DE2619923A1 - Troepfchenabscheider fuer feuchte gase - Google Patents

Description

München, den
L 287

Patentanwalt
Dipl.-Ing. G. VUcln^ ^D"⁸ Jj

Widenmayerstraße 46
Tel. (O 89) 29 SI 25

Bernard J. Lerner in Pittsburgh, P a/V. St. 7\.

Tröpfchenabscheider für feuchte Gase

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tröpfchenabscheider für feuchte Gase nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In vielen Prozessen wird eine Flüssigkeit mit einem Gas
in innige Berührung gebracht, z. B. bei der Destillation, fraktionierten Destillation, Gasreinigung, Verdampfungskühlung, Belüftung von Klärschlamm u. dgl. Hierbei reißt der Gasstrom die Flüssigkeit in mehr oder weniger großem Ausmaß als Nebel oder Tröpfchen mit und es ist oft erwünscht, die mitgerissene Flüssigkeit wieder aus dem Gas abzuscheiden. Es ist bekannt, hierfür poröse Filterkörper zu verwenden; als diesbezüglicher Stand der Technik seien die US-Patentschriften 2 645 560, 2 784 132,
2 958 593, 3 022 859, 3 190 057, 3 440 018 und 3 526 557 genannt.

Der in der ÜS-PS 3 526 557 beschriebene Filterkörper besteht aus Metall in Form von Drahtnetzen, Streckmetall
od. dgl. Zur Herstellung eines entsprechenden Tröpfchenabscheiders wird ein schlauchförmiges oder zylindrisches

Dr.Hk/Du.

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Draht- oder Kunststoffgewebe abgeflacht, gestapelt und zu einem kreisförmigen oder rechteckigen Filterkörper verarbeitet, der in den dafür vorgesehenen Raum paßt. Ein anderer Typ ist in der US-PS 3 190 057 beschrieben. Hier besteht der Filterkörper des Tröpfchenabscheiders aus offenzelligem netzförmigem Polyurethanschaum.

Die Filterkörper dieser bekannten Tröpfchenabscheider sind makroskopisch durch einen gleichmäßigen Gasströmungswiderstand im oanzen Filterkörper ausgezeichnet. Mikroskopisch können also die Poren eine Zufallsverteilung hinsichtlich Größe und Gestalt haben, aber makroskopisch ist die Gasströmung gleichförmig. Um den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, ist im allgemeinen der Durchgangsraum sehr hoch, nämlich mehr als 90%.

Die bekannten Filterkörper dieser Art haben im Betrieb einen verhältnismäßig hohen Durchlaßwiderstand für feuchte Gase im Vergleich zum Strömungswiderstand für trockene Gase. Ferner zeigen sie die Tendenz, sich mit der zurückgehaltenen Flüssigkeit vollzusaugen, d. h. zu überfluten. Die Überflutung bedeutet, daß der Filterkörper einen Zustand annimmt, in welchem sein Flüssigkeitsgehalt rasch ansteigt, der Druckabfall des Gases s teil ansteigt und schließlich die Flüssigkeit zur Abströmseite des Filterkörpers durchbricht und tropfenweise mitgerissen wird.

Man weiß, daß die beschriebenen Nachteile alle davon herrühren, daß sowohl das nach oben strömende Gas, als auch die nach unten wandernde Flüssigkeit den gleichen Strömungsraum innerhalb der Zwischenräume des Filterkörpers beanspruchen. Es gibt praktisch keine bevorzugten

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Flussigkeitsablaufkanäle mit geringem Strömungswiderstand und auch keine Abschnitte mit geringem Gasströmungswiderstand in dem Filterkörper. Der Filterkörper bietet dem Gas dank seiner Dicke wie gesagt einen makroskopisch gleichförmigen Durchgangswiderstand;diese Gleichförmigkeit wird sogar weitgehend als erstrebenswertes Ziel angesehen.

