DE4331587A1 - Filter für Rotationsadsorber - Google Patents

Filter für Rotationsadsorber

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DE4331587A1 DE19934331587 DE4331587A DE4331587A1 DE 4331587 A1 DE4331587 A1 DE 4331587A1 DE 19934331587 DE19934331587 DE 19934331587 DE 4331587 A DE4331587 A DE 4331587A DE 4331587 A1 DE4331587 A1 DE 4331587A1
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Description

Das wachsende Umweltbewußtsein, aber auch strengere Vorschriften führen dazu, daß immer mehr Luftströme von Schadgasen gereinigt werden müssen. Grundsätzlich geschieht dies durch Absorption - beispielsweise Waschen-, Ad­ sorption - beispielsweise Adsorptionsfilter - und chemische Reaktion - bei­ spielsweise katalytische und thermische Oxidation.
Als Adsorptionsfilter haben sich seit einigen Jahren Rotationsadsorber bewährt, bei denen zu einem Rad zusammengefügte, mit Adsorbern bestückte Segmen­ te abwechselnd Adsorptionszonen und Desorptionszonen durchlaufen. Als Ad­ sorbens wird meistens Aktivkohle eingesetzt. Die Segmente sind entweder mit körnigen Schüttungen oder mit Aktivkohle tragenden Matten bzw. aus Aktivkoh­ le bestehenden Matten (beispielsweise karbonisierte Filze) gefüllt. Eine gute Beschreibung eines derartigen Rotationsadsorbers ist in der deutschen Ge­ brauchsmusteranmeldung G 85 22 595.9 zu finden. Die Aufteilung in zahlreiche Segmente, die als unvermeidbar betrachtet wird, hat auch einige Nachteile. Die Konstruktion des Adsorberrads wird erheblich verteuert. Bei der Verwendung von Matten, die auf die Dimensionen der Segmente zugeschnitten werden müssen, entstehen immer Schnittverluste, die bei der Verwendung hochwerti­ ger Produkte, was ja immer der Fall ist, ins Gewicht fallen.
Die Adsorber können, wie bereits erwähnt, als Schüttung vorliegen, die aber nicht befriedigen, wenn ein hoher Reinigungsgrad neben geringen Druckverlu­ sten gefordert wird. Geeignete Materialien für Matten sind in der europäischen Patentanmeldung 03 40 542 beschrieben, insbesondere hat sich ein großpori­ ger retikulierter Polyurethanschaum, der unter Verwendung einer Haftmasse mit kleinen Adsorberkörnern beladen ist, gut bewährt. Die kurzen Wege in den kleinen Adsorberteilchen bewirken eine ausgezeichnete Adsorptions- und Desorptionskinetik, während die großen Poren des Trägers geringe Druckverlu­ ste sicherstellen. Platten aus diesem Material erlauben - ähnlich, wie dies auch bei Aktivkohlematten der Fall ist - einen schichtförmigen Aufbau in den Seg­ menten, so daß die zuerst angeströmten Platten, die am meisten "leiden", periodisch ausgewechselt werden können.
Schließlich wird in der DE 40 20 427 A1 ein Filter aus einem flachen Wickel be­ schrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Streifen mit darauf fixierten Adsorbern zu einem Wickel aufgerollt ist, der in Achsrichtung durchströmt wird. Dabei spielen die Teilchen die Rolle eines Abstandhalters, und der Abstand zwischen den Teilchen beeinflußt den Strömungswiderstand.
Es war Ziel der vorliegenden Erfindung, Filter für Rotationsadsorber zu schaf­ fen, bei denen die teure Herstellung von Segmenten wegfällt.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß Adsorptionsräder aus großen Platten der beschriebenen, aus mit Adsorbern (Aktivkohle) beladenen Schäu­ me auch ohne Aufteilung in Segmente gut funktionieren. Die Erklärung hierfür ist, daß der Durchtritt durch die Filterschicht gegenüber Seitwärtsströmungen begünstigt wird. Sofern trotzdem eine Aufteilung in Segmente gewünscht ist, und das ist der Fall, wenn die Querströmung besonders in der Nähe der Achse unterbunden werden soll, kann man durch örtliches Zusammenquetschen das Material verdichten. Das kann beispielsweise durch radial angebrachte Leisten geschehen, die an der Innenseite der runden Gitterscheiben, die das Filterma­ terial beidseitig einschließen, befestigt sind.
Eine andere Möglichkeit, eine Art Aufteilung in Segmente zu schaffen, ist, schmale, radiale Sperren durch Einspritzen eines Polymers herzustellen.
