DE2801479A1

DE2801479A1 - Verfahren und filter zum filtern von gas

Info

Publication number: DE2801479A1
Application number: DE19782801479
Authority: DE
Inventors: Frederick A Zenz
Original assignee: Ducon Co Inc
Current assignee: Ducon Co Inc
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1978-01-13
Publication date: 1978-07-20
Also published as: FR2377220B1; DE2801479C3; BR7800121A; CA1094961A; GB1576175A; MX4439E; JPS5390069A; AU500568B1; IT7819321A0; FR2377220A1; DE2801479B2; JPS5714206B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. C U rt Wal lach Dipl.-Ing. 3ünther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Raine||ölcllji^p

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: IJ. Januar I978

Unser Zeichen: l6 114 - Fk/Ne

The Ducon Company, Inc.
Mineοla, New York, USA

Verfahren und Filter zum Filtern von Gas

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Patentanv/älte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

I Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkaraρ

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: I3. Januar I978

Unser Zeichen: 16 114 - Fk/Ne

The Ducon Company, Inc.
Mineola, New York, USA

' Verfahren und Filter zum Filtern von Gas

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie einen Filter zum Filtern von Gas zur Entfernung von Verunreinigungen
aus dem Gas durch Hindurchleiten des Gases durch ein Bett
aus körnigem Filtermaterial.

Filter mit einem Bett aus körnigem Filtermaterial weisen
zumindest ein Einlaßsieb oder Gitter und in manchen Fällen
außerdem ein Halterungssieb für das Bett aus körnigem Material auf. Derartige Filter sind beispielsweise in den US-Patents chrJfte η 3 410 055 und 3 798 882 beschrieben.

Wenn die Temperatur des gefilterten Gases hoch ist, beispielsweise oberhalb von 875⁰C liegt und/oder beispielsweise 1,4 %
Schwefelwasserstoff enthält, so verbieten die metallurgischen Anforderungen die Verwendung von aus Metall bestehenden Bett-Haltesieben oder perforierten Platten. Aus den gleichen Gründen kann kein Einlaßsieb verwendet werden.

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Der E_rfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. der bei hohen Temperaturen arbeiten kann, ohne daß ein Haltesieb oder ein Einlaßsieb erforderlich ist, wobei es dennoch möglich sein soll, daß das Filterbett durch Fluid isierung mindestens eines Teils des körnigen Materials im Gegenstrom gereinigt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 2 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Filters ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäße Filter benötigt kein Einlaßsieb und kein Tragsieb für das Filterbett, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß das körnige Filterbett-Material während des Betriebes oder während der Gegenstromreinigung des körnigen Materials nicht verlorengeht, das zumindest teilweise einer Reinigung durch Fluidisieren ausgesetzt wird.

Der erfindungsgemäße Filter weist ein Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß auf. Die Wände des Gehäuses sind so angeordnet, daß sie zumindest einen U-förmigen Kanal zv/isehen dem Einlaß und dem Auslaß bilden. Ein Bett aus körnigem Filtermaterial ist in dem Kanal gehaltert, um verunreinigtes Gas zu filtern, das von dem Einlaß zum Auslaß strömt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Querschnittsfläche des Kanals an dem mit dem Auslaß in Verbindung stehenden Ende größer als die Querschnitts fläche des mit dem Einlaß in Verbindung stehenden Ende des Kanals. Weiterhin ist die Größe des körnigen Materials in dem Kanal, das am Einlaßende angeordnet ist, kleiner als die Größe des körnigen Materials in dem Kanal, das am Auslaßende angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in öer Zeichnung dargestellten Ausführungsceispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung ,zeigen:

Fig. I eine vertikale Schnittar.sieht durch eine Ausführungsform des Filters;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 nach 7ig. 1;

Fig. j eine perspektivische teilweise weggeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-².- nach

In der. Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Aus führungs form <2--.s Filters mit einem Bett aus körnigem Material gezeigt, wobei diese Ausführungsform allgemein mit IC bezeichnet ist.

