DE2545556A1

DE2545556A1 - Verfahren zur reinigung von verschmutzter luft

Info

Publication number: DE2545556A1
Application number: DE19752545556
Authority: DE
Inventors: Roger Claude Lacroix
Original assignee: LOUYOT COMPTOIR LYON ALEMAND
Current assignee: LOUYOT COMPTOIR LYON ALEMAND
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-10-10
Publication date: 1976-04-22
Also published as: NL7511957A; ES441717A1; FR2287261A2; GB1530152A; BE834363R; JPS5163364A; IT1054338B; FR2287261B2

Description

Patentanwalt

HERMANN L. JUNQ 757 baden baden

Ludwig-Wilhe!m-Stra8e 12 Telefon (07221) 23933 Telegramme: JUPAT Baden-Baden

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Verfahren zur .Reinigung von verschmutzter Luft

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Postscheckkonto 229028 Frankfurt am Main 8-029441 Girokonto IM* Stadtsparkasse Baden-Baden · Girokonto 100 027925 Stadt- und Krelssparkaese Darmstadt

C-I3^8/75

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von verschmutzter Luft und stellt eine zweite Zusatzanmeldung zu der am 17. März 1972 eingereichten Hauptpatentanmeldung P 2313 0^0.7 dar.

In der HauptPatentanmeldung P 2313040.7 und in der ersten Zusatzanmeldung P 2*4-37035.2 wurden Katalysatoren "beschrieben, bei denen der Träger aus einem Metall od. einer Metallegierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie wie folgt aufgebaut sind:

- aus einem Metallträger;

- einer Schicht aus mindestens einer Metallaluminiur, die zumindest teilweise die Oberfläche des genannten Trägers bedeckt;

- und mindestens einer Schicht aus keramischem Stoff, vorzugsweise Aluminiumoxyd, die die genannte Metallaluminiur bedeckt und selbst von mindestens einer katalytischen Schicht bedeckt wird, beispielsweise einer Schicht auf Platenoidbasis.

Es wurde auch die Verwendung solcher Katalysatoren beschrieben, die zur Reinigung von Auspuffgasen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren dienen, wobei diese Auspuffgase Stickstoffoxyde (NO_x), Kohlenoxyd (CO) und Kohlenwasserstoffe enthalten.

Nun hat man die Entdeckung gemacht, daß dieselben Katalysatoren auch für die Durchführung eines Verfahrens zur Reinigung von verschmutzter Luft verwendet werden können, die übelriechende bzw. giftige Dämpfe od. Gase organischer Art enthält, die ihrerseits in der Atmosphäre enthalten sind bzw. bei industriellen Verfahren od. im Haushalt entstehen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein neues Verfahren zur Reinigung von verschmutzter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die verschmutzte Luft mit Hilfe eines Katalysators mit Metallkeramikträger gemäß einem der Ansprüche der Hauptpatentanmeldung P 231304-0.7 behandelt wird, wobei der genannte Träger durch mindestens eines der folgenden Mittel in angemessener Weise erhitzt wird:

a) durch den Joule-Effekt, der dadurch entsteht, daß ein elektrischer Strom in dem genannten Träger fließt;

b) durch ein zusätzliches Heizgerät.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei verschmutzungerzeugenden Anlagen eingesetzt werden, die giftige od. übelriechende Gase od. Dämpfe ausscheiden, deren Temperaturen unter den Auslösetemperaturen der Oxydation-Reduktions-Katalysatoren liegen, d.h. bei Temperaturen unter 4-50⁰C od. häufiger noch unter 250⁰C.

In besonderer Weise, jedoch nicht ausschließlich, ist das Verfahren für geschlossene Einrichtungen geeignet, die mit einer Öffnung od. einem Abzug ausgestattet sind, durch die die Gase bzw. Dämpfe entweichen können, die bei den in den genannten Einrichtungen ausgeführten Vorgängen erzeugt werden. Diese Gase od. Dämpfe werden zu einem bestimmten Zeitpunkt auf ihrem Weg oberhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Luftmenge verdünnt, die mindestens der Menge entspricht, die gerade erforderlich ist, um die vollständige Verbrennung der zu vernichtenden Produkte zu gewährleisten.