Wenn der Filterkörper horizontal angeordnet ist, so daß der Gasstrom ganz oder überwiegend nach oben gerichtet ist, wandert die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft durch den Filterkörper nach unten. Die Abfuhr der Flüssigkeit wird aber durch die Oberflächenspannung in der Nähe der Anströmseite des Filterkörpers behindert. Ein weiterer Hinderungsgrund ist die Mitnahme und Reibung durch den Gasstrom, der ganz oder teilweise der Ablaufrichtung der Flüssigkeit entgegenströmt. Infolgedessen sammelt sich die abgeschiedene Flüssigkeit als zusammenhängende Schicht unmittelbar oberhalb der anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers bzw. im Falle eines schräg eingebauten Filterkörpers unmittelbar oberhalb eines großen Teils dieser Oberfläche. Das Gas muß dann zwangsläufig als diskontinuierliche Phase durch die Fltissigkeitsschicht durchperlen, so daß sich ein hoher Strömungswiderstand im Verhältnis zu dem trockenen Filterkörper und eine starke Überflutungstendenz schon bei verhältnismäßig geringen Flüssigkeitsbeladungen ergeben. Diese bekannten Tröpfchenabscheider sind demzufolge auf die Verwendung bei Gasen nicht zu hoher Feuchtigkeit beschränkt. Deshalb ist es üblich, den Tröpfchenabscheider soweit wie möglich von der Beladungsstelle, d. h. von der Austrittsstelle des Flüssigkeits-Gasgemischs anzuordnen, damit möglichst viele Tröpfchen bereits von selbst durch die Schwerkraft ausgeschieden sind. Das ist keine wirt-

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schaftlieh befriedigende Lösung, weil sie einen erhöhten Platzbedarf erfordert.

In den US-Patentschriften 3 022 859, 2 645 560 und 3 440 v/ird auf verschiedene Weise versucht, das aufgezeigte Problem zu lösen. In den Anordnungen nach den US-Patentschriften 3 022 859 und 2 645 560 ist zu diesem Zweck der Abscheider in einem großen Winkel gegen die Horizontale angeordnet, um den Flüssigkeitsablauf längs des geneigten Filterkcrpers in äußere Ablaufkanäle bzw. zur Innenwand des Gefäßes zu erleichtern. In der Anordnung nach der US-PS 3 440 018 ist eine gewellte Lochplatte als Träger des Abscheiders und Flüssigkeitsverteilers vorgesehen. Diese Lochplatte muß aber wieder von dem aufsteigenden feuchten Gas durchsetzt werden und zeigt so die gleichen unerwünschten Begleiterscheinungen des Gegenstroms von Flüssigkeit und Gas wie der eigentliche Filterkörper. Außerdem erhöht diese Lochplatte zwangsläufig den Strömungswiderstand gegenüber dem Filterkörper allein und ist auch insofern nachteilig.

Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Tröpfchenabscheider der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, der eine wesentlich höhere Flüssigkeitsbelastung als die bekannten Abscheider dieser Art ermöglicht, ohne daß der Druckverlust zu groß wird oder eine Überflutung eintritt. Insbesondere soll die abgeschiedene Flüssigkeit gegen die Reibungskräfte des anströmenden Gases geschützt werden und in so großen Tropfen austreten, daß diese nicht erneut von dem Gas mitgerissen werden können.

Erfindungsgemäß besteht die Abführvorrichtung für die Flüssigkeit aus Fasermaterial, das die aus dem Filterkörper abgeleitete Flüssigkeit gegen das anströmende Gas abschirmt.

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Unter Fasermaterial werden hier alle Gebilde verstanden, deren Grundstruktur im wesentlich eindimensional ist, also Einzelfasern, Drahtnetze, Matten, Borsten, Bänder, Stahlwolle usw. Wegen des Coanda-Effekts ziehen die Gebilde aus Fasermaterial die Flüssigkeit aus der Schicht oberhalb der anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers ab. Der Coanda-Effekt ist die Tendenz einer Flüssigkeit, unter der Einwirkung der Schwerkraft an einem sie berührenden Flüssigkeitsleiter entlangzufließen. Wenn man z.B. einen aus einem Wasserhahn austretenden Wasserstrahl mit dem Finger berührt, fließt das Wasser am Finger entlang, wird also aus dem direkten Strahl abgelenkt. Die Fasern des Fasermaterials berühren die Flüssigkeitsschicht und leiten infolge des Coanda-Effekts die Flüssigkeit aus dieser Schicht ab( vergl. Stanley W. Angrist, Scientific American, Band 211 Seiten 80 bis 88, insbesondere Seite 83)