Der Filter 10 weist ein Gehäuse 12 mit einer Einlaßverzweigung 14 und einer Auslaßverzweigung ϊβ auf. Die Einlaßverzweigung 14 ist von der Auslaßverzweigung 16 durch eine Trennwand 18 getrennt. Es ist zu erkennen, daß die Trennwand 18 das Innere des Gehäuses 12 derart unterteilt, daß die Einlaßverzweigung 14 eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche aufweist als die Auslaßverzweigung 16.

Der Filter 10 schließt eine Anzahl von Filterkammern mit einem Einlaßende, das mit der Einlaßverzweigung 14 in Verbindung steht, und einem Auslaßende, das mit der Auslaßverzweigung l6 in Verbindung steht, ein. Die Wände des Gehäuses 10, die die Filterkammern umgrenzen, sind vorzugsweise vorgefertigt, so daß siejmit ihrem Einlaßende in einer Ausschnitt-

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öffnung in der Trennwand 18 befestigbar sind. In Fig. 1 weist das Gehäuse 12 Filterkammern 20 und 22 auf, die identisch sind, Daher wird im folgenden lediglich die Filterkammer 22 ausführlich beschrieben.

Die Filterkammer 22 ist im Querschnit U-förmig, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist und weist eine gekrümmte obere Wand 24 und eine gekrümmte untere Viand 26 auf, die durch Seitenwände 28 und 30 miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den Seitenwänden 28 und 30 ist kleiner als die Querabmessung des Gehäuses 12, wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist.

Eine Endwand 32 verbindet die Oberkante der Wände 24, 26, 28 und 30 am Einlaßende der Filterkammer 22. Eine Einlaßöffnung 34 ist in der unteren Wand 26 vorgesehen. Die Filterkammer 22 steht mit der Auslaßverzweigung 16 über eine Auslaßöffnung 36 in Verbindung. Obwohl es bevorzugt wird, daß die öffnung 36 in einer Höhenlage oberhalb der Höhenlage der öffnung 34 angeordnet ist, können diese beiden Öffnungen im wesentlichen die gleiche Höhenlage aufweisen.

Der gebogene Teil und ein Teil der Schenkel der Filterkammer 22 ist mit einem Bett aus körnigem Material 38 gefüllt. Das körnige Material 38 ist vorzugsweise ein grobes Material, wie z.B. Alundum-Teliehen mit Querabmessungen von ungefähr 6 mm. An dem Einlaßende des körnigen Materials 38 ist eine dünne Schicht 40 aus feinkörnigem Material vorgesehen, wie es bei- ' spielsweise in den oben erwähnten Patentschriften beschrieben ist.

Die Querschnittsfläehe der Filterkammer 22 benachbart zur Auslaßöffnung 36 ist beträchtlich größer als die Querschnittsfläehe der Filterkammer 22 benachbart zur Einlaßöffnung 34. Dies heißt mit anderen Worten, daß die oberen und unteren Wände 24, 26 benachbart zur Auslaßöffnung 36 divergieren. Der Zweck der vergrößerten Querschnittsfläehe benachbart zur

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Auslaßöffnung 36 besteht in einer Verringerung der Oberflächen-Gasgeschwindigkeit, so daß irgendeine Vergrößerung des Druckabfalls auf Grund der Länge des Filterweges durch die körnigen Materialien 38 und 40 kompensiert wird. Die Schicht aus körnigem Material 40 weist einen Abstand von der Höhenlage der Einlaßöffnung 34 auf, der ausreicht, damit die Schicht aus körnigem Material 4o in dem darüberliegenden Raum fluidisiert werden kann, ohne daß es aus der öffnung 34 ausströmt. Wenn die Schicht aus körnigem Material 40 eine Dicke von 76 mm aufweist, so weist ihre obere Oberfläche einen Abstand von der Unterkante der öffnung 34 auf, der ungefähr I78 mm beträgt.

