem das Adsorbens auf einem aufheizbaren Träger fixiert wurde (DE 42 25 272 A1). Das Aufheizen des Trägers geschieht in einer bevorzugten Weise durch den elektrischen Strom. Das Fixieren der Adsorberteilchen geschieht mit Hilfe einer Haftmasse, die allerdings den Wärmeübergang vom Träger auf das Adsorbens erschwert und sehr wärmebeständig sein muß.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wege zu finden, aufheizbare Ad sorptionsfilter zu schaffen, die keine Haftmasse bzw. nur einen Hilfskleber be nötigen.

Eine bevorzugte Ausführung besteht darin, daß ein sehr luftdurchlässiger, biegsamer Träger (Lochblech, Gitter usw.) aus einem elektrischen Leiter zu sammen mit einem Flächengebilde aus Aktivkohle in einer Dicke von 0,1 - 10 mm zu einem senkrecht zur Wand durchströmten Zylinder aufgewickelt wird. Nach Beendigung der Adsorptionsphase wird der Träger durch elektri schen Strom aufgeheizt, während das Desorbat von einem Gasstrom bevor zugterweise im Gegenstrom abgeführt wird. Dabei ist darauf zu achten, die Gasmenge so zu steuern, daß man sich stets in Nähe der Sättigung befindet. Es sei darauf hingewiesen, daß Aktivkohle selbst eine geringe elektrische Leit fähigkeit besitzt, die sowohl vom Ausgangsmaterial wie vom Herstellungsver fahren abhängt. Die Leitfähigkeit des aufheizbaren Trägers ist immer wesent lich höher. Die elektrischen Anschlüsse sind so anzubringen, daß der gesamte Träger gleichmäßig durchströmt wird.

In einer anderen Ausführung besteht der aufheizbare Träger aus einem luftun durchlässigen, geschmeidigen und leitfähigen, dünnen Blech oder Folie, wel ches mit dazwischen eingelagerten Adsorbenzien zu einer Scheibe aufge wickelt wird, wobei senkrecht zur Scheibe durchströmt wird. Durch rillenförmi ge oder näpfchenförmige Vertiefungen im Träger lassen sich auch körnige Ad sorbenzien während des Aufwickelns ausreichend festhalten. Die Adsorben zien spielen dabei auch die Rolle eines Abstandshalters. Form und Größe der Adsorbenzien-Körner, zwischen denen die zu reinigenden Gase hindurch streichen, bestimmen zusammen mit der Strömungsgeschwindigkeit und der Dicke der Filterschicht den Druckverlust.

Die Adsorbenzien können auch mit einem Hilfskleber während des Aufwickelns festgehalten werden, wobei der Kleber beim Erhitzen des Trägers zerstört wer den kann, da nach Herstellung der Wicklung die Teilchen durch die Blechlagen ausreichend festgehalten werden.

Schließlich lassen sich auch Filterblöcke oder Platten herstellen, die sowohl senkrecht wie parallel zu den Lagen durchströmt werden können.

Als körnige Adsorbenzien kommen in Frage: Kornkohle mit Teilchengrößen von 0,1-3 mm, Kugelkohle jeglicher Herkunft, körnige, anorganische Adsorben zien, beispielsweise Molekularsiebe, insbesondere hydrophobe Molekularsie be, "poröse Polymere", wie sie beispielsweise unter dem Namen Sorbathene angeboten werden. Die Adsorbenzien können selbstverständlich diverse Im prägnierungen, insbesondere solche mit katalytischen Eigenschaften, aufwei sen. Imprägnierungen, die eine Chemiesorption bewirken, sind nur dann sinn voll, wenn es sich um eine durch Erhitzen regenerierbare Imprägnierung han delt.

Schließlich sei noch auf einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Filters hingewiesen: Da alle Komponenten extrem hitzebeständig sind, sind der De sorptionstemperatur keine Grenzen gesetzt, was insbesondere bei der De sorption von Hochsiedern nützlich ist.

