DE4319327C1 - Verfahren zur Erhöhung des Beladegrades von Sorptionsmaterialien in Filterbetten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Beladegrades von Sorptionsmaterialien zum Sorbieren schäd­ licher Bestandteile in zwei oder mehreren zur Reinigung von Gasströmen hintereinander durchströmten Filterbetten aus schüttfähigem Sorptionsmaterial.

Zur Verbesserung des Beladegrades von Sorptionsmaterialien in Filterbetten, die von einem zu reinigenden Rohgasstrom zweimal bzw. nacheinander durchströmt werden, ist das Mehrwegsorpti­ ons-prinzip (MWS-Prinzip) u. a. aus den DE-PSen 25 40 141 und 35 23 192 bekannt. Mach diesem Prinzip wird der zu reinigende Gasstrom durch eine Umlenkung zweimal durch das senkrecht ste­ hende Filterbett geführt, welches in Form eines Wanderbettes mit von oben nach unten wanderndem Filtermaterial ausgebildet ist. Auf diese Art wird dasselbe Filtermaterial zweimal nach­ einander beaufschlagt und sein Beladegrad erhöht. Filteranla­ gen, die nach diesem Prinzip arbeiten, erfordern jedoch eine gewisse Bauhöhe, die aus Platzgründen nicht immer vorhanden ist. Anlagen nach dem an sich wünschenswerten MWS-Prinzip kön­ nen daher nicht immer realisiert werden.

Mehrschichtfilter mit mehreren, hintereinander durchströmten Sorptionsmaterialschichten, wie sie z. B. in der DE-PS 22 39 827 beschrieben sind, liegen in der Materialausnutzung z. T. mehr als 60% hinter einem Filter nach dem MWS-Prinzip. Daher sieht eine Wanderbettfilteranlage nach der DE-PS 35 24 032 vor, daß neben einer Kompensation der Schüttdichte mittels gekreuzter Luftführung das Sorptionsmaterial entgegen der Medienströmungsrichtung von der letzten zur ersten Filterstufe bei steigender Beladung gefördert werden muß, um eine gegen­ über der vorher beschriebenen Anlage verbesserte Beladung zu erzielen. Dies erfordert bei entsprechend verseuchtem Material einen erheblichen technischen Aufwand.

Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, das die Vorteile des MWS-Prinzips mit den Eigen­ schaften der niedriger bauenden Mehrschichtfilter verbindet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, wie es durch die Verfahrensschritte a) bis g) im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 beschrieben ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht in dem Verfahrensschritt h) des Anspruches 2.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nun die günstigen Eigenschaften des MWS-Prinzips in vorteilhafter Weise auf das Mehrschichtfilter übertragen, ohne daß dessen Bauhöhe wesent­ lich überschritten wird.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden und anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen:

die Fig. 1 das Prinzip des Verfahrens, wobei jeweils von oben nach unten dieselbe Filterstufe in den verschiedenen Phasen gezeigt ist und

die Fig. 2 eine Filteranlage für das Verfahren mit drei Filter­ linien und integrierter Spülluftanlage.

In der Fig. 1 sind von oben nach unten die Phasen a) bis g) des neuen Verfahrens anhand zweier schematischer Filterstufen I und II dargestellt. Bei den zwei Filterstufen I und II handelt es sich um senkrecht stehende Wanderbettfilter, die schüttfä­ higes Sorptionsmaterial, wie z. B. Aktivkohle enthalten. Aufgabe und Abzug des Sorptionsmateriales erfolgt von oben bzw. unten, die Zufuhr des zu reinigenden Gases von der Seite her. Die Be- und Entlademechanismen sind dabei nicht näher dargestellt. Die Filterstufen I und II sind hintereinander an eine Rohgas­ leitung 1 angeschlossen, das gereinigte Gas wird über die Reingasleitung 2 abgeführt. In Strömungsrichtung vor den Fil­ terstufen sind die beiden Leitungen 1 und mittels der zwei Querleitungen 3 und 4 verbunden, die jeweils mittels einer Ar­ matur 5 und 6 absperrbar sind. Zwischen den Anschlüssen der Querleitungen 3 und 4 an die Rohgas- bzw. die Reingasleitung 1 bzw. 2 sind diese mittels weiterer Armaturen 7 und 8 an der entsprechenden Stelle absperrbar um die Querleitungen 3 und 4 separat ein oder abschalten zu können.