Um nur einige Beispiele zu nennen: zu den freiwerdenden Produkten gehören auch jene, die in Reaktoren, Wannen, Töpfen.... bei Vorgängen entstehen, wie sie in Brauereien, und in den folgenden Industrien bei der Herstellung und

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Verarbeitung von Speiseölen und -Fetten, Fischen, Zucker, Leder, Email sowie bei der Behandlung durch Lösungsmittel, beim Kochen der Nahrungsmittel in Kantinen und Restaurants od. im Haushalt (Fritiergeräte z.B.) vorkommen.

Die katalytische Verbrennung ist ein wohlbekanntes Verfahren zur Beseitigung zahlreicher organischer Verbindungen, die bei den genannten Vorgängen frei werden: Kohlenwasserstoffe, Aldehyde, Alkohole, Ketone, Ester, Buttersäure, Akrolein, Ameisensäure, Essigsäure, Amine,

Kohlenoxyd usw. Die Oxydation durch den in der Luft

enthaltenen Sauerstoff führt zur Bildung von Kohlensäureanhydrid, Wasser und Stickstoff, also zu nicht toxischen und geruchlosen Gasen.

Aus Sicherheitsgründen wird die Konzentration der brennbaren Gase od. Dämpfe in den Betrieben unter 25 % der unteren Grenze der Explosivität gehalten, und zwar durch Verdünnung mit Luft, die absichtlich zugeführt wird od. aufgrund der Beschaffenheit der Geräte normalerweise vorhanden ist, z.B. weil sie nicht dicht sind. Damit es zu der Verbrennung kommt, muß die Temperatur der mit den zu vernichtenden Gasen od. Dämpfen angefüllten Luft bei der Berührung mit dem Katalysator auf Selbstentzündungstemperatur gebracht werden.

Gemäß dieser Erfindung wird die verschmutzte Luft auf diese Selbstentzündungstemperatur gebracht, indem sie durch mindestens eines der folgenden Mittel erhitzt wird:

a) durch den Joule-Effekt, der dadurch entsteht, daß ein elektrischer Strom in dem katalytischen Träger fließt;

b) durch ein zusätzliches Heizgerät.

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ζ 254555Β

Diese Selbstentzündungstemperatur schwankt je nach Art des zu vernichtenden Schmutzstoffes und der Beschaffenheit des Katalysators. Pur Katalysatoren auf Platenoidbasis (Palladium, Platin, Rhodium, Iridium, Ruthenium allein od. in Gemischen) werden folgende Temperaturen angegeben:

Wasserstoff	2O⁰C
Kohlenoxyd	15O⁰C
Benzol	18O⁰C
Toluol	17O⁰C
Xylol	200⁰C
-ς; -Pinen	190⁰C
Mesityloxyd	180⁰G
Äthanol	16O°C
Methanol	80⁰C
Methylisobutylketon	175°C
Methyläthylketon	175°C
Äthylacetat	275°C
Pyridin	407⁰G

Im allgemeinen erreicht die verschmutzte Luft diese Temperaturen nicht bei der Berührung mit dem Katalysator od. sie erreicht sie nur mittels Wärmeerzeugung, die auf die vorher ausgelöste Verbrennungsreaktion zurückzuführen ist. In beiden Fällen ist jedoch eine Wärmezufuhr erforderlich, und zwar entweder ständig od. zur Auslösung der Reaktion.

Das Heizmittel b) kann ein elektrischer Widerstand sein. Dieser elektrische Widerstand steht vorzugsweise in dire ktrem Kontakt mit dem Katalysator od. er kann auch über rostfreien Stahl mit dem Katalysator in Verbindung gebracht werden.

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Damit der Katalysator der vorbeiströmenden verschmutzten Luft nur sehr geringen Druckverlust verursacht, stabil ist und eine große Aktivfläche bietet, soll der metallkeramische Träger des genannten Katalysators vorzugsweise aus Streckmetallfolien gefertigt sein.

Wenn man große Mengen verschmutzter Luft mit hoher Durchflußrate zu behandeln hat, müßten natürlich große Energiemengen verbraucht werden, um die genannten Volumen auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Außerdem würde die Behandlung dieser Mengen einen groß ausgelegten Katalysator erforderlich machen.

