DE3020402A1 - Verfahren und vorrichtung zur alkalientfernung aus einem heissen gas durch ionisation - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur alkalientfernung aus einem heissen gas durch ionisation

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DE3020402A1 DE19803020402 DE3020402A DE3020402A1 DE 3020402 A1 DE3020402 A1 DE 3020402A1 DE 19803020402 DE19803020402 DE 19803020402 DE 3020402 A DE3020402 A DE 3020402A DE 3020402 A1 DE3020402 A1 DE 3020402A1
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    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Alkalientfernung aus einem heißen Gas durch Ionisation
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Alkalientfernung aus einem das Alkali in Dampfform enthaltenden Ultrahochtemperatur-Gasgemisch durch Ionisation.
In zahlreichen Fällen enthalten Gase Alkalidämpfe, die aus dem Gas oder Gasgemisch entfernt werden sollen. Beispielsweise ist für Systeme, wie Kraftwerke mit einer Gasturbine, vorgeschlagen worden, gasförmige Verbrennungsprodukte von Kohle oder Ruckstandsöl oder durch Kohlevergasung erzeugte gasförmige Produkte usw. als bewegliches Fluid zum Betrieb der Gasturbine zu verwenden. Eines der Probleme bei der Verwendung eines solchen Gases zum Betrieb der Gasturbine liegt darin, daß das Gas Alkalidämpfe enthält, die sich, wenn sie nicht vor ihrem Eintritt in die Turbine entfernt werden, auf deren Betriebsflächen kondensieren, woraus sich schädliche Einflüsse {z.B. Korrosion) auf solchen Flächen und der darunterliegenden Struktur ergeben.
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Durch die praktische Ausübung der Erfindung wurde nun gefunden, daß Alkali aus dem Ültrahochtemperaturgas oder -gasgemischen, die Alkalimaterial in Dampfform enthalten, durch oberflächenkatalysierte Ionisation des Alkalimaterials (z.B. Alkalimetalls) und anschließendes Auffangen des ionisierten Alkalimaterials entfernt werden kann.
Allgemein ausgedrückt führt ein Aspekt der Erfindung zu einem Verfahren zum Entfernen wenigstens eines Teils der Menge an in einem Gasgemisch vorhandenem Alkalimetall, das einen ionisierbaren, das Alkalimetall in chemisch gebundener oder nicht gebundener Form enthaltenden Dampf umfaßt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Durchströmnetz vorgesehen, das eine Anzahl durchragender Löcher festlegt, wobei ein Teil einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen metallhaltigen Oberfläche an wenigstens einen Teil eines jeden Loches grenzt. Die metallhaltige Oberfläche hat eine Austrittsarbeit von wenigstens 5,3 eV für die katalytische Ionisation von Alkalimetallatomen. Die metallhaltige Oberfläche wird auf eine Temperatur erhitzt, die wenigstens der Mindesttemperatur entspricht, bei der, wenn Atome des Alkalimetalls die metallhaltige Oberfläche treffen und Gleichgewicht eingestellt ist, das Verhältnis n./
η wenigstens 9:1 ist, wenn n. und η die Zahl der Ionen a i a
bzw. die Zahl der Atome des aus der Oberfläche austretenden Alkalimetalls sind. Während die metallhaltige Oberfläche bei solcher Temperatur gehalten wird, wird ein Strom des Gasgemischs durch wenigstens einen erheblichen Anteil der an die Oberfläche grenzenden Löcher, die mit der metallhaltigen Oberfläche in innigem Kontakt stehen, geleitet.
Das Verhältnis der volumetrischen Strömungsrate des Stromes zu der Fläche der metallhaltigen Oberfläche ist klein genug, so daß ein erheblicher Anteil des ionisierbaren Dampfmaterials katalytisch ionisiert wird, um ein zweites
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Gasgemisch zu bilden, das positive Ionen aus der Gruppe der Ionen des Alkalimetalls selbst und positiver Ionen einschließlich des Alkalimetalls als Restbestandteil umfaßt. In einer Ioneneinfangzone mit einer elektrisch leitenden Ioneneinfangflache wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Das Feld weist Kraftlinien auf, die quer durch den Weg eines Gasstroms innerhalb der Zone zur Ioneneinfangf lache verlaufen, sowie ein Potential von wenigstens +200 V.