Die Grenzfläche zwischen dem grobkörnigem Material 38 und der Schicht 4O aus feinkörnigem Material ist vorzugsweise horizontal angeordnet, um eine gleichförmige Gegenstrom-Fluidisier-Gasverteilung sicherzustellen. Während des Reinigungsvorganges durch Gegenstrom wird die Schicht 40 aus feinkörnigem Material in den darüberliegenden Raum fluidisiert, ohne daß irgendein Anheben oder Fluidisieren des grobkörnigen Materials 38 auftritt. Die große Grenzfläche zwischen den Materialien 38, 40 stellt sicher, daß die Gegenströmungs-Reinigungsgasgeschwindigkeit nicht ausreicht, um das grobkörnige Material 38 zu fluidisieren. Die Grenzfläche zwischen den Materialien 38 und 40 erstreckt sich über die volle Breite und Länge des Einlaßendes der Filterkammer 22.

Schmutziges Gas mit hoher Temperatur mit oder ohne korrodierenden Bestandteilen wird in die Einlaßverzweigung 14 eingeleitet. Das schmutzige Gas tritt in die Filterkammern 20, 22 durch die Einlaßöffnungen ein, wird gefiltert, während es nach unten durch die Schicht 40 aus feinkörnigem Material hindurchströmt, wird weitergefiltert, während es durch das grobkörnige Material 38 hindurchströmt und tritt dann in die Auslaßverzweigung 16 ein. Wenn es erwünscht ist, die Filterbetten zu reinigen, wird Gegenströmungsgas, wie z.B. Luft

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in die Auslaßverzweigung 1β mit einem niedrigen Druck, wie z.B. 5>62 at über dem Betriebsdruck in der Verzweigung 16 eingeleitet. Das Gegenströmungs-Reinigungsgas strömt durch das grobkörnige Material 38 und umhüllt irgendwelchen angesammelten Staub in den Zwischenräumen zwischen dem grobkörnigen Material 38. Das Reinigungsgas strömt dann nach oben durch die Grenzfläche zwischen den Materialien 38 und 40 und fluidisiert das feinkörnige Material 40 in den darüberliegenden Raum, jedoch unterhalb der Höhenlage der Einlaßöffnung 34. Das Reinigungsgas strömt dann aus der Einlaßöffnung 34 heraus in die E inlaßverzwe igung 14. Angesammelte Verunreinigungen injder Schicht 40 aus feinkörnigem Material werden bei der Fluid isierung dieses Materials entfernt.

In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform des Filters gezeigt, die allgemein mit 10' bezeichnet ist. Der Filter 10' schließt ein Gehäuse ein,das durch ein äußeres Rohr 42 und ein inneres Rohr 44 gebildet ist, die miteinander über eine Trennwand 46 verbunden sind, die den kreisringförmigen Raum zwischen den Rohren in eine Einlaßverzweigung und eine Auslaßverzweigung 50 unterteilt. Es ist zu erkennen, daß die Rohre 42, 44 nicht konzentrisch sind, so daß ein U-förmiger Kanal zwischen den Einlaß- und Auslaßverzweigungen 48 und 50 gebildet wird, wobei die größere Querschnittsfläche des Kanals aus den oben erwähnten Gründen benachbart zur Auslaßverzweigung 50 angeordnet ist. Verunreinigtes Gas wird der Einlaßverzweigung 48 über die Leitung 54 zugeführt.

Sauberes Gas von der Auslaßverzweigung 50 strömt in das Rohr 44 über Löcher 52. Der Filter 10' kann eine Vielzahl von Filterkammern entlang der Länge der Rohre 42, 44 aufweisen. Die Enden des Rohres 42 sind an jedem Ende durch eine Endwand verschlossen während das Rohr 44 anbeiden Enden offen sein kann oder an einem Ende geschlossen sein kann, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Verteilung der sauberen Luft in diesem Rohr. Der U-förmige Kanal ist mit

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dem körnigen Material gefüllt, und zwar mit grob- und feinkörnigem Material, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Die Höhenlage des feinkörnigen Materials weist einen Abstand von der Höhenlage der Einlaßöffnung 56 entsprechend der vorstehenden Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels auf, so daß das feinkörnige Material bei der G eg e ns tr omr ein igung nicht verlorengeht.