Um dieses Problem zu lösen, hat man das erfindungsgemäße Verfahren gewählt, indem man die verschmutzte Luft vorher bei hohem Durchsatz über ein Adsorbens, wie etwa Aktivkohle, streichen läßt, das genannte Adsorbens in regelmäßigem Abstand erhitzt, nachdem der Durchfluß der genannten verschmutzten Luft gesperrt wurde, und indem man die somit freigewordenen Ströme von Verschmutzungsprodukten mit geringem Durchsatz mit dem Katalysator behandelt.

Im allgemeinen strömt die zu behandelnde verschmutzte Luft durch den Katalysator, der vorzugsweise aus zusammengebauten Gittern besteht.

Die Gitter werden aus gewalzten und anschließend perforierten od. gestreckten Folien hergestellt od. aus geflochtenem Gewebe. Sie können senkrecht zum Luftstrom angeordnet sein, der dann durch die Perforierungen fließt, od. parallel zu diesem, wobei zwischen den Gittern mit Hilfe von Abstandsstücken ein bestimmter Abstand gehalten wird, um somit Kanäle zu bilden, in denen das zu behandelnde Gas zirkulieren kann.

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- 4t -

Die Gitter und das Heizsystem sind in einem starren Block angeordnet, der an beiden Enden offen ist und auf einen Gerätedeckel od. an irgendeine Wand des Geräts montiert od. auch in Schächte od. Kamine eingebaut werden kann.

Die Transparenz der Gitter liegt zwischen 20 und 80 %. Die Stärke der Folien vor der Streckung od. Perforierung beträgt 0,05 - 0,25 mm.

Die Gitter können aneinandergeschweißt werden durch Punktod. Reihenschweißung, eventuell unter Verwendung der Zwischenstücke. Nach einer der bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung werden gestreckte Folien verwendet, mit einer Transparenz von 45 - 60 $, wobei die große Diagonale der Maschen eine Länge von 1,2 - 4 mm aufweist und die Breite des Streifens zwischen zwei benachbarten Maschen 0,1 - 0,4- mm beträgt.

Jeder Typ der gestreckten Folien ist gekennzeichnet durch drei gemeinsame Zahlengruppen. Die erste Gruppe gibt die Länge der größten Diagonale der Elementarmasche in mm an, die zweite Gruppe gibt die Breite des TrennungsStreifens in 1/100 mm an und die dritte Gruppe gibt die Stärke der Folie vor der Streckung in 1/100 mm an.

Die bei dieser Erfindung vorzugsweise verwendeten Typen weisen folgende Daten auf:

a) 1,4-5 - 12 - 10 mit 18600 Maschen pro dm² und einer optischen Transparenz von 52 %;

b) 1,45 - 12 - 20 mit 18600 Maschen pro dm² und einer optischen Transparenz von 50 %\

c) 2,5 - 25 - 20 mit 7400 Maschen pro dm² und einer optischen Transparenz von 48 $;

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d) 3 - 34 - 20 mit 394-0 Maschen pro dm² und einer optischen Transparenz von 58 %\

Es ist eine wesentliche Eigenschaft der metallkeramischen Katalysatoren, daß sie eine Metallseele haben, durch die sie mittels des Joule-Effekts erhitzt werden können. Es gibt sehr viele Arten, diese Eigenschaften auszunutzen und sie den vorgesehenen Anwendungen anzupassen, bei denen sie eine Verminderung des Eaumbedarfs ermöglicht, weil kein zusätzliches Heizgerät bei der Montage zu berücksichtigen ist, und ferner führt sie zu einer erhöhten Wirksamkeit, da die Wärme dort erzeugt wird, wo ihre Wirkung gebraucht wird, ohne daß es durch Übertragung zu eventuellen Verlusten kommt.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können in vorteilhafter Weise durch einen vorgeschalteten Gasaufnahmestutzen ergänzt werden, der an das Gehäuse geschweißt wird und eventuell mit Leitschaufeln ausgerüstet^"" um den Gasstrom gleichmäßig in die gesamte katalytische Struktur zu leiten. Sie können auch noch durch Wärmeisolierungen und Regelvorrichtungen für die Heizung ergänzt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Beispielen, die der Veranschaulichung dienen, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:

Die Abbildungen la und Ib sind perspektivische schematische Darstellungen von zwei Arten der Stapelung katalytischer Gitter;

Die Abbildungen 2a, 2b, 2_c, 2d und 2,e sind schematische Darstellungen von gestreckten od. perforierten Folien.