Vor dem praktischen Neutralisieren der Ionen im zweiten Gemisch und unter Aufrechterhaltung des elektrischen Feldes wird das zweite Gemisch den Strömungsweg entlang und durch die Kraftlinien geführt, um wenigstens einen Teil der Ionen auf der Ioneneinfangfläche abzuscheiden und zu neutralisieren. Während das zweite Gemisch den Strömungsweg entlang geführt wird, wird die Einfangfläche auf einer ausreichend tiefen Temperatur gehalten, so daß ein erheblicher Anteil der abgeschiedenen und neutralisierten Ionen auf der Ioneneinfangflache als kondensierte Phase zurückgehalten wird.
Allgemein ausgedrückt führt die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt zu einer Vorrichtung, in der das oben beschriebene Verfahren durchgeführt werden kann.
Die Erfindung wird durch die folgende nähere Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren besser verständlich, womit die beste Art der Durchführung der Erfindung veranschaulicht wird.
Von den Figuren, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche bzw. ähnliche Teile bezeichnen, zeigt:
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Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der
Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der
Fig. 1 und
Fig. 4 eine Schnittansicht durch ein Teilchen mit einem Platinüberzug.
Unter Bezugnahme auf die Figuren, insbesondere auf die
Fig. 1 bis 3, wird ein Alkalimetallentfernungssystem 10 veranschaulicht, das einen Rohrabschnitt 12 mit einem Einlaßende 14 und einem Auslaßende 16 für einen Strom eines Ultrahochtumperatur-Gasgemischs, das das Alkalimaterial in Dampfform enthält, aufweist. Koaxial zum Rohrabschnitt angeordnet findet sich die lonisationseinheit 18 mit einer elektrisch leitenden festen Wand oder Hülse 20, die bevorzugt als Metallzylinder konstruiert ist. Die Wand
oder Hülse ist an ihrem Einlaß- und Auslaßende durch perforierte Platten 22a bzw. 22b verschlossen, die bevorzugt aus elektrisch leitfähigem Metall bestehen. Die Platten sind an der Hülse mit irgendeinem geeigneten Mittel befestigt, z.B. durch (nicht dargestellte) Schweißstellen. Die Hülse enthält eine Vielzahl von Teilchen 24 in zufälliger oder regelmäßiger Verteilung, womit ein Durchströmnetz mit einer Vielzahl gewundener Wege 26 festgelegt wird, gebildet aus den miteinander in Verbindung
stehenden Hohlräumen zwischen den Teilchen. Die Strömungswege reichen von der Platte 22a bis zur Platte 2 2b in
Strömungsverbindung mit Löchern 28a und 28b, die in den jeweiligen Platten vorgesehen sind. Die Plattenperforationslöcher müssen kleiner im Durchmesser sein als der
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Durchmesser der speziell verwendeten Teilchen 24. Zumindest die Oberfläche eines jeden Teilchens ist eine kontinuierliche oder diskontinuierliche metallhaltige Oberfläche aus einem Material mit einer Austrittsarbeit (φ) von wenigstens 5,3 eV zur Ionisation von Alkalimetallatomen.
Das die metallhaltige Oberfläche bildende Material kann aus Metall, Metalloxid oder Metallegierung sein, vorausgesetzt, das Material hat eine Austrittsarbeit von wenigstens 5,3 eV. Geeignete Materialien sind z.B. Platin (Pt), Wolfram (W), Rhenium (Re), Palladium (Pd) und Oxide und Legierungen der vorgenannten Metalle, die die erforderliche Mindestaustrittsarbeit aufweisen. Platin wird bevorzugt. Für beste Ergebnisse sollte das Platin praktisch frei von Alkalimetallen sein, z.B. weniger als 0,5 Gew.-% Alkalimetall aufweisen.