Die Faserkörper berühren die anströmseitige Oberfläche des Filterkörpers derart, daß ihre Achsen senkrecht zur Gasströrnrichtung gerichtet sind; wenn mehr als ein Faserkörper vorhanden ist, haben sie einen gewissen gegenseitigen Abstand. Die Querschnittsform der Faserkörper ist grundsätzlich gleichgültig, jedoch hat sich die zylindrische Gestalt als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei der Durchmesser verhältnismäßig klein im Verhältnis zum Durchmesser des Filterkörpers bzw. des umschließenden Gefäßes ist. Der Durchmesser der Faserkörper soll groß genug sein, um einen ausreichenden hydrostatischen Druckabfall innerhalb des Faserkörpers zu erzeugen; dies ergibt im Verein mit einer passenden Anzahl von Faserkörpern die benötigte Abscheidekapazität. Für Filterkörper üblicher Art ohne merkliche Kapillarität soll der Durchmesser des oder der Faserkörper im Bereich von 25 bis 75 oder 100% der Dicke des Filterkörpers liegen, wobei die

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größeren Dicken für Flüssigkeiten gelten, die eine geringere Oberflächenspannung als Wasser haben. Für Filterkörper mit merklicher Kapillarität, die bisher nicht viel verwendet worden sind, kann der Faserkörper erheblich größeren Durchmesser als die Dicke des Filterkörpers haben; der Durchmesser ist nämlich eine Funktion der Kapillarität. In diesem Falle soll der Faserkörper gleiche oder größere Kapillarität für die betreffende Flüssigkeit als der Filterkörper haben. Jeder Faserkörper soll einen hohen Porösitätsgrad haben, der typisch etwa 90% des Volumens beträgt.

Da die Flüssigkeitsabfuhr in einem Faserkörper unter dem Einfluß der Schwerkraft im wesentlichen vertikal verläuft, wird der Flüssigkeitsstrom durch die Fasern, die mehr oder weniger senkrecht zur Ablaufrichtung verlaufen, gegen die Einwirkung der Reibungs- und Stoßkräfte des strömenden Gases geschützt. Wenn mehrere Faserkörper verwendet werden, müssen diese zwangsläufig einen Abstand zwischen sich frei lassen, damit das Gas einen bevorzugten Bereich geringen Strömungswiderstandes vorfindet, wodurch das aufwärts strömende Gas v/irksam von der abwärts strömenden Flüssigkeit getrennt wird.

Die praktische Erfahrung hat gezeigt, daß der neue Tröpfchenabscheider einen wesentlich geringeren Gasdruckabfall und eine weit höhere Flüssigkeitskapazität als die bekannten Tröpfchenabscheider besitzt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

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Fig. 1 ein Längsschnitt einer typischen Kontaktanlage für ein Gas und eine Flüssigkeit mit eingebautem Tröpfchenabscheider gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine isometrische Darstellung des Tröpfchenabscheiders nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 5 eine Darstellung der Befestigung des Faserkörpers,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 die schematische Ansicht eines Tröpfchenabscheiders bekannter Art,

Fig. 8 ein Graph zum Vergleich des Druckanfalls als Funktion der Gasgeschwindigkeit eines mit Flüssigkeit beladenen und eines trockenen Abscheiders nach· Fig. 7,

Fig. 9 die schematische Darstellung eines Faserkörpers zur Flüssigkeitsableitung gemäß der Erfindung, bestehend aus einem Drahtnetz,

Fig.10 ein Graph entsprechend Fig. 8, jedoch für einen Tröpfchenabscheider gemäß der Erfindung mit mehreren Faserkörpern nach Anspruch 9,

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Fig. 11 die schematische Darstellung eines Faserkörpers, der aus einer anisotropen ungev/ebten Matte hergestellt ist,

Fig. 12 ein Graph entsprechend Fig. 8 für einen Tröpfchenabscheider mit mehreren Faserkörpern nach Fig. 11,