Nun ist die Herstellung großer Filterflächen nicht einfach und auch hier sind Schnittverluste nicht vermeidbar. Es war deshalb ein weiteres Ziel der Erfin­ dung, wirtschaftlichere Methoden zur Herstellung des Filterrads zu suchen. Es wurde gefunden, daß sich das bevorzugte Material der EP 03 40 542, der of­ fenporige, retikulierte PUR-Schaum der mit kleinen Adsorbern beladen ist, sehr gut für die wirtschaftliche Herstellung eines Adsorberrads eignet. Der Schaum läßt sich bis zu einer Dicke von 20 mm noch gut beladen, wenn die Poren­ durchmesser mindestens das 2,5fache des Teilchendurchmessers betragen. Besonders geeignet sind kugelförmige Adsorber, weil sie die höchste Rieselfä­ higkeit besitzen. Normalerweise werden aus den Schaumblöcken Platten ge­ schnitten, die zu Bahnen zusammengeschweißt werden, welche kontinuierlich mit Kleber beaufschlagt und mit Adsorbern bestreut werden. Aus derartigen Bahnen lassen sich auf einfache Weise, beispielsweise mit einem Glühdraht, Streifen schneiden, die zwischen den Gitterscheiben des Rotors zu einem fest­ en Wickel aufgewickelt werden. Auch hier können in der bereits beschriebenen Art wieder radiale "Trennwände" eingebaut werden. Die Tiefe der Filterschicht bzw. die Dicke des Filterrads sind durch die Breite des aufgewickelten Strei­ fens gegeben. Je nach Anwendung ist es empfehlenswert, das Filterrad in ein Hauptfilter und in ein leicht auswechselbares Vorfilter zu unterteilen, um die Le­ bensdauer des Hauptfilters zu erhöhen.
Für die erfindungsgemäße Idee eignet sich auch eine ganze Reihe von ande­ ren streifenförmigen Materialien. So kann man beispielsweise eine Bahn aus wasserfestem Papier mit einem geeigneten Kleber punktförmig bedrucken, mit Adsorberteilchen bestreuen und nach Aushärtung des Klebers die Bahn in Streifen schneiden. Die "Adsorberinseln" bilden einerseits die Abstandshalter zwischen den aufgerollten Streifen, andererseits ist der Abstand zwischen den Adsorbern ein Mittel, um den gewünschten Strömungswiderstand einzustellen. Da die Rieselfähigkeit der Adsorber bei dieser Art von Filterherstellung kaum eine Rolle spielt, ist die Form (Splitter oder Kügelchen) der Adsorber weniger wichtig und Adsorberteilchen können bis zu einigen mm groß verwendet wer­ den.
Die Adsorber sind in erster Linie Aktivkohle, die bekanntlich ein Mädchen für al­ les ist, wobei allerdings die Porenstruktur der Aufgabenstellung angepaßt sein soll. Für Sonderfälle stehen dem Fachmann zusätzlich eine Reihe von Im­ prägnierungen zur Verfügung. Heute werden auch Polymeradsorber angebo­ ten, die sich besonders gut für mittlere und hohe Konzentrationen eignen. Die­ se Adsorber werden aus Styrol und Divinylbenzol hergestellt und in gequolle­ nem Zustand (CH₂Cl₂) vernetzt. Sie sind oft leichter zu desorbieren als Aktiv­ kohle und deshalb wirtschaftlich, da die Desorptionsphase kürzer ist und Ener­ gie eingespart wird. Polymeradsorber werden u. a. von Dow Chemical Cy unter dem Namen Sorbathene angeboten.
Selbstverständlich lassen sich in der beschriebenen Art auch Zeolithe einset­ zen. Aber auch Mischungen aus unterschiedlichen Adsorbern, sofern sie unter­ einander verträglich sind, können angewandt werden.
Eine weitere Möglichkeit ist ein Streifen mit Zick-Zack-Faltung, der beidseitig mit Adsorbern beladen ist. Bei der Herstellung des Wickels läuft ein dünner Trennstreifen mit, so daß die Falten des Adsorberstreifens sich nicht verkeilen und ein sehr regelmäßiger Abstand gewährleistet ist.
Als Haftmasse sind insbesondere solche geeignet, die eine hohe Anfangs­ viskosität besitzen, damit beim Bestreuen mit Adsorbern diese sofort haften.
Sie müssen zumindest von den Lösemitteln, denen sie ausgesetzt sind, nicht angegriffen werden und sie müssen ausreichend thermisch stabil sowie oxida­ tionsbeständig sein. Als geeignet erwiesen sich "High Solids" (beispielsweise Impranil HS 62 von Bayer), Siliconharze (beispielsweise Elastosil RTV ME 628 von Wacker), eingedickte Acrylatdispersionen (beispielsweise Plextol 240 DV von Röhm). Dem Fachmann stehen noch viele andere Haftmassen zur Verfü­ gung, beispielsweise Epoxiharze, Phenolharz, diverse Mischpolymerisate, Du­ roplasten, Thermoplasten usw., die er aufgrund der genannten Kriterien aussu­ chen kann.