Bevorzugt besteht wenigstens ein erheblicher Teil der Oberfläche eines jeden Teilchens aus dem metallhaltigen Material. Ein repräsentativ bevorzugtes Teilchen, in Fig.4 dargestellt, hat eine allgemein rundliche Form und weist einen refraktären Oxidkern 27 (vorzugsweise aus Aluminiumoxid) mit einem im wesentlichen kontinuierlichen Platinüberzug 29 darauf auf. Der Einsatz einer Vielzahl von Teilchen solchen Aufbaus liefert in vorteilhafter Weise eine große Fläche einer metallhaltigen Oberfläche, die an die den Weg festlegenden Hohlräume oder Löcher zwischen den Teilchen angrenzt.
Die Hülse 20 wird an ihren einander gegenüberliegenden Enden von einem Paar elektrisch isolierender Trägerscheiben oder -ringe 30a und 30b getragen, die vorzugsweise aus Keramik bestehen, wenngleich andere Materialien mit hohem elektrischem Widerstand verwendet werden können. Die Trägerringe sind in jeder geeigneten Weise an der
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Hülse befestigt, z.B. durch eine Preßpassung. Halteringe 32a und 32b (vorzugsweise aus Metall) sind jeweils vor und hinter den Trägern 30a und 30b in Flächenkontakt mit ihnen angeordnet. Diese Ringe sind am Rohr (z.B. durch Schweißungen 33a, wie für den Ring 32a gezeigt) befestigt, um eine Längsverschiebung der Ionisationseinheit zum Rohr wie z.B. durch die Strömung des alkalihaltigen Gases zu verhindern.
Gegebenenfalls vorhandene zusätzliche Halteringe 34a und 34b können jeweils vor und hinter den Halteringen 30a und 30b angeordnet sein, wobei jeder zusätzliche Haltering in Flächenkontakt mit einem der isolierenden Trägerringe steht. Wo vorhanden, besteht jeder zusätzliche Haltering vorzugsweise aus Metall, ist an der Hülse angeschweißt und hält radial einwärts von dem Rohr Abstand. Die zusätzlichen Ringe unterstützen die Befestigung der Hülse an den isolierenden Trägerringen.
Eine Hochspannungs-Gleichstromquelle 36 ist am positiven Pol 38 über eine Leitung 4 0 mit jedem geeigneten Teil der Hülse 20 elektrisch verbunden, die mit der Leitung z.B. durch eine Lötverbindung 42 elektrisch verbunden ist. Die Leitung 40 führt durch eine elektrisch isolierende Buchse 43, bevorzugt aus Keramik, die in einem durch das Rohr ragenden Loch vorgesehen ist. Die Buchse dient sowohl dazu, die Leitung von dem Rohr elektrisch zu isolieren, als auch einen praktisch gasdichten Abschluß zu bilden. Die Hochspannungs-Gleichstromquelle ist an ihrem negativen Pol 44 durch eine zusätzliche elektrische Leitung 46 mit dem Teil 48 des Rohrs über eine geeignete Verbindung 50 (z.B. Silberlot) verbunden. Die Leitung 46 weist bevorzugt eine Verzweigung 52 auf, um sie zu erden.