Fig. 13 die schematische Darstellung eines Faserkörpers gemäß der Erfindung, der eine Mittelachse mit radialen Borsten aufweist,

Fig. 14 ein Graph entsprechend Fig. 8, jedoch für einen Tröpfchenabscheider mit mehreren Faserkörpern nach Fig. 13,

Fig. 15 die schematische Darstellung eines Easerkörpers aus Stahlwolle (nicht rostend)

und
Fig. 16 ein Graph entsprechend Fig. 8, jedoch für einen Tröpfchenabscheider mit mehreren Faserkörpern nach Fig. 15.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage ist ein Gasreinigungsturm 21. Er hat zylindrische Wände 23 mit einer ebenen Grundfläche 25 und einer Kuppel 27. Der Turm 21 besteht aus einem Metallmantel 29 mit einer Schutzauskleidung Letztere besitzt nach innen vorspringende ringförmige Konsolen 33 und 35. Der Turm 21 weist einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß 39, sowie einen Flüssigkeitsauslaß 41 auf.

Die Konsole 33 trägt ein Kontaktbett 43, das für Gas und Flüssigkeit durchlässig ist. Die Kontaktflüssigkeit wird von einer Sprühvorrichtung 45 geliefert, deren Zuleitung

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- 9 durch die Wand 23 geht.

Die Konsole 35 trägt einen Tropfchenabscheider 51. Er besteht aus einem Filterkörper 53, der von einem dreidimensionalen Gitter zusammengehalten wird. Dieses Gitter umfaßt die vertikalen Stäbe 55, die durch den Filterkörper 53 durchgehen, und die Querstäbe 57. Die Stäbe und 57 sind mit oberen und unteren Rahmen 59 und 61 verschweißt (vergl. Fig. 3). Jeder Rahmen besteht aus mehreren Leisten 63, die sich längs der anströmseitigen bzw. abströmseitigen Oberfläche 67 bzw. 69 des Filterkcrpers 53 erstrecken, und gekrümmten Verbindungsleisten 71 und 73. Die Verbindungsleisten 73 haben L-förmigen Querschnitt.

Zur Ableitung der vom Filterkörper aus dem Gas zurückgehaltenen Flüssigkeit sind mehrere flüssigkeitsdurchlässige Faserkörper 81 vorgesehen. Sie haben aus Gründen der einfacheren Herstellung vorzugsweise zylindrische Gestalt. Jeder Faserkörper sitzt auf einer Stange 83, die im vorliegenden Falle längs der Körperachse verläuft. Die Stangen 83 sind mit ü-förmigen Krampen 85 (Fig. 3) an den Querleisten 73 befestigt. Sie verlaufen parallel zu der anströmseitigen (unteren) Oberfläche 67 des Filterkörpers und liegen auf der Konsole 35 auf. Der Filterkörper 53 liegt fest auf den Faserkörpern 81 auf.

Beispielsweise besteht der Filterkörper 53 aus einer dicht in Spiralform gewickelten Rolle 84 (Fig. 7) aus gewirkten PTFE-Fasern 86. Die Fasern haben einen Durchmesser von etwa 250 Mikron. Die Faserkörper 81 können verschiedene Formen annehmen. Beispielsweise besteht der Faserkörper 81 gemäß Fig. 9 aus einer zylindrischen, spiralförmig gewickelten Rolle 88 aus einem Sieb- oder Netzstoff, mehrere Schichten tief, der längs der Unterseite des

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Filterkörpers 53 in Berührung mit diesem senkrecht zur Gasströmungsrichtung angeordnet ist. Die Rolle wird von dem Mittelstab bzw. dem Mittelrohr 102 getragen. Wenn der Filterkörper 53 aus einem gewirkten Netzmaterial besteht, wird dieses Material vorteilhaft auch zur Herstellung des Faserkörpers 81 herangezogen.

