DE2511578B2

DE2511578B2 - Verfahren zur herstellung von kontaktkoerpern durch aufbau aus duennen schichten aus asbestfasern

Info

Publication number: DE2511578B2
Application number: DE19752511578
Authority: DE
Inventors: Per Lidingö Norbäck (Schweden)
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1974-04-09
Filing date: 1975-03-17
Publication date: 1978-01-12
Also published as: DE2511578A1; GB1502372A; FR2267291A1; US4025668A; JPS50138005A; IT1034894B; DE2511578C3; FR2267291B1; SE381252B; SE7404818L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern, die aus einem Grundgerüst aus dünnen Schichten aus Asbestfasern aufgebaut werden, wobei diese Schichten so geformt sind, daß sie zwischen voneinander getrennten Stützoder Anliegestellen durchgehende Kanäle oder Durchlässe bilden, wobei der Asbest einer solchen Sorte zugehörig sein muß, die bei Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur Kristallwasser abgibt, und wobei die Schichten mit einem oder mehreren anorganischen Stoffen belegt und dann auf eine diese Temperatur übersteigende Temperatur erhitzt werden. Die Kontaktkörper sind zur Anwendung im Zusammenhang mit Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen zwei Mitteln, von denen wenigstens das eine ein Gas ist, bestimmt. Ein wesentliches Anwendungsgebiet für die Erfindung ist die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen zwei Luftströmen, z. B. bei Belüftung von Räumlichkeiten mit Hilfe von Frischluft oder Trocknung von Luft. Andere Anwendungsgebiete sind Wärmeaustauscher für Ausnutzung dec Wärmegehalts der Abgase von Gasturbinen od. dgl. und Kontaktkörper als Träger von Katalysatoren.

Der Kontaktkörper erhält im Endzustand mehr oder weniger ausgeprägt keramische Eigenschaften, insbesondere dann, wenn der Belag und das Grundgerüstma-

lü terial zusammensintern, derart, daß die Schichten eine zusammenhängende Einheit bilden. Um die Temperatur, bei der das Kristallwasser aus den Fasern austritt — die Dehydralisierungstemperatur —, zu überschreiten, muß die Behandlung auf etwa 650°C erhöht werden, sofern die Behandlung innerhalb eines angemessenen Zeitraumes durchführbar sein soll. Sinterung verlangt eine Temperatur von etwa 1000— 1200⁰C, Bisher ist man bei der Herstellung keramischer Körper so vorgegangen, daß man die aus Faserschichten und auf diesen aufgebrachtem anorganischen Belag hergestellten Körperrohlinge allmählich stufenweise in geschlossenen öfen, denen also als ganzen Einheiten Wärme zugeführt werden mußte, auf die vorgesehene Endtemperatur erhitzte. Die Behandlungszeit wurde hierdurch lang, erstreckte sich beispielsweise über ein paar Tage und noch länger. Die öfen mußten so gebaut werden, daß sie die hohe Endtemperatur aushielten, und der Wärmeverbrauch wurde sehr hoch. Es hat sich nun herausgestellt, daß man ein ausgezeichnetes Ergebnis dadurch erhalten

jo kann, daß man die Erhitzung des Schichtkörpers zu der vorgesehenen Beeinflussung, vorzugsweise Sinterung der in ihnen enthaltenen Komponenten, mit Hilfe eines heißen Gasstromes durchführt, der unter Gebläsewirkung während verhältnismäßig kurzer Zeiträume durch

J5 die einzelnen Kanäle hindurchgepreßt wird.

Nachdem ein Luft- oder Gasstrom mittels eines Gebläses od. cigl. auf die gewünschte Geschwindigkeit bzw. Wirbelung gebracht worden ist, wird er durch Verbrennung von öl oder Gas in ihm auf die hohe Behandlungsendtemperatur gebracht. Danach wird der Gasstrom dazu gebracht, direkt durch die vielen feinen Kanäle oder Durchlässe des Koritak.tkörperrohlings hindurchzustreichen, wobei eine schnelle Erhitzung der dünnen Schichten einschließlich des Belags auf ihnen stattfindet, derart, daß die beabsichtigte Umwandlung der darin enthaltenen Komponenten innerhalb nur eines Bruchteils der bisher erforderlichen Zeit erreicht wird. So haben sich gesinterte keramische Körper in einem Zeitraum herstellen lassen, der weniger als eine Stunde

so und sogar weniger als eine halbe Stunde betrug. In entsprechendem Grad wird der Brennstoffverbrauch kleiner und die Herstellungsleistung groß.