In der Phase a) werden die Filter I und II nacheinander vom zu reinigenden Gasstrom 9, z. B. von Abluft oder Rauchgas durch­ strömt. Bis zum Schadstoffdurchbruch werden dabei das Filter I z. B. zu etwa 90% und das Filter 11 zu etwa 10% jeweils von ihrer Beladekapazität beladen. Der Beladegrad des Materiales kann dabei durch die Größe des maximal zulässigen Schadstoff­ gehaltes im Reingasstrom hinter dem letzten Filter 11 bestimmt werden. Die Armaturen 7 und 8 sind dazu geöffnet, die Arma­ turen 5 und 6 geschlossen.

In den Phasen b) und c) wird das beladene Sorptionsmaterial 11 im Filter I nach unten abgezogen und von oben her durch fri­ sches oder regeneriertes Material 12 ersetzt. Während dieser Phase kann die Anlage je nach Stellung der Armaturen 5 bis 8 entweder ganz abgesperrt oder auch mit ev. verminderter Lei­ stung weiter betrieben werden.

In der Phase d) wird nun der Gasstrom 10 umgekehrt, d. h. der schwach beladene Filter II wird nunmehr als erster und der frisch befüllte Filter I als zweiter vom selben Gasstrom 10 beaufschlagt. Dies erfolgt wiederum wie in der Phase a), bis das nunmehr erstdurchströmte Filter 11 einen Beladegrad von < 90% aufweist. Das jetzt zweitdurchströmte Filter I ist dann etwa wieder zu 10% beladen. Die Bestimmung des Beladegrades erfolgt wie bei a).

In den Phasen e) und f) wird nun, ähnlich wie bei b) und c) das beladene Sorptionsmaterial 11 abgezogen und durch frisches 12 ersetzt.

Die Phase g) zeigt dann letztlich wieder den Ausgangszustand, d. h. den der Phase a). Die nächsten Phasen schliefen sich da­ nach wieder entsprechend an.

In der Fig. 2 ist eine Filteranlage mit drei Filterlinien A, B und C und integrierter Spülluftanlage dargestellt. Die Filter­ linien A, B und C bestehen ,jeweils aus Filtermoduln mit Fil­ terbetten I und II, ,die in beliebiger Anzahl, z. B. drei wie hier dargestellt, zusammengesetzt werden können. Die Auftei­ lung der drei Filterlinien A, B und C wird dabei so gewählt, daß bei erforderlichem 100%-Betrieb eine Stand-By-Linie zu­ sätzlich zu Verfügung steht. Kann der Filterwechsel bei redu­ zierten Volumenströmen vorgenommen werden, so ist es ausrei­ chend, die Gesamtanlage für einen Volumenstrom von 100% aus­ zulegen.

Die Filterlinie A entspricht der Betriebsweise gem. Phase a) in der Fig. 1, d. h. die Filterbetten I werden zuerst angeströmt. Die entsprechenden Armaturen, hier die Klappen 13 und 16 sind geöffnet, die Klappen 14 und 15 geschlossen. Ebenso sind die Spülluftklappen 17 und 18 geschlossen. Der zu reinigende Gas­ strom wird wieder über die Rohgasleitung 1 zugeführt, durch die Filterbetten I und II der Filtermoduln in dieser Reihen­ folge geleitet und über die Reingasleitung 2 abgeführt.

In der Filterlinie B ist der Spülvorgang dargestellt, der sich an die Phase b, c) vor der Gasstromumkehrung gem. d) wenn not­ wendig anschließen kann. Vorher ist das Sorptionsmaterial der Filterbetten I nach vorgegebener Beladung durch frisches Mate­ rial ausgetauscht worden. Der Spülvorgang kann aber auch je nach Größe des Gasstromes während des Wechsels erfolgen. Beim Spülvorgang sind die Klappen 13′ und 18′ geöffnet, die Klappen 14′, 15′, 16′ und 17′ geschlossen. Der Spülluftstrom wird mit­ tels des Gebläses 19 erzeugt, welches hinter dem Zusatzfilter 20 in die Spülleitung 21 eingeschaltet ist, die alle Ab- bzw. Zuluftleitungen 23 und 24 mit der Reingasleitung 1 verbindet. Die Rückschlagklappe 22 verhindert dabei eine Rückströmung. Die Rückspülanlage 19 bis 22 fördert die Spülluft in den Roh­ gaskanal 1 zurück, so daß eventuelle Verunreinigungen in den Leitungsteilen vor dem jeweils erstangeströmten Filterbett nach dem Materialwechsel und vor der Strömungsumkehr über den oder die Zusatzfilter 20 geführt und dort zurückgehalten wer­ den können.