Die Hochspannungs-Gleichstromquelle ist so ausgelegt, daß
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sie eine Ausgangsspannung von etwa 20 0 V oder weniger bis etwa 1000 V oder mehr, bevorzugt etwa 300 bis 900 V, z.B. etwa 600 V liefert. Im stromführenden Zustand entwickelt die Hochspannungs-Gleichstromquelle ein elektrisches Hochspannungsfeld innerhalb der Ionenauffanghöhlung oder -zone 54, die zylindrisch vom Rohrteil 48 in Strömungsrichtung gesehen hinter der Ionisationseinheit 18 umgrenzt wird. Das Feld weist (in Fig. 1 schematisch durch die gestrichelten Linien 56 dargestellte) Kraftlinien von der perforierten Platte 22b durch den Strömungsweg des Gases (schematisch durch Pfeile 58 dargestellt) zur elektrisch leitenden Ionenauffangoberflache auf, die durch die Innenfläche des Metallrohrteils 48 definiert wird. Dieses Feld beeinflußt alkalimetallhaltige positive Ionen, die aus Alkalimetallatomen oder anderen alkalimetallhaltigen ionisierbaren Einheiten erzeugt werden, die mit der metallhaltigen Oberfläche der Ionisationseinheit durch den Strom des sie enthaltenden Gases in Berührung gebracht werden, während die letztgenannte Oberfläche bei der oben beschriebenen Temperatur gehalten wird. Das Feld bewirkt die Abscheidung und Neutralisierung wenigstens eines Teils solcher Ionen auf der Ionenauffangfläche.
Wenngleich der Rohrteil in Strömungsrichtung gesehen vor dem Rohrteil 48 mit (nicht dargestellter) Wärmeisolierung versehen sein kann, ist der Rohrteil 48 vorzugsweise frei von einer solchen Isolierung, so daß die lonenauffangfläche bei einer ausreichend tiefen Temperatur gehalten werden kann, so daß wenigstens ein wesentlicher Teil der darauf abgeschiedenen und neutralisierten Ionen darauf in kondensierter (z.B. flüssiger oder fester) Phase zurückgehalten wird. Die Aufrechterhaltung einer solchen Temperatur kann bequemerweise durch die Verwendung der Apparatur in Luft (oder einer anderen geeigneten Umgebung) bei mäßigen
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Temperaturen, z.B. -18 bis 38°C (O bis 1000F) geschehen, wodurch die Luft den Rohrteil 48 kühlt. Wenn gewünscht, kann der Rohrteil 48 mit einer Kühleinrichtung ausgestattet sein, z.B. einem Mantel, durch den ein Kühlmedium, wie Luft, Wasser oder dgl., strömt, um eine weitere Temperatursteuerung der Ionenauffangfläche vorzusehen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der Apparatur 10 wird ein Strom eines Ultrahochtemperatur-Gasgemischs, das das Alkalimetallmaterial in Dampfform enthält, durch wenigstens einen Teil der Strömungswege 26 geführt, indem das Gemisch über den Rohreinlaß 14 durch Löcher 28a in der Platte 22a eingeführt wird.
Die Vorrichtung und das Verfahren sind besonders brauchbar zum Entfernen von in Gasströmen vorhandenen Alkalimetallen, die erhalten wurden durch Verbrennung von kohlenwasserstoff haltigen Brennstoffen (z.B. Kohle, Rückstandsöl, vergaster Kohle usw.) in chemisch ungebundener (z.B. atomarer) Form und in chemisch gebundener Form (z.B. als Alkalimetallsalze, z.B. Carbonate, Chloride und Sulfate) in Mengen entsprechend etwa 1 bis etwa 5000 Gewichtsteilen pro ililliare Alkalimetall als solchem im strömenden Gasgemisch.
Solche Gasströme fallen typischerweise bei Ultrahochtemperatur im Bereich von etwa 704 bis etwa 982°C (etwa 1300 bis etwa 18000F) an. Somit heizen sie die metallhaltige Oberfläche auf eine Temperatur auf, die zumindest der Minimaltemperatur entspricht, bei der, wenn die Atome des Alkalimetalls die metallhaltige Oberfläche treffen und Gleichgewicht eingestellt ist, das Verhältnis n./n wenigstens 9:1 ist, wobei n. und η die Zahl der Ionen bzw.