2a ist die perspektivische Ansicht einer gestreckten Folie; 2b ist ein Schnitt in der Linie Hb - Hb von Abb. 2a;

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2c ist die Draufsicht einer perforierten gezogenen Folie; 2d ist ein Schnitt in der Linie Hd - Hd von Abb. 2c;

2e ist eine andere Form einer tiefgezogenen perforierten Folie, genannt "Tubulus", in perspektivischer Teilansicht.

Die Abbildungen 3ü und 3h sind Darstellungen eines in der Küche verwendeten Fritiergerätedeckels, der mit der erfindungsgemäßen katalytischen Vorrichtung ausgerüstet ist.

Abbildung 3ü ist eine perspektivische Ansicht der ganzen Einheit, bestehend aus dem Deckel und der katalytischen Vorrichtung.

Abb. 3Jb ist eine Detailschnittzeichnung in der Linie HIb HIb derselben Einheit.

Abb. k ist eine Draufsicht eines selbstheizenden Katalysator gitters.

Abb. 5 ist eine schematische Draufsicht eines Katalysatorgitters.

Die Abbildungen 6a, 6b und 6c stellen eine Küchenabzugshaube gemäß der Erfindung dar.

- 6a ist eine perspektivische schematische Darstellung.

- 6b ist eine schematische Schnittzeichnung in der Linie VIb - VIb von Abb. 6a.

- 6c ist eine schematische Schnittzeichnung in der Linie VIc-VIc von Abb. 6b.

Auf den Abbildungen la und Ib ist eine katalytische Vorrichtung dargestellt, bestehend aus einer Stapelung von Gittern 1, die durch Zwischenstücke 2 von einander getrennt sind.

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Bei Abb. la trifft der Strom 3 der verschmutzten und zu behandelnden Luft senkrecht auf die Ebene der Gitter auf und bei Abb. Ib tritt derselbe Strom 3 parallel zu den Gittern ein.

In den Abb. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e_ sind tiefgezogene gestreckte od. perforierte Gitter dargestellt. Gitter dieser Art können ohne Zwischenstücke ubereinandergestapelt werden.

In den Abb. 3a und 3b ist ein Fritiergerät k dargestellt, mit einem Deckel 4a und einer Dichtung 5 dieses Deckels. Dieses Fritiergerät ist mit einem Abzug 6 für die übelriechenden Gase ausgestattet, in dem sich die erfindungsgemäße katalytische Vorrichtung 6a befindet. Die Vorrichtung 6a enthält einen eingekapselten Widerstand 7 und eine Stapelung katalytischer Gitter 8, die durch den angeschweißten Flansch 9 an dem Abzug 6 befestigt ist und durch den abnehmbaren Flansch 10 und die Befestigungsschrauben 11 festgehalten wird.

Der eingekapselte Widerstand 7 ist in rostfreie Stahlwolle

12 eingetaucht, die ebenfalls mit dem Stapel katalytischer Gitter 8 in Kontakt ist; die Wolle 12 wird durch eine Platte

13 aus Streckmetall festgehalten, die ihrerseits durch einen angeschweißten Flansch 14 an dem Abzug 6 befestigt wird.

Die zu behandelnden Gase strömen durch den Abzug 6 in Pfeilrichtung 15.

Auf Abb. 4 ist ein Katalysatorgitter 16 dargestellt, das aufgrund des Durchflusses eines elektrischen Stromes selbstheizend ist. Dieses Gitter ist in passender Weise ausgeschnitten, so daß sich parallele Metallstreifen 17 ergeben, um den Widerstand des somit gebildeten Stromkreises zu erhöhen; in 18 sind die beiden Klemmen des genannten Kreises schematisch dargestellt.

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In Abb. 5 sind die k Hauptrichtungen (a), (b), (c), (d) der Seiten des Maschenwerks zu sehen.