Claims (15)

1. Adsorptionsfilter für Rotationsadsorber, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen zwei runden Gitterscheiben ein streifenförmiges, mit Adsorbern bela­ denes Material aufgewickelt ist und der so gebildete Wickel in Achsrichtung durchströmt wird.
2. Adsorptionsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strei­ fenförmige Material ein grobporiger, retikulierter Schaum, insbesondere Polyurethanschaum, ist, auf dem mittels einer Haftmasse Adsorberteilchen aufgebracht sind.
3. Adsorptionsfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das strei­ fenförmige Material aus einer flachen Bahn besteht, welche einseitig oder beidseitig unter Zuhilfenahme einer kontinuierlich oder punktweise aufge­ tragenen Haftmasse mit Adsorberteilchen beladen ist.
4. Adsorptionsfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Adsorbern beladene Bahn eine Zick-Zack-Faltung aufweist.
5. Adsorptionsfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Bahnen ein Trennstreifen mit aufgewickelt wird, um das Sich-ineinan­ derschieben der Zick-Zack-Faltung zu vermeiden.
6. Adsorptionsfilter für Rotationsadsorber, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen zwei runden Gitterscheiben, Platten oder Matten eines porösen, Ad­ sorberteilchen tragenden Materials angebracht sind.
7. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß durch Komprimieren des Filtermaterials radiale, enge verdichtete Zonen gebildet werden, die das Filterrad in Seg­ mente aufteilen.
8. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einspritzen von Kunststoffen oder anderen aushärtenden Massen schmale radiale Zonen geschaffen werden, welche das Filterrad in Segmente unterteilen.
9. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber Aktivkohlekügelchen von 0,1 bis 1 mm Durchmesser sind.
10. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber Aktivkohleteilchen sind und eine Größe von 0,1 bis 5 mm haben.
11. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber imprägnierte Aktivkohlekü­ gelchen bzw. -teilchen sind.
12. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber Polymeradsorber sind, die im wesentlichen aus Styrol und Divinylbenzol aufgebaut sind.
13. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorber Zeolithe sind.
14. Adsorptionsfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftmasse, womit die Adsorber fi­ xiert sind, zu der Klasse der Polyurethane, Acrylate, Siliconharze, Synthe­ sekautschuk, Epoxiharze, Phenolharze, Duroplaste und Thermoplaste ge­ hören.
15. Rotationsadsorber, welche mit einem oder mehreren Filtern nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet sind.
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