Ein zweites Ausführunqsbeispiel des Faserkörpers besteht gemäß Fig. 11 aus einer zylindrischen, spiralförmig gewickelten Rolle 90 eines nicht gewebten lockeren Faserstoffs gemäß US-PS 2 784 132 oder ÜS-PS 2 958 593. Auch diese Rolle wird von einem zentralen Stab 104 getragen. Die Fasern der Rolle 90 haben beispielsweise einen Durchmesser von etwa 150 Mikron. Auch hier werden eine oder mehrere Rollen 90 von unten gegen den Filterkörper 53 gepreßt, um die gewünschte, gegen die Strömungskräfte des Gases geschützte Flüssigkeitsableitung zu erzielen. Sowohl hier, als auch bei der Rolle 88 aus Netzmaterial sind die Faserschichten anisotrop angeordnet. Die Anisotropie besteht darin, daß der zylindrische Körper aus konzentrischen Faserschichten 106 bzw. 92 besteht, die allgemein parallel zur Strömungsrichtung des Gases um die Zylinder verlaufen. Die konzentrischen Faserschichten üben eine starke Bremswirkung auf das strömende Gas aus und schützen so die Strömungsbahnen für die durch die Rollen ablaufende Flüssigkeit. Das strömende Gas kann infolgedessen nicht zur Oberfläche der strömenden Flüssigkeit vordringen und andererseits ergeben sich zwischen den Faserkörpern Bahnen geringen Widerstandes für den Gasstrom.

Eine weitere Aüsführungsform, bei der die Faseranisotropie eine andere Orientierung hat, die aber ebenso wirksam wie die soeben beschriebenen Formen ist, besteht gemäß

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Fig. 13 aus einem zylindrischen und bürstenartigen Körper 94. Er besteht aus zahlreichen Borsten 96, die radial an einem schraubenförmig gedrehten Stab oder Draht 112 befestigt sind. Die Borsten 96 haben z. B. einen mittleren Durchmesser von etwa 0,25 bis 0,35 mm. Wenn die Borsten 96 in Berührung mit der anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers 53 stehen, dringen sie in diese ein und dienen als bevorzugte Leitbahnen für die Flüssigkeit. Die Flüssigkeitsabfuhr wird vertikal nach unten bis in den axialen Bereich des Faserkörpers 9 4 geleitet und breitet sich dann im unteren Teil des Körpers 94 fächerförmig radial aus. Der Schutz des Flüssigkeitsstromes vor den Reibungskräften des Gases geschieht in diesem Falle vor allem durch die Änderung der räumlichen Dichte der Fasern 96 in Radialrichtung. Da die Faserdichte bei Annäherung an die Achse 112 zunimmt, wird das Eindringen des Gasstromes in den mittleren Bereich, wo der Großteil der Flüssigkeitsströmung stattfindet, weitgehend verhindert. Eine zusätzliche Abschirmung der Gasströmung an der Stelle der Flüssigkeitsaufnahme aus dem Filterkörper 53 ergibt sich durch die beiderseits der die Flüssigkeit ableitenden Fasern angeordneten Reihen der nicht in Berührung mit dem Filterkörper stehender Borsten 96.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht der Faserkörper aus einer Rolle 98 aus gekämmter Stahlwolle (Fig. 15).

Oben war vorausgesetzt worden, daß die Faserkörper 88, 90, 94 und 98 getrennt hergestellt und nachträglich an dem Filterkörper 53 befestigt werden; in gewissen Fällen ist es jedoch auch möglich, die Faserkörper als integralen Bestandteil des Filterkörpers auszubilden. Auch können statt des kreisförmigen Querschnitts elliptische, quadratische, rechteckige und sonstige Querschnitte verwendet

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werden. Die Fasern können aus Metall, Kunststoff, Glas oder sonstigem Werkstoff bestehen.

Im Betrieb strömt das mit Flüssigkeitströpfchen beladene Gas aus dem Bett 43 durch den Filterkörper 53. Die dort abgeschiedene Flüssigkeit strömt im Gegenstrom zur anströmseitigen Oberfläche 67 des Filterkörpers. Anstatt daß sie sich oberhalb dieser Oberfläche sammelt, strömt die Flüssigkeit durch die Kontaktzone 87 zwischen den Faserkörpern 81 und dem Filter 53 und dann in einem Rinnsal 89 durch den zentralen Bereich des Faserkörpers 81. Das Rinnsal 89 wird durch den äußeren Teil 91 des Faserkörpers gegen das anströmende Gas abgeschirmt. Die Höhe H des Faserkörpers 81 in Vertikalrichtung soll so groß sein, daß der hydrostatische Druckunterschied längs des Rinnsals groß genug ist, um eine Entfernung der Flüssigkeit aus dem Faserkörper in verhältnismäßig großen Tropfen 93 zu verursachen. So große Tropfen v/erden nicht so leicht durch das aufwärtsströmende Gas mitgerissen.