Beispiel 1

Aus einem 500 mm breiten Kupferblechstreifen mit einer Dicke von 0,1 mm wurden 2 × 2 mm große Fenster gestanzt, wobei die Stege zwischen den Fen stern 1 mm breit waren. Diese Blechbahn wurde zusammen mit einem ca. 1 mm dicken und 500 mm breiten Aktivkohlevliesstreifen der Fa. Carbo- Gloth zu einem Zylinder mit 100 mm Innendurchmesser und 125 mm Außen durchmesser gerollt. So entstanden 10 Aktivkohlelagen, die durch 12 Kupfer gitter-Lagen getrennt waren. An den beiden Enden des Zylinders wurden die Kupfergitter leitend verbunden, so daß sie durch einen in Längsrichtung des Zylinders fließenden Strom aufgeheizt werden konnten, um das dazwischenlie gende Aktivkohlevlies auf eine für die Desorption erforderliche Temperatur zu bringen. Es ließen sich innerhalb von 10 min ca. 280°C erreichen.

Beispiel 2

Aus den gleichen Materialien wurden zwei 50 mm breite Streifen geschnitten und um einen Teflonkern mit 30 mm Durchmesser zu einer flachen Scheibe mit ca. 220 mm Durchmesser aufgewickelt. Die Scheibe hatte 73 Lagen Aktiv kohlevlies, die zwischen den Kupferlagen eingebettet waren. Es wurden an den Enden des Kupferbandes Elektroden angelötet, um den Filter aufheizen zu können. Das Aufheizen auf 240°C dauerte 6 min.

Der Filter enthielt 125 g Aktivkohle und wurde mit 25 g Cyclohexan beladen. Sodann wurde auf 160°C aufgeheizt und ein Stickstoffstrom von 0,3 Vs hin durchgeführt. Etwa 23 g Cyclohexan kondensierten bereits bei Zimmertempe ratur in einem Luftkühler in den ersten 5 min.

Beispiel 3

Aus den gleichen Materialien wie im Beispiel 1 wurde ein 300 × 200 × 50 mm großes Paket aufgebaut, welches 38 Aktivkohlevlieslagen und 39 Zwischenla gen bzw. Abdeckungen aus dem Kupferblechgitter des Beispiels 1 enthielt. An zwei gegenüberliegenden Seiten wurden die Bleche leitend verbunden und mit Anschlüssen versehen. Wie in den vorhergehenden Beispielen konnte die Ad sorptionsschicht sehr schnell angeheizt und das Adsorbat in hochkonzen trierter Form wiedergewonnen werden.

Claims

1. Adsorptionsfilter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen elektrisch auf heizbaren Lagen Adsorbenzien eingelagert sind, die durch die elektrisch aufheizbaren Lagen erhitzt werden können.

2. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ad sorbens ein textiles Flächengebilde aus Aktivkohle ist.

3. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren Lagen Bleche aus lei tendem Material sind.

4. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren Lagen durchlöchert sind.

5. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren und adsorbierenden Lagen zu einer Scheibe gewickelt sind, die senkrecht zur Fläche durch strömt wird.

6. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren und adsorbierenden Lagen einen Zylinder bilden, der senkrecht zur Zylinderwand durchströmt wird.

7. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren Lagen einen Block oder eine Platte bilden, die senkrecht zu den Lagen durchströmt werden.

8. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die aufheizbaren Lagen einen Block oder eine Platte bilden, die parallel zu den Lagen durchströmt werden.

9. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die adsorbierenden Lagen eine Dicke von 0,1-10 mm, vorzugsweise 0,5-3 mm, haben.

10. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlöcherten Bleche eine Dicke von 0,02-1 mm, vorzugsweise 0,05-0,2 mm, haben, bei einem Durchlaß von 10-95%, vorzugsweise 20-90%.

11. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter pro Liter Filterkörper 50 - 600 g, vorzugsweise 100-400 g Aktivkohle, enthält.