In den Abb. 6a, 6b und 6c ist eine Küchenabzugshaube/gemäß der erfindung dargestellt, begrenzt durch eine Außenhülle 20 aus Metallblech; wie aus Abb. 6b ersichtlich, ist die genannte Hülle 20 im unteren Teil der Haube weitgehend ausgeschnitten, wo die eingesaugte Luft in Pfeilrichtung eindringt .

Im Innern der Haube 19 befinden sich:

- ein Gewebe od. ein feines Sieb 21, das die Aktivkohle 22 hält, die in Form von Granulaten verwendet wird;

- Heizwiderstände 23 in der Aktivkohle 22 zur Desorption der gebundenen Dämpfe;

- ein Gewebe Zh aus Metall auf der Aktivkohle 22, mit dem die genannte Kohle festgehalten wird;

- die katalytischen Heiζwiderstände 25;

- die elektrischen Verbindungen 26.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel betrifft ein Küchen-Fritiergerät, das den Abb. 3a und 3b entspricht. Es handelt sich um ein im Handel erhältliches Frit iarge rät, das zum Pritieren von maximal 800 g Kartoffeln bestimmt ist, so daß man nach dem Pritieren 4-50 - 550 g Pommes frites erhält. Die Temperatur des Öls liegt bei 185°C, wenn die rohen Pommes frites eingelegt werden. Nach kurzer Zeit wird Wasserdampf frei, der einen Ölnebel und geruchabgebende Stoffe mitnimmt. Aufgrund der Dichtigkeit zwischen dem Deckel und dem Körper des Fritiergeräts strömen die frei werdenden Dämpfe und Nebel

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gezwungenermaßen durch den Gitterstapel. Es sind insgesamt vier Gitter. Sie sind aus rostfreiem gestrecktem Stahl mit Maschen der Größe 3 - 3^ - 20. Auf dem rostfreien Stahl der Gitter befinden sich eine erste Nickelaluminiurschicht, dann eine dünne o£~A luminiumoxyds chi cht und schließlich eine tf-Aluminiumoxydschicht von 120 m2 pro Gramm spezifischer Oberfläche, in der Platin dispergiert ist. Der Heizwiderstand hat eine Leistung von vorzugsweise 4-00 - 1000 Watt; bei dem als Beispiel^gewählten Pritiergerätmodell 600 - 800 Watt. Er gestattet es, die Katalysatorgitter auf 300 - 55O°G zu erhitzen. Ein herkömmlicher Bimetallregler, der auf den Abb. ?>& und 3b nicht dargestellt ist, ermöglicht; die Abschaltung der Heizung des Katalysators, falls dessen Temperatur über 55O⁰C hinaus gehen würde.

Die Stahlwolle, die durch ein Paket aus katalytischen od. nicht katalytischen Gittern ersetzt werden kann, dient gleichzeitig:

- als Wärmeaustauscher zur Weiterleitung der Wärme des Widerstandes an die Katalysatorgitter;

- als Filter für die großen Öltropfen, die hochgeschleudert werden können;

- als Sicherung gegen eine eventuelle Entzündung des heißen Öls durch den Katalysator.

Beispiel 2

Dieses Beispiel betrifft einen Abzug (Kamin), der für den Deckel eines Industriegeräts bestimmt ist. Der genannte Abzug hat nur zwei Betten mit vier Katalysatorgittern, die durch eine kabeiförmige Heizwicklung des Typs "Pyrotenax" von einander getrennt sind.

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Beispiel 3

Dieses Beispiel betrifft einen Abzug analog zu dem aus Beispiel 2, jedoch mit 8 übereinandergestapelten Gittern, die als Zwischenstück zwischen jedem Gitter ein grobes Asbestsieb aufweisen. Diese Gitter entsprechen dem in Abb. 4 dargestellten T^p. Sie sind hintereinandergeschaltet und werden mit Hilfe des durchfließenden Stroms auf die gewünschte Eengperatur gebracht.