i. a
Atome des aus einer solchen Oberfläche emittierten Alkalimetalls bedeuten. Zur Erzielung bester Ergebnisse ist
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die metallhaltige Oberfläche Platin und das Gasgemisch heiß genug, um die metallhaltige Oberfläche auf wenigstens 7000C zu erhitzen. Fortgesetzter Strom des Gasgemischs von Ultrahochtemperatur dient dazu, die metallhaltige Oberfläche bei oder über der oben beschriebenen bevorzugten Mindesttemperatur zu halten (andere geeignete Wärmequellen können, wenn gewünscht oder bei einer gegebenen Anwendung notwendig, zur Erzielung und/oder Aufrechterhaltung der erforderlichen Oberflächentemperatur eingesetzt werden).
Während die metallhaltige Oberfläche bei der erforderlichen Temperatur gehalten wird, nach welcher Maßnahme und Methode auch immer, leitet die Hülse 20 den eingeführten Strom durch wenigstens einen erheblichen Teil der an die Oberfläche grenzenden Löcher in innigem Kontakt mit der metallhaltigen Oberfläche.
Das Verhältnis der Volumenströmungsgeschwindigkeit zur Fläche der metallhaltigen Oberfläche ist hinreichend niedrig gewählt, so daß ein wesentlicher Teil des ionisierbaren Materials in der Ionisationseinheit 18 katalytisch ionisiert wird. Eine solche Ionisation bildet ein zweites Gasgemisch mit positiven Ionen aus der Gruppe der Alkalimetalle und positiven Ionen, die Alkalimetall als Bestandteil aufweisen.
Die Hochspannungs-Gleichstromquelle wird eingeschaltet, um das elektrische Feld (wie oben beschrieben) im Rohrteil 48 mit einer metallischen, elektrisch leitenden inneren Oberfläche, die als Ionenauffangfläche dient, aufzubauen und aufrecht zu erhalten. Der Rohrteil 48 dient als Strömungsleiter zum Leiten eines begrenzten Stroms des zweiten Gasgemischs entlang dem Strömungsweg hindurch und weg von dem Durchströmungsnetz der Ionisationseinheit.
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Die unmittelbare Nähe der durch den Rohrteil· 48 festgelegten Ionenauffangzone zum Auslaß der Ionisationseinheit trägt dazu bei, jede wesentliche Neutralisation der Ionen innerhalb des zweiten oder modifizierten Gasgemischs zu verhindern.
Das zweite Gasgemisch wird entlang dem Strömungsweg innerhalb der Ionenauffangzone durch die Kraftlinien des oben beschriebenen, von der Hochspannungs-Gleichstromquel-Ie aufgebauten elektrischen Feldes geführt, wodurch wenigstens ein Teil der Ionen auf der inneren Oberfläche des Rohrteils 48 abgeschieden und neutralisiert wird. Solch eine innere Oberfläche wird bei ausreichend niedriger Temperatur (z.B. 38°C bzw. 1000F oder darunter) gehalten, so daß wenigstens ein wesentlicher Teil der auf der Ionenauf fangfläche abgeschiedenen und neutralisierten Ionen darauf in kondensierter Phase zurückbleibt.
Das Maximalpotential des elektrischen Feldes sollte von ausreichend niedriger Spannung sein, so daß das behandelte gasförmige Gemisch weder eine Glimmentladung noch eine Durchschlagentladung erfährt. Der Fachmann wird erkennen, daß der Wert einer solchen Spannung für ein gegebenes Gasgemisch durch Beobachtung des Gemischs leicht bestimmbar ist, während die Spannung allmählich gesteigert wird.
Das Alkalimetall, das erfindungsgemäß entfernt werden kann, umfaßt solche Alkalimetalle mit einem Ionisationspotential von weniger als der Austrittsarbeit des metallhaltigen Oberflächenmaterials. Verbindungen solcher Alkalimetalle mit einem solchen Ionisationspotential können auch entfernt werden.