Normalerweise enthält Asbestpapier organische Bindemittel zu wenigen Hundertteilen, wie bis zu 15%, um dem Papier die erforderliche mechanische Festigkeit zu geben. Diese organischen Bestandteile lassen sich gemäß der Erfindung insoweit ausnutzen, als sie zum Erreichen der Endtemperatur durch die zusätzliche Wärmeentwicklung, die freigesetzt wird, wenn sie

bo verbrannt werden, beitragen. Man kann dann dem erhitzten Gasstrom eine niedrigere Temperatur als die bei der Wärmebehandlung erforderliche Endtemperatur geben. Der Gasstrom muß dann Sauerstoff in genügender Menge enthalten, um während des ferrierit ten Zuges durch die Kanäle oder Durchlässe des Körpers die einwandfreie Verbrennung der organischen Bestandteile und damit einen schnellen Temperaturanstieg in den Schichten zu gewährleisten.

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Eine weiterhin gesteigerte Einwirkung derselben Art läßt sich dadurch erhalten, daß man über die normalerweise im Asbest enthaltenen organischen Bindemittel hinaus weitere organische Stoffe zusetzt, entweder bei der Herstellung des Papiers oder während der Anfertigung des Körpers. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß bereits so niedrige Anteile an zugesetztem organischem Stoff, wie 10—15 Gewichtshundertteile, für den größeren Teil der erforderlichen Wärmeentwicklung sorgen können.

Es ist bereits aus der DTPS 12 52 571 bekannt, die organischen Bestandteile in dem aus Asbestschichten aufgebauten Kontaktkörper zu entfernen, um zu verhindern, daß in dem Kontaktkörper bei seiner Anwendung, wie z. B. in einem Feuchtigkeitsaustauscher, wo er dem verhältnismäßig heißen Regeneriergas ausgesetzt wird, ein Brand verursacht werden kann.

Hierbei ist es eine Bedingung gewesen, daß die Asbestfasern nicht zu der Temperatur — der Dehydriertemperatur — erhitzt werden dürfen, bei denen das Kristallwasser ausgetrieben wird, weil die Asbestfasern in dem fertigen Körper zu wesentlichem Grad für die mechanische Festigkeit sorgen sollen. Die Wärmebehandlung wurde daher mittels eines auf mäßige Temperatur erhitzten Gasstromes durchgeführt, und ferner wurde die Verbrennung so gesteuert, daß keine Steigerung der Temperatur über die Dehydratisierungstemperatur stattfinden konnte. Bei der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung soll dagegen, wie oben erwähnt, das Kristallwasser austreten, was zur Folge hat, daß der Asbest seine faserige Eigenschaft verliert und die Fasern in eine Art pulverförmigen Zustand übergehen, wobei sie zusammen mit dem oder den im voraus zugeführten anorganischen Stoffen ein Gerüst bilden, das für die mechanische Festigkeit des Körpers sorgt.

Der anorganische Belag auf den Asbestschichten kann während der Herstellung des Kontaktkörpers dadurch erzeugt werden, daß man zwei Stoffe in Wasserlösung auf den Asbestfasern umeinander reagieren läßt. Beispiele hierfür sind einerseits eine Natriumoder Kaliumwasserglaslösung und andererseits ein Metallsalz, wie Kalziumchlorid, die bei Reaktion miteinander eine schwerlösliche Kalziuin-Silizium-Verbindung bilden. Eine andere Möglichkeit ist, den Belag aus Siliziumdioxyd bilden zu lassen. Vor allem, wenn das Enderzeugnis aus gesinterten Schichten bestehen soll, können die anorganischen Stoffe Silizium und Aluminium enthalten.

Diese verschiedenen Behandlungen des Kontaktkörpers können so durchgeführt werden, wie in den gleichzeitig hiermit eingereichten Patentanmeldungen, auf die für eine nähere Einzelbeschreibung verwiesen wird, angegeben ist.

Wie oben bereits erwähnt, ist der Kontaktkörper aus ^r>5 Schichten zusammengesetzt, die eine Vielzahl feiner, durchgehender Kanäle oder Durchlässe bilden. Gemäß einer zweckmäßigen, für z. B. Wärme- und/oder Feuchtigkeitsaustauscher für zwei Gasströme bzw. Katalysatoren bestimmten Ausführungsform kann der hü Körper aus Schichten von abwechselnd gewellten und ebenen Asbestfolien bestehen, wobei sie durchgehende, zueinander parallele Kanäle oder Durchlässe bilden. Der Mittelabstand zwischen den Asbestfolien ist vorzugsweise kleiner als 1,5 mm, was bei dieser Ausführungsform bedeutet, daß die Wellcnhöhe der gewellten Schichten doppelt so groß, d. h. höchstens 3 mm, ist. Der Kontaktkörper kann die Form eines Zylinders oder Rotors aufweisen. Ein in dieser Weise aufgebauter Kontaktkörperrohling wird dann mit einem oder mehreren anorganischen Stoffen beschichtet bzw. getränkt und wird der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung unterworfen. Um die vorgesehene kurze Behandlungszeit mit dein Gasstrom zu erzielen, ist es von Bedeutung, daß die Schichten sehr dünn sind. Die Stärke einschließlich des Belags beträgt nur ein Zehntel oder einige wenige Zehntel eines Millimeters.