Wenn die Filter 10 und 10' mit eine hohe Temperatur und/oder korrodierende Bestandteile aufweisenden Gasen verwendet werden, können die Wände der Gehäuse aus keramischem oder feuerfestem Material hergestellt sein. Vorzugsweise bestehen die Wände des Gehäuses, die frei liegen, so daß sie mit dem schmutzigen korrogierenden Gas in Berührung kommen, aus Metall, das auf der dem Gas ausgesetzten Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Keramikmaterial entsprechend üblicher Verfahren beschichtet ist, die üblicherweise zur Herstellung von Ilüchenausgußbecken, Badewannen oder ähnlichem verwendet v/erden. Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen zu erkennen ist, kann der Filter in einfacher V/eise aus ohne weiteres zur Verfügung stehendem Material hergestellt werden und erfordert nur wenig maschinelle Bearbeitung. Beispielsweise weist die Ausführungsform nach den Figuren j5 un5 4 den Vorteil auf, daß ohne weiteres erhältliche Rohre verwendet werden können, wobei das Kohr 44 von dem Rohr 42 umgeben ist. Der U-förmige Kanal, der an seinem Auslaßende divergiert, wird durch derartiges Anordnen der Rohre erzielt, daß diese nicht konzentrisch zueinander verlaufen. Das Fehlen von Einlaßsieben oder ilaltesieben verringert die Kosten des Filters während gleichzeitig ein Bauteil entfallen kann, das einer Korrosion sehr stark ausgesetzt ist.

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Claims

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F'atentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

2 8 U 1 4 / 9 Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: IJ>. Januar I978

Unser Zeichen: l6 114 - Fk/Ne

Pa tentansprüche :

Verfahren zum Filtern von Gas zur Entfernung von Verunreinigungen durch Hindurchleiten des Gases nach unten durch ein Ende eines Kanals, der durch undurchlässige Wände umgrenzt ist und ein Bett aus körnigem Filtermaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein U-förmiges Bett aus Filtermaterial verwendet wird, daß die Geschwindigkeit des Gases beim Austreten aus dem Filterbett verringert wird und daß der Schritt der Filterung ohne die Verwendung von Sieben oder perforierten Tragplatten durchgeführt wird.

2. Filter mit einem aus körnigem Material bestehenden Bett zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß, mit einem durch Wände des Gehäuses umgrenzten Kanal zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, wobei ein Ende des Kanals mit dem Einlaß in

Ende Verbindung steht, während das andereydes Kanals mit dem Auslaß in Verbindung steht, und mit einem Bett aus körnigem Filtermaterial in dem Kanal, dadurch gekennze ich net, daß der Kanal U-förmig ist und daß das Bett aus Filtermaterial (38, 4o) den bogenförmigen Teil des Kanals einnimmt.

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ORiGiNAL INSPECTED

7>. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekenn ze lehnet, daß die Querschnitts fläche des Auslaßendes des
Kanals (28, 50) größer als die Ouerschnittsflache des
Einlaßendes des Kanals ist.

4. Filter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Filtermaterial zwei
Größen aufweist, daß der größte Teil des Filtermaterials (j58) aus grobem Filtermaterial besteht, daß eine Schicht (4o) aus feinkörnigem Material über dem grobkörnigen Faterial (38) lediglich am Einlaßende des Kanals liegt und daß die obere Oberfläche des feinkörnigen Materials (40) UK einen ausreichenden Abstand unter dem Einlaß (j>4, 56) des Kanals liegt, damit das feinkörnige Katerial in den
darüberliegenden Kaum während des Gegenströmungs-Leinigungsvorganges fluidisiert werden kann, ohne daß das feinkörnige Material dadurch verlorengeht, daß es durch den
Einlaß in den ?:anal hindurchgelangt.

5. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennze ich-

n e t , daß das Gehäuse innere und äußere nichtkonzentrische Rohre (42, 44) aufweist, daß eine Trennwand (46) sich zwischen den Rohren erstreckt und daß der Kanal durch den Innendurchmesser des äußeren Rohres und den Außendurchmesser des inneren Rohres umgrenzt ist.

6. Filter nach Anspruch 5j dadurch gekennze ich-

n e t , daß das innere Rohr (44) mit Löchern (52) versehen ist, die mit dem Auslaß (50) in Verbindung stehen.

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