Die zur Durchführung der Erfindung in Betracht kommende beste Weise ist vorstehend z.B. durch die Ausführungen
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über bevorzugte bauliche Anordnungen, elektrische Merkmale, Baumaterialien, Materialien und Arbeitsbedingungen, einschließlich, doch nicht darauf beschränkt, bevorzugter Bereiche und Werte für Mengen und andere nicht auf der Hand liegende Variablen, Material für eine erfolgreiche Durchführung (einschließlich der Konzipierung und Anwendung der Erfindung in der bestmöglichen Weise) dargelegt worden.
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Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Entfernen wenigstens eines Teils der Alkalimetallmenge, die in einem ein ionisierbares Dampfmaterial, das das Alkalimetall in chemisch gebundener oder ungebundener Form enthält, enthaltenden Gasgemisch vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) ein eine Vielzahl von hindurchragenden Löchern festlegendes Durchströmungsnetz vorgesehen wird, wobei -ein Teil einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen metallhaltigen Oberfläche an wenigstens einen Teil eines jeden Loches grenzt, und die metallhaltige Oberfläche eine Austrittsarbeit von wenigstens 5,3 eV zum Ionisieren von Alkalimetallatomen aufweist,
    b) die metallhaltige Oberfläche auf eine Temperatur von wenigstens der Mindesttemperatur, bei der, wenn Atome des Alkalimetalls die metallhaltige Oberfläche treffen und das Gleichgewicht eingestellt ist, das Verhältnis n./n wenigstens 9:1 ist, wobei n.
    xa ι
    und η die Zahl der Ionen bzw. der Atome sind und a
    das Alkalimetall aus der Oberfläche emittiert wird, erhitzt wird,
    030050/0815 ORIGINAL-INSPECTED
    c) während die metallhaltige Oberfläche bei der Temperatur gehalten wird, ein Strom des Gasgemischs durch wenigstens einen wesentlichen Anteil der an die Oberfläche grenzenden Löcher in innigem Kontakt mit der metallhaltigen Oberfläche geführt wird, wobei das Verhältnis der Volumenströmungsgeschwindigkeit des Stroms zu der Fläche der metallhaltigen Oberfläche niedrig genug ist, so daß ein wesentlicher Teil des ionisierbaren Materials katalytisch ionisiert wird und ein zweites Gasgemisch mit positiven Ionen aus der Gruppe der Älkalimetallionen und positiver Ionen, die das Alkalimetall als Bestandteil aufweisen, bildet,
    d) ein elektrisches Feld innerhalb einer Ionenauffangzone mit einer elektrisch leitfähigen lonenauffangoberflache aufgebaut wird, das Kraftlinien aufweist, die quer durch einen Gasströmungsweg innerhalb der Zone zur Ionenauffangfläche reichen, wobei das elektrische Feld ein Potential von wenigstens +200 V hat,
    e) vor der praktischen Neutralisierung der Ionen innerhalb des zweiten Gemischs und unter Aufrechterhaltung des elektrischen Feldes das zweite Gemisch entlang dem Strömungsweg und durch die Kraftlinien geführt wird, um wenigstens einen Teil der Ionen auf der Ionenauffangfläche abzuscheiden und zu neutralisieren, und
    f) während das zweite Gemisch entlang dem Strömungsweg geführt wird, die Auffangfläche auf einer ausreichend niedrigen Temperatur gehalten wird, so daß ein wesentlicher Teil der abgeschiedenen und neutralisierten Ionen auf der Ionenauffangfläche als. kondensierte Phase zurückgehalten werden.
    G3ÖÖS0/0815
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maximalpotential des elektrischen Feldes von ausreichend niedriger Spannung ist, so daß das Gasgemisch weder eine Glimmentladung noch eine Durchschlagentladung erfährt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem Potential von wenigstens 600 V durchgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallhaltige Oberfläche bei einer Temperatur von wenigstens 7000C gehalten wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchströmungsnetz eine Vielzahl von Teilchen umfaßt, deren jedes einen Kern aus refraktärer Masse und einen an der Kernoberfläche haftenden Überzug aufweist, welcher auf der Teilchenoberfläche vorgesehenes Platin umfaßt, wobei die Löcher aneinandergrenzende Hohlräume zwischen benachbarten Teilchen sind.