Beispiel 4

Dieses Beispiel betrifft eine Abzugshaube für Haushaltsküchen,, wie in den Abb. 6a_r 6b und 6c dargestellt; diese Abzugshaube hat ein Adsorptionsbett und ein Katalysatorbett» Ihre Arbeitsweise umfaßt zwei Perioden von ungleicher Dauer:

- eine lange Periode bzw. die Periode effektiven Betriebs. Die ait ca. Z$ü m3/h angesaugte Luft strömt durch ein Adsorptionsbett _t das die zu beseitigenden Dämpfe bindet; der Katalysator wird nicht erhitzt. Seine Wirkung ist gleich null bzw. sehr iravoEständig» da die gefilterte Luft selbst nur eine temperatur hat» die sich von der Umgebungstemperatur nur wenig unterscheidetj

- eine kurze Periode bzw. die Periode der Regenerierung des Adsorptiaasatittels und der Vernichtung der adsorbierten Dämpfe. Der laufend« Betrieb der Abzugshaube ist vorübergehend unterbrochen. Das Ansaugen mit hohem Durchsatz ist abgestellt. Das Adsorbens und der Katalysator werden elektrisch aufgeheizt, ersterer zur Desorption der Dämpfe, der zweite zur Verbrennung derselben.

Das Adsorbens ist eine Aktivkohle (Actioarbone BGP1-25-A3-MM von CECA).. Gesättigt mit Dämpfen aus der thermischen Zersetzung eines im Haaadel erhältlichen Erdnußöls, kann es durch Erhitzen auf 200 - 300°C_t genauer gesagt 220 - 2?0°G, regeneriert werden.

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25A5556

Der Katalysator besteht aus Gitterbändern aus rostfreiem gestrecktem Stahl mit eine» Maschenwerk von 3 - 3²J- - 20 und aufeinanderfolgenden Belägen aus Nickel, Niekelaluminiur und Aluminiumoxyd nit großer spezifischer Oberfläche CI50 m2/g gemessen nach der BET-Methode), die dispergiertes Platin enthält.

Diese mit Metallseelen ausgerüsteten Gitter vereinigen zwei Punktionen in sich, nämlich die Katalyse und die Erhitzung durch den Joule-Effekt. Für letztere Punktion wurden die elektrischen und wärmetechnisehen Daten ermittelt, um die erforderlichen Berechnungen vornehmen zu können. Der Widerstand pro Längeneinheit der aus dem Streckmetall ausgeschnittenen Bänder hängt ab von der Sichtung des Ausschnitts gegenüber den Maschen, die etwa die Form von Bauten haben. Abb. 5 zeigt in schematischer Darstellung die vier Haupt richtungen a, b, c, d. Es wurden folgende Formeln aufgestellt, die die Werte des Widerstandes nach Maßgabe der Anzahl der Maschen ergeben:

Wenn der elektrische Strom in Richtung (a) fließt, weist der Widerstand pro Meter folgenden Wert auf:

^{H K}

Wenn er in Sichtung (b) fließt, hat der Widerstand den Wert:

und wenn er in Richtung Cc) fließt:

C O CL

wobei Na, Nb, Mc und Nd jeweils die Anzahl Maschen des Streifens in den Richtungen (a), (b), (c) und (d) darstellen.

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Beim rostfreien Stahl 3-3^-20, der mit Nickelaluminiur und Aluminiumoxyd mit od. ohne Platin beschichtet ist, wobei letzteres auf den Widerstand keinen Einfluß hat, weisen die verschiedenen Daten folgende Werte auf:

K_a = 0,0180 -/l/m K, = 0,0160 SLM

D '

κ = 0,0165 .Ar/m

Die Maschen haben folgende Längen:

Richtung (a), eine Masche = 3 mm

» (b), " =1,65 mm

■ (c), " = 1,74 mm

" (d), " = 1,5 mm

Die Relationen Temperatur-Widerstand-Stromstärke wurden ermittelt an waagerecht in ruhiger Luft aufgespannten Bändern aus rostfreiem gestrecktem Stahl 3-34-20, die mit ihren verschiedenen Belägen beschichtet sind, wobei der Strom in Richtung (b) floß. Wo N_a = 6, erhält man folgende Werte: (Tabelle 1) :

TABELLE 1

Temperatur ⁰C

Stromstärke Ampere

Widerstand Ohm/Meter

20 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 6OO

0	2,068
6	2,168
8	2,248
9,8	2,314
11,2	2,375
12,6	2,435
14	2,495
15,5	2,551
17	2,611
18,4	2,668
19,9	2,728
21,4	2,771