Wenn der Kontaktkörper für die gegenseitige Beeinflussung einer Flüssigkeit und eines Gaases, wie Wasser und Luft in einem Kühlturm, oder als Befeuchter zur Anwendung kommen soll, ist der Mittelabstand der Schichten größer, wie bis zu 10—50 mm für Kühltürme und 4—15 mm für Befeuchter. Sämtliche Schichten können gewellt sein, wobei die Wellungen in benachbarten Schichten einander kreuzen.

Die Beseitigung des Lösungsmittels, in erster Hand des Wassers, in dem der anorganische Stoff oder die anorganischen Stoffe dem aus Asbestschichten aufgebauten Körper zugeführt werden, kann in derselben Arbeitsstufe wie die abschließende Wärmebehandlung des Körpers erfolgen. Es ist vorteilhaft, die Kanäle oder Durchlässe des Kontaktkörpers in Richtung von unten aufwärts von dem heißen Gasstrom durchspülen zu lassen, da nämlich der Gasstrom hierbei zunächst das Wasser verdampft und danach die Temperatur des Körpers über den Siedepunkt des Wassers und weiterhin über diejenige Temperatur hinaus erhöht, bei dem das Kristallwasser aus den Asbestfasern austritt. Während somit das Wasser aus einer Zone des Körpers ausgetrieben wird, die allmählich aufwärts wandert, kann gleichzeitig die Erhitzung zu der höheren Endtemperatur in einer darunter befindlichen Zone erfolgen. Der Wärmegehalt des im voraus auf hohe Temperatur erhitzten Gasstromes wird dann während des größeren Teiles der Behandlungszeit bis hinab zu 100"C ausgenutzt. Die gesamte Behandlung läßt sich in weniger als 30 Minuten und sogar weniger als 15 Minuten durchführen.

Da die abschließende Erhitzung des Kontaktkörpers über die Dehydratisierungstemperatur hinaus bzw. bis zur Sinterungstemperatur hinaus nicht mehr als einige wenige Minuten in Anspruch zu nehmen braucht, wird der ganze Prozeß wärmewirtschaftlich so günstig, daß man das Behandlungsgas in die Atmosphäre austreten lassen kann, nachdem es den Kontaktkörper verlassen hat. Der Gasstrom braucht also nicht rückgeleitet zu werden, auch wenn sein Wärmegehalt am Auslaß selbstverständlich vor Vorwärmung neuer Verbrennungsluft ausgenutzt werden kann.

Es leuchtet ein, daß der Wärmeprozeß nicht in einem Ofen, dessen Inneres als Ganzes in der vorgesehenen Endtemperatur erhitzt worden ist, vorgenommen zu werden braucht. Es ist somit ausreichend, den heißen Gasstrom nur durch die Kontaktkörper hindurch und um sie herum streichen zu lassen, ohne daß diese Körper in einem Ofengehäuse eingeschlossen sind, was eine sehr beträchtliche Vereinfachung der Wärmebehandlungbedeutet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern, die aus dünnen Schichten aus Asbestfibern aufgebaut werden, wobei diese Schichten so geformt sind, daß sie zwischen voneinander getrennten Stützoder Anliegestellen durchgehende Kanäle oder Durchlässe bilden, wobei der Asbest einer solchen Sorte zugehört, die bei Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur Kristallwasser abgibt, und wobei die Schichten mit einem oder mehreren anorganischen Stoffen belegt und dann auf eine diese Temperatur übersteigende Temperatur erhitzt werden, d a durch gekennzeichnet, daß man die Erhitzung des Schichlkörpers zu der vorgesehenen Beeinflussung, vorzugsweise Sinterung der in ihm enthaltenden Komponenten, mittels eines heißen Gasstromes durchführt, der unter Gebläsewirkung während eines verhältnismäßig kurzen Zeitraumes durch die einzelnen Kanäle hindurchgepreßt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und die Geschwindigkeit des Gasstromes so eingestellt werden, daß die Eigenschaften des Enderzeugnisses durch eine weniger als eine Stunde und vorzugsweise weniger als eine halbe Stunde dauernde Behandlung mit dem Gasstrom erreicht werden.

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Aufbringen des Stoffes oder der Stoffe auf die Asbestschichten verwendetes Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, in derselben Behandlungsstufe wie die Erhitzung mit dem heißen Gasstrom zum Enderzeugnis ausgetrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Asbestschichten mindestens ein die Fasern zusammenhaltendes oxidierbares organisches Bindemittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmegehalt dieses Bindemittels bei ihrer Oxydation in den heißen Gasstrom überführt wird.

5. Verfahren z. B. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kontaktkörper organisches Material in solcher Menge zugeführt wird, daß es bei seiner Verbrennung einen wesentlichen Teil der für die Temperatursteigerung erforderlichen Wärmemenge liefert.