  6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
    &} ein Durchströmnetz, das eine Vielzahl von hindurchragenden Löchern festlegt, wobei ein Teil einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen metallhaltigen Oberfläche an wenigstens einen Teil eines jeden Loches grenzt und eine Austrittsarbeit von wenigstens 5,3 eV zum Ionisieren der Alkalimetallatome aufweist,
    b) wobei die metallhaltige Oberfläche auf eine Temperatur von wenigstens der Mindesttemperatur erhitzbar ist, bei der, wenn Atome des Alkalimetalls die metallhaltige Oberfläche treffen und das Gleichgewicht eingestellt ist, das Verhältnis n./n wenigstens 9:ΐ ist,
    ι a
    O30DB0/0S15
    wobei η. und η die Zahl der Ionen bzw. Atome des ι a
    aus der Oberfläche emittierten Alkalimetalls sind,
    c) eine erste Leiteinrichtung zum Leiten eines Stroms des Gasgemischs durch wenigstens einen erheblichen Anteil der an die Oberfläche grenzenden Löcher in innigem Kontakt mit der metallhaltigen Oberfläche und bei genügend niedrigem Verhältnis der Volumenströmungsgeschwindigkeit des Stroms zur Fläche der metallhaltigen Oberfläche, so daß ein wesentlicher Anteil des ionisierbaren Materials zu einem zweiten Gasgemisch katalytisch ionisiert wird, das positive Ionen der Gruppe der Alkalimetallionen und der Alkalimetall als Bestandteil enthaltenden positiven Ionen aufweist,
    d) eine zweite Leiteinrichtung zum Leiten eines begrenzten Stroms des zweiten Gasgemischs entlang einem Strömungsweg weg von dem Durchströmnetz, die eine elektrisch leitfähige Ionenauffangfläche zum Kontakt mit dem Strömungsweg angeordnet aufweist,
    e) eine Einrichtung zum Aufbau eines elektrischen Feldes innerhalb der zweiten Leiteinrichtung, dessen Kraftlinien quer durch den Strömungsweg zur Ionenauffangfläche führen, um wenigstens einen erheblichen Teil der Ionen auf der Ionenauffangfläche abzuscheiden und zu neutralisieren, wobei das Feld ein Potential von wenigstens +200 V aufweist,
    f) wobei die Auffangfläche bei einer ausreichend tiefen Temperatur zu haltenist, so daß wenigstens ein erheblicher Teil der abgeschiedenen und neutralisierten Ionen darauf in kondensierter Phase zurückgehalten wird.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Durchströmnetz eine Vielzahl von Teilchen (24) aufweist, wobei jedes Teilchen einen Kern aus refraktärer Masse und einen an der Kernoberfläche haftenden
    Ö30OSO/08 15
    Überzug aufweist, der an der Teilchenoberfläche angeordnetes Platin aufweist, wobei die Löcher aneinandergrenzende Hohlräume zwischen benachbarten Teilchen sind.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallhaltige Oberfläche Platin ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung zum Steuern der das Feld aufbauenden Einrichtung aufweist, so daß das Maximalpotential des elektrischen Feldes von ausreichend niedriger Spannung ist, so daß das Gasgemisch weder eine Glimmentladung noch eine Durchschlagentladung erfährt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Halten der Auffangflache auf einer ausreichend niedrigen Temperatur aufweist, so daß ein wesentlicher Teil der abgeschiedenen und neutralisierten Ionen auf der Ionenauffangflache als kondensierte Phase zurückgehalten wird.
    030050/0815
DE19803020402 1979-05-31 1980-05-29 Verfahren und vorrichtung zur alkalientfernung aus einem heissen gas durch ionisation Withdrawn DE3020402A1 (de)

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