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Die metallkeramischen Katalysatorgitter, durch die ein elektrischer Strom fließt, können mit einander in Verbindung gebracht werden und ergeben übereinandergelagert Betten von genügender Stärke, um die übelriechenden Dämpfe vollständig zu verbrennen, ohne daß es unter ihnen zu Überbrückungen od. Kurzschlüssen kommt. Man hat nämlich festgestellt, daß die Isolationswiderstände zwischen zwei auf einer Fläche von 8 cm2 in Kontakt befindlichen Gittern folgende Werte aufweisen:

bei 50O⁰G

bei 600°G
O,25.1O⁶ Jl bei 700⁰C

Auf der Grundlage dieser Vorbemerkungen kann man das Katalysatorgitter einer der Abb. 6 entsprechenden Abzugshaube berechnen, bei der:

der Katalysator aus einem Band aus Streckmetall-Katalysatorgitter besteht, mit dem Maschenwerk 3 - Zk - 20, ρ Maschen in seiner Breite und durchflossen von einem elektrischen Strom in Richtung (b).

Die Nutzbreite des Bandes für den Durchfluß des Stroms beträgt somit 3p in. mm.

Dieses mäanderförmig angeordnete Band aus η Hauptstreifen, von denen jeder eine Länge von 0,48 m aufweist, hat also eine Gesamtlänge L in Metern:

L = 0,48 η
wobei die Verbindungsbandchen nicht berücksichtigt werden.

Beträgt der zwischen den aufeinanderfolgenden Streifen gelassene Abstand k mm, so beträgt die Breite, die von jedem dieser Streifen eingenommen wird;

(3p + 4) in mm.

609817/1128 . -

Beträgt die Ge samt "brei te, die von den n Gittern bedeckt wird, 380 mm, so ergibt sich folgende Formel:

n(3p + 4·) = 380 (5)

T = 35O°C, die Temperatur, die der Katalysator erreichen muß, um voll wirksam zu sein. In Tabelle !sind für ein Band von der Breite von 6 Maschen, das waagerecht in ruhiger Luft aufgespannt ist, folgende Werte angegeben:

Stromstärke I : 14- A

Widerstand R pro Meter: 2,4-95 -A-

Zur Berechnung von Heizwiderständen muß die Anordnung dieser Widerstände sowie die mehr od. weniger große Bedeutung der Wärmeisolierungen berücksichtigt werden. Die Stärke des Heizstroms muß in Wirklichkeit geringer sein als die in der Tabelle angegebene Stärke, nachdem letztere dem ungünstigsten Fall entspricht, eine bestimmte Temperatur mit dem geringsten Energieaufwand zu erreichen. Die effektiv zu verwendende Stärke ist die in Tabelle 1 angegebene, die also einer Temperatur T¹ entsprechen würde, die niedriger ist als die zu erreichende Temperatur T. Eine bekannte Berechnungsmethode besteht in folgender Formel:

T¹ = kT (6)

Im vorliegenden Beispiel - wenn der Katalysator aus nur einem Gitterbett gebildet wird - kann man sagen, K = 0,8, woraus sich folgende Werte ergeben:

T' = 350 χ 0,8 = 280⁰C

I = 12 A

R = 2,4-95 Sl /m

- 609817/1128 "

R entspricht stets der vom Widerstand effektiv erreichten Temperatur. Um die Schaltung zu vereinfachen, kann man sich darauf festlegen, den vom Stromnetz gelieferten Strom, also 220 V, direkt zu verwenden. Somit kann also gesagt werden:

LRI =220 (7)

Die in Tabelle 1 angegebenen Werte entsprechen einem Band mit der Breite von 6 Maschen. Wenn diese Anzahl ρ ist, ergibt sich für R der Wert Rx- und bei einer gegebenen

P ρ
Spannung erhält I den Wert I χ τ .Das Produkt RI ist also von der Anzahl der Maschen in der Breite unabhängig.

Das Verhältnis (7) zeigt:

τ _ 2ZO_ _ 220 ₇ .