Der Filterkörper 53 und der Faserkörper 81 des Tröpfchenabscheiders nach Fig. 1 bis 5 sind so ausgebildet, daß sie keine merkliche Kapillarität für die Flüssigkeit zeigen. In Fig. 6 ist ein Tröpfchenabscheider 101 mit einem Filterkörper 103 mit merklicher Kapillarität skizziert. Der Abscheider 101 enthält ferner Ableitkörper 105, welche die gleiche oder eine höhere Kapillarität hinsichtlich der betreffenden Flüssigkeit aufweisen. Die Ableitkörper 105 absorbieren die Flüssigkeit aus dem Filterkörper 103 ähnlich wie Löschpapier. Die vertikalen Abmessungen der Ableitkörper 105 sollen verhältnismäßig hoch im Vergleich mit der Dicke des Filterkörpers 103 sein, um einen ausreichenden hydrostatischen Druck Hl zu erzeugen, der den Austritt der Flüssigkeit aus den Ableitkörpern 105 unterstützt.

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überraschenderweise wurde gefunden, daß im Betrieb die Anwendung der beschriebenen Faserkörper zu einer Verringerung des Druckabfalls des Arbeitsgases in dem Filterkörper 53 um mehr als 50% führte, d. h. der Druckabfall nahm praktisch die gleichen Werte an, die das trockene Filter allein zeigte.

Die Versuche wurden in einem vertikalen Gasreinigungsturm mit einem Durchmesser von 150 mm unter Verwendung eines handelsüblichen gewirkten Filterkörpers 53 aus PTFE mit einer Dicke von 100 mm durchgeführt. Die Tröpfchen wurden von einer handelsüblichen Sprühdüse geliefert, die 75 mm unterhalb des Filterkörpers angeordnet war und Wasser nach oben auf das Filter sprühte, gleichzeitig mit einem nach oben gerichteten Luftstrom. Der Luftstrom wurde von einem Zentrifugalgebläse erzeugt und mittels einer geeichten scharfkantigen öffnung von 45 mm Durchmesser zugemessen. Die Flüssigkeitszufuhr wurde während der ganzen Versuche auf dem konstanten Wert von 2 1 je Minute gehalten. Der Druckabfall in Filterkörper wurde mit einem Schrägrohrmanometer gemessen. In den Versuchen wurde jeweils der Druckabfall im Filter (in Einheiten von 25,4 mm Wassersäule) in Abhängigkeit von der Anströmgeschwindigkeit des Gases (in Einheiten von 0,3 η pro Sekunde) bestimmt, und zwar wurde jeweils zuerst das trockene Filter durchgemessen und dann die Messung mit Nebelbesprühung wiederholt.

Der erste Versuch wurde mit dem Filterkörper 84 allein gemacht, um die nötigen Ausgangswerte zu gewinnen. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 graphisch dargestellt. Kurve 8A gilt für den trockenen und Kurve 8B für den eingenebelten Filterkörper 84. Wie man sieht, steigt unter dem Einfluß der Tröpfchenbeladung der Druckabfall am Filter 84 auf

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mehr als das Doppelte des Druckabfalls am trockenen Filter für die gleiche Gasgeschwindigkeit. Ferner zeigt die Kurve 8B für das befeuchtete Filter einen Knick zwischen 1,5 und 1,8 m pro Sekunde und einen Überflutungspunkt bei etwa 2,0 m pro Sekunde entsprechend dem der Filterdicke gleichkommenden Druckabfall von 100 mm Wassersäule. An diesem Punkt konnte auch das Durchschlagen des Nebels durch das Filter beobachtet werden.