Die Filterlinie C zeigt nun die Phase d) gem. der Fig. 1, d. h. die umgekehrte Gasführung, bei welcher die Filterbetten II zu­ erst angeströmt werden. Die Klappen 14′′ und 15′′ sind geöff­ net, alle anderen Klappen geschlossen. Bei dieser Schaltung werden nunmehr die Filterbetten II mit dem teilbeladenen Ab­ sorptionsmaterial zuerst angeströmt und die Filterbetten I mit dem frischen Sorbens befinden sich in der nachgeschalteten Po­ sition hinter den Filterbetten II.

Nach dem erneuten Wechsel gem. Phase e, f) kann wieder, wie bei der Filterlinie B dargestellt, jedoch mit umgekehrte Stellung der Spülluftklappen 17′ und 18′, mittels der Rückspülanlage 19 bis 22 rückgespült werden.

Das beschriebene Verfahren kann in einer entsprechenden Anlage natürlich auch mit drei oder mehreren hintereinander durch­ strömten Filterbetten durchgeführt werden, der Wechsel der mittleren erfolgt dann jeweils gemäß des jeweils höchsten Be­ ladegrades.

Bezugszeichenliste

 1 Rohgasleitung
 2 Reingasleitung
 3 Querleitung
 4 Querleitung
 5 Armatur
 6 Armatur
 7 Armatur
 8 Armatur
 9 Gasstrom
10 Gasstrom
11 beladenes Sorptionsmaterial
12 frisches bzw. regeneriertes Sorptionsmaterial
13 Gasklappe
14 Gasklappe
15 Gasklappe
16 Gasklappe
17 Spülluftklappe
18 Spülluftklappe
19 Gebläse
20 Zusatzfilter
21 Spülluftleitung
22 Rückschlagklappe
23 Ab- bzw. Zuluftleitung
24 Ab- bzw. Zuluftleitung

Claims (2)

1. Verfahren zur Erhöhung des Beladegrades von Sorptionsmate­ rialien zum Absorbieren schädlicher Bestandteile in zwei oder mehreren zur Reinigung von Gasströmen hintereinander durchströmten Filterbetten aus schüttfähigem Sorptionsmate­ rial, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrens­ schritte:

• a) Durchleiten des zu reinigenden Rohgasstromes durch das erste (I) und danach durch das nachgeschaltete zweite oder letzte Filterbett (II) bis zu einem bestimmten Be­ ladegrad des Materials im ersten Filterbett (I),
• b) Abziehen des beladenen Materiales (11) aus dem ersten Filterbett (I),
• c) Auffüllen des ersten Filterbettes (I) mit frischem, un­ verbrauchten oder regenerierten Material (12),
• d) Umkehren des zu reinigenden Rohgasstromes und Durchlei­ ten desselben zuerst durch das ehemalige zweite (II) und danach durch das frisch aufgefüllte ehemalige erste oder nunmehr letzte Filterbett (I) bis zu einem bestimmten Beladegrad des Materiales im jetzt erstdurchströmten, ehemaligen zweiten Bett (II),
• e) Abziehen des beladenen Materiales (11) aus dem ehemali­ gen zweiten Filterbett (II),
• f) Auffüllen des ehemaligen zweiten Filterbettes (II) mit frischem, unverbrauchten Material (12),
• g) Umkehren des zu reinigenden Rohgasstromes und Wiederho­ len der Schritte a), b) usw.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:

• h) Frei spülen des mit Restrohgas gefüllten Raumes vor dem jeweils als erstem beaufschlagten Filterbett mit Reingas jeweils vor den Schritten d) und g) bzw. vor jeder Um­ kehrung des Rohgasstromes.