^u ~ RI " 2,495 x 12 " '' ^m

Das Verhältnis (4) ergibt:

^{n :} Ö7W- ⁼ ~0^S~ ^{= 15}'⁶ Streifen.

Zur Abdeckung der gesamten Filterfläche nimmt man für η = 16 und aus dem Verhältnis (5) ergibt sich die Anzahl ρ an Maschen in der Breite

16(3P + 4) = 380

ρ = 6,6 also 7 Maschen

Wenn das Katalysatorbett aus einem Stapel von mehreren Gittern bestehen soll, erhält der Koeffizient k der Formel (6)Werte, die unter 0,8 liegen.

Die sich aus der vorausgehenden Berechnung ergebenden Werte der Stärken stellen Höchstwerte dar. Die durch die Verbrennung der zu vernichtenden Dämpfe erzeugte Wärme wurde nicht berücksichtigt und jeder konkrete Fall muß Gegenstand der entsprechenden Ermittlungen sein, nachdem in der Berechnung nur aufgerundete Näherungswerte bestimmt werden.

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Um die Aktivkohle in den Desorption-Katalyse-Zeiten auf die gewünschte Temperatur zu bringen, kann man Heizwiderstände z.B. aus Chromnickellegierung in Form von Drähten od. Bändern in diese Aktivkohle eintauchen.

Dabei sind zwei Tatsachen zu berücksichtigen:

1) die Aktivkohle neigt bei Überhitzung zur Oxydation.

2) Bei den verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, auf die die Aktivkohle zur Regenerierung gebracht werden muß, wird die Wärme vor allem durch die Leitfähigkeit und Konvektion übertragen. Die Kohle selbst ist wegen ihrer sehr großen Porosität ein schlechter Wärmeleiter und um sie auf die gewünschte Temperatur zu bringen, muß sie mit der Wärmequelle so innig wie möglich in Berührung gebracht werden.

In dieser Hinsicht bieten die erfindungsgemäßen Gitter eine sehr zufriedenstellende Lösung. Die Kontaktflächen können bei einem gegebenen Volumen auch noch vervielfältigt werden, indem man die genannten Gitter wellt. Zu diesem Zweck ist es keineswegs erforderlich, einen Katalysator im Aluminiumoxyd der Gitter zu dispergieren. Dieser Katalysator kann sogar im Extremfall ein Hindernis sein, da er eine Vernichtung der Kohle bewirken kann, indem er ihre Verbrennung katalysiert.

Für die Heizwiderstände erfolgen die Berechnungen in derselben Weise wie die der katalytischen Elemente. Um der Tatsache Bechnung zu tragen, daß die Heizwiderstände durch die Aktivkohle wärmeisoliert werden, muß die zu erreichende Temperatur (z.B. 250⁰C) mit einem Koeffizienten k multipliziert werden, der zwischen 0,^ und 0,6 liegt, z.B. 0,5.

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Claims

Patentansprüche

m. Verfahren zur Reinigung von verschmutzter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die verschmutzte Luft durch einen Katalysator mit metallkeramischem Träger gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-6 der Hauptpatentanmeldung P 23130^0.7 behandelt wird, wobei der genannte Träger durch mindestens eines der folgenden Mittel in geeigneter Weise erhitzt wird:

. a) durch den Joule-Effekt, der dadurch entsteht, daß ein elektrischer Strom in dem genannten Träger fließt;

b) durch ein zusätzliches Heizgerät.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschmutzte Luft vorher bei hohem Durchsatz über ein Adsorbens fließt, daß das genannte Adsorbens in regelmäßigen Abständen erhitzt wird, nachdem der Durchfluß der genannten verschmutzten Luft gesperrt wurde, und daß der Strom der somit frei werdenden verschmutzten Produkte vom Katalysator behandelt wird.
3. Verfahren gemäß irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmittel b) ein elektrisher Widerstand ist.
^. Verfahren gemäß Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand in direktem Kontakt mit dem Katalysator steht.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand durch rostfreie Stahlwolle mit dem Katalysator in Verbindung gebracht wird.

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6. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß der metallkeramische Träger des Katalysators aus Streckmetallfolien gefertigt wird.

?. Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung enthält, mit der das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-6 durchgeführt werden kann.

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Le e rs ei te