Der nächste Versuch wurde mit einem Tröpfchenabscheider 51 durchgeführt, bei dem drei Rollen 88 eines Drahtnetzes wieder maschenweise 6x6 mm in je 5 Lagen mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Länge von 75 mm horizontal in Berührung mit dem Filterkörper 84 angeordnet waren. Das Filter wurde so angeordnet, daß seine Unterseite im gleichen Abstand von der Sprühdüse wie vorher war. Der Druckabfall in Abhängigkeit von der Gasgeschwindigkeit für das trockene und das eingenebelte Filter unter diesen Bedingungen ist in den Kurven 10A und 1OB der Fig. 10 dargestellt. Wie der Vergleich zwischen Fig. 8 und 10 zeigt, besteht zwischen den Versuchsreihen für trockenes Filter kein wesentlicher Unterschied. Dagegen wird der Strömungswiderstand des Filters gegen feuchtes Gas praktisch auf den Wert bei trockenem Filter, also auf etwa 50% desjenigen des befeuchteten Filters ohne die Faserkörper 88 reduziert. Ferner wurde der Knick in der Druckkurve von etwa 1,67 auf etwa 2,45 m pro Sekunde erhöht und die dem Überflutungspunkt zugeordnete Geschwindigkeit wuchs von 2,0 m pro Sekunde auf etwa 3,4 m pro Sekunde. Diese Erhöhung der Überflutungskapazität fällt besonders in die Augen, aber die durch die Faserkörper hervorgerufene Verringerung des Druckabfalls (Kurven 8B und lOB) ist völlig unerwartet und überraschend. Man sollte eigentlich erwarten, daß die Behinderung der Gasströmung und der zusätzliche Strömungswiderstand infolge der Ein-

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fügung der Faserkörper den Gasströmungswiderstand insgesamt erhöht, insbesondere für das befeuchtete Filter; die radikale Reduzierung des Druckabfalls unter sonst gleichen Bedingungen zeigt, daß der Effekt der die Flüssigkeit abführenden Faserkörper weit größer als erwartet ist.

In der nächsten Versuchsreihe wurden die drei Gitterstoff rollen 88 durch drei Rollen 90 eines 19 mm dicken Vlieses mit anisotroper Faserorientierung ersetzt, wobei die bevorzugte Faserorientierung parallel zur Oberfläche des Vlieses verlief. Die Fasern 92 hatten einen Durchmesser von etwa 150 Mikron. Die Rollen aus diesem Vlies hatten einen Durchmesser von 38 mm und eine Länge von 75 mm. Die Versuchsergebnisse sind in den Kurven 12A und 12B für trockenes und für feuchtes Filter dargestellt. Auch hier wie in Fig. 10 ergibt sich eine radikale Verringerung des Druckabfalls gegenüber der Bezugskurve 8B für das befeuchtete Filter 84 allein. Die Überflutung trat bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 3,2 m pro Sekunde ein, d. h. das Flüssigkeitsaufnahmevermögen stieg um 61,5 % gegenüber dem Filter 84 allein.

Der nächste Versuch wurde mit drei spiralförmig gewickelten Rundbürsten 94 durchgeführt. Diese hatten einen Durchmesser von 25 mm und eine Länge von 6,4 mm und bestanden aus radial angeordneten Polypropylenborsten mit einem Durchmesser von 0,35 mm, die in Berührung mit der anströmseitigen Oberfläche des Filterkörpers 84 standen. Die Rundbürsten waren in gleichen Abständen parallel zueinander angeordnet und ihre Längsachsen verliefen senkrecht zur vertikalen Strömungsrichtung des Gases. Die Versuchsergebnisse für trockenes und feuchtes Gas sind in den Kurven 14A und 14B der Fig. 14 niedergelegt. Trotz einer ge-

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ringen Abnahme des Flüssigkeitsaufnahmevermögens im Vergleich zu den Netzrollen 88 und den Vliesrollen 90 ergaben die Rundbürsten eine ähnliche Reduktion des Druckabfalls und eine fast ebenso große Flüssigkeitskapazität im Vergleich zu den Bezugsfall gemäß Fig. 8.

Im nächsten Versuch v/urden drei zylindrische Rollen 98 mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 75 mm aus Edelstahlwolle hergestellt. Die Edelstahlwolle war vorher gekämmt worden, so daß sie eine Matte mit ungefähr parallel verlaufenden Einzelfäden darstellte. Die Rollen 98 wurden durch Aufrollen der Matte in Längsrichtung erzeugt, so daß die Metallfäden weitgehend konzentrische Ringe oder Spiralen bildeten, die im wesentlichen parallel zur Zylinderoberfläche verlaufen. Die Ergebnisse für trockenes und befeuchtetes Filter sind in den Kurven 16A und 16B der Fig. 16 dargestellt. Sie sind noch etwas besser als diejenigen bei Verwendung der anderen Faserk örper 88, 90 und 94, denn die Druckabfallkurve 16B liegt etwas tiefer als die vergleichbaren Kurven und der Überflutungspunkt ist etwas höher.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   (li Tröpfchenabscheider für feuchte Gase, bestehend aus einem Filterkörper, an dessen Anströmseite sich eine Vorrichtung zum Abführen der im Gegenstrom durch den Filterkörper wandernden abgeschiedenen Flüssigkeit befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführvorrichtung (81) aus Fasermaterial besteht, das die aus dem Filterkörper (53) austretende Flüssigkeit gegen das anströmende Gas abschirmt.
2. 2. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführvorrichtung aus mindestens einem für die Flüssigkeit aus der oberhalb der anströmseitigen Oberfläche des Filters gebildetai Flüssigkeitsschicht durchlässigen Faserkörper (81) besteht, der in Berührung mit der anströmseitigen Filteroberfläche (67) steht und dessen Hauptachse senkrecht zur Strömungsrichtung des feuchten Gases verläuft, sowie daß die Querschnittsfläche des Faserkörpers senkrecht zu der Hauptachse so gewählt ist, daß die innerhalb des Faserkörpers gebildeten Flüssigkeitsrinnsale gegen Behinderung durch das anströmende Gas abgeschirmt v/erden.

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3. 3. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung (H) der Ouerschnittsflache des Faserkörpers in Vertikalrichtung von der Berührungsstelle mit der anströmseitigen Filteroberfläche bis zum unteren Ende des Faserkörpers so groß ist, daß die den Faserkörper durchlaufende Flüssigkeit einem merklichen hydrostatischen Druck ausgesetzt ist und dadurch an der Austrittsstelle aus dem Faserkörper in großen Tropfen, die der Mitnahme durch das Gas erheblichen Widerstand entgegensetzen, abtropft.
4. 4. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper ein Freiraumvolumen hat, das in der Größenordnung von 90% und mehr des Gesamtvolumens des Faserkörpers liegt.
5. 5. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper aus einer spiralförmig gewickelten Drahtnetzrolle (88) besteht.
6. 6. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper aus einer Rolle (90) eines Vlieses mit anisotroper Faserorientierung besteht.

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7. 7. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper aus einer spiralförmia gewickelten Rundbürste (94) besteht, deren Borsten (96) in den Filterkörper (53) eindringen.
8. 8. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper aus einer Rolle gekämmter Edelstahlv7olle (98) besteht.
9. 9. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (103) eine solche Porosität aufweist, daß er gegenüber dem Flüssigkeitsstrom merkliche Kapillarität besitzt, und daß der Faserkörper

   (105) mindestens die Kapillarität des Filterkörpers besitzt und eine solche Länge (Hl) hat, daß der hydrostatische Druckunterschied innerhalb des Faserkörpers ausreicht, um die Flüssigkeit aus dem Filterkörper abzuziehen.
10. 10. Tröpfchenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfüllvorrichtung aus mehreren in Berührung mit dem Filterkörper (53) bestehenden Faserkörpern (81) besteht, deren Hauptachse jeweils senkrecht zur Anströmrichtung des feuchten Gases verläuft, daß die Faserkörper einen solchen Abstand voneinander haben, daß die Gasströmung durch den Filterkörper nicht wesentlich behindert wird und daß die Ouerschnittsflache jedes Faserkörpers

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    senkrecht zu seiner Hauptachse so groß ist, daß die in Rinnsalen den Faserkörper durchströmende Flüssigkeit gegen erneutes Mitreißen durch das anströmende Gas abgeschirmt ist.

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