DE4432097A1

DE4432097A1 - Regeneration of air filters

Info

Publication number: DE4432097A1
Application number: DE19944432097
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Willrodt
Original assignee: Noske Kaeser GmbH
Current assignee: Noske Kaeser GmbH
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-14

Abstract

Regeneration of air filters contg. a solid adsorbent comprises treating the adsorbent with a superheated vapour stream generated from "the solvent calcium hypochlorite or sodium hypochlorite or also DS2 or water with surfactant". Also claimed is appts. for carrying out the above process.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrich tung zum Regenerieren von Adsorbern in Filtern für Atemluft, und zwar in erster Linie in solchen Filtern, wie sie zur Reinhaltung der Atemluft in Aufenthalts- und Schutzräumen auf Schiffen für den Kriegseinsatz verwendet werden.The invention relates to a method and a device device for regenerating adsorbers in filters for breathing air, and primarily in filters such as those used to keep them clean the air we breathe in habitats and shelters on ships for the war effort can be used.

Es gibt bekanntlich eine Vielzahl von Adsorptionsmitteln, meist feste Stoffe, die befähigt sind, Stoffe aus gasförmigen (oder flüssigen) Mischungen an ihrer Oberfläche abzulagern. Je feiner das Adsorbat verteilt ist, um so höher ist auch die Adsorptions fähigkeit. Diese Fähigkeit, also die erreichte Menge des nieder geschlagenen Adsorbates, hängt von der Art des zu behandelnden Gases bzw. der zu behandelnden Flüssigkeit einerseits und von der Art des Adsorbens andererseits ab. Mit zunehmendem Bela dungszustand des Adsorbens nimmt das Adsorptionsvermögen ab.As is well known, there are a large number of adsorbents, mostly solid substances that are capable, substances from gaseous (or deposit liquid) mixtures on their surface. The finer the adsorbate is distributed, the higher the adsorption ability. This ability, that is the amount of the reached beaten adsorbates depends on the type of the treated Gases or the liquid to be treated on the one hand and the type of adsorbent on the other hand. With increasing Bela Condition of the adsorbent decreases the adsorption capacity.

Dieser Vorgang ist unumstößlich und erfordert entweder eine Reinigung bzw. Regenerierung des Adsorbens oder dessen Auswechs lung gegen einen Neuen, unverbrauchten Adsorber. Dabei ist unter den jeweils gegebenen Umständen abzuwägen, was vorteilhafter ist, die Kosten und die Betriebsanlage für das Reinigen des beladenen Adsorbens in Kauf zu nehmen oder statt dessen das ver brauchte Adsorbens gegen ein unverbrauchtes, neues zu ersetzen und das verbrauchte, mit Giftstoffen beladene Adsorbens wie Problemmüll zu entsorgen.This process is irrefutable and requires either one Cleaning or regeneration of the adsorbent or its replacement against a new, unused adsorber. It is under to weigh up the circumstances, which is more advantageous is the cost and operating facility for cleaning the to accept loaded adsorbent or instead the ver needed to replace adsorbent with an unused, new one and the used adsorbent loaded with toxins such as Dispose of problem waste.

Diese Problematik liegt der Erfindung zugrunde, mit Blick auf die Reinhaltung der Atemluft für geschlossene Räume, insbeson dere Schutzräume auf Schiffen, die durch Kampfgase kontaminier ter Umgebungsluft ausgesetzt sind. In solchen Fällen gelangt die Atemluft über Filter in die Räume, in denen sich Menschen auf halten. Daß Filter für die Atemluft bei solch einer Anwendung besondere Beachtung verdienen, weil auch unter widrigen Umstän den die Belastungsgrenze des jeweiligen Adsorbens mit ganz ge fährlichen Giftstoffen keinesfalls überschritten werden darf, leuchtet ein.This problem is the basis of the invention, with a view to keeping the breathing air clean for closed rooms, in particular shelters on ships contaminated by combat gases are exposed to ambient air. In such cases the Breathing air through filters into the rooms where people are hold. That filter for breathing air in such an application deserve special attention because even under adverse circumstances the the load limit of the respective adsorbent with ge dangerous toxins must never be exceeded, lights up.

Weil den Hintergrund der Erfindung Schiffe im Kriegseinsatz bilden und unter solchen Umständen die Mitnahme unbenutzter frischer Filter mit Risiken, z. B. mit dem Risiko des vorzeitigen Verbrauches des Vorrates an Ersatzfiltern, verbunden ist, wird mit der Erfindung aufgabengemäß nach einem Weg gesucht, mit Giftstoff beladene und daher unbrauchbar gewordenen Filter unter den Umständen an Bord eines Schiffes zu regenerieren, so daß die absolute Unabhängigkeit für ABL-Einsatzfälle gegeben ist und Mitnahme eines Filtervorrates mit der Gefahr, nicht ausreichend Vorsorge getroffen zu haben, entfällt.Because the background of the invention ships in warfare form and in such circumstances taking along unused fresh filter with risks, e.g. B. with the risk of premature Consumption of the reserve of replacement filters is connected tasked with the invention for a way with Filters loaded with toxins and therefore unusable to regenerate the circumstances on board a ship, so that the absolute independence for ABL applications is given and Taking a filter supply with the risk, not sufficient Having made provisions is no longer necessary.

Es wurde gefunden, daß Calciumhypochlorit oder Natriumhypochlo rit aber auch DS2 oder Wasserdampf, auch mit Zusatz von Tensi den, jeweils als Lösung alle bisher bekannten Kampfstoffe zu entgiften vermag. Aus dieser Erkenntnis heraus wird, um die gestellte Aufgabe zu lösen, erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit einer der genannten Lösungen das Adsorbens des Filters gleichsam zu waschen. Verfahrensmäßig geschieht diese, wie in Anspruch 1 der Patentansprüche das Wesentliche des Vorgehens gekennzeichnet ist, so, daß eine der genannten chemischen Lösungen erhitzt und dabei verdampft wird. Dann wird der Dampf überhitzt und in die sem Zustand im Gegenstrom zu der in den Filter einströmenden kontaminierten Luft durch den Filter hindurchgeleitet. Dabei verbleibt der Filter am Ort in eingebautem Zustand. Die Überhit zungstemperatur des Dampf es soll 250-280°C betragen.Calcium hypochlorite or sodium hypochlo but also DS2 or water vapor, also with the addition of tensi the, each as a solution to all known warfare agents detoxify. Out of this knowledge becomes the to solve the problem proposed according to the invention with one of the solutions mentioned, the adsorbent of the filter, as it were to wash. In procedural terms, this is done as in claim 1 of the claims characterized the essence of the procedure is such that one of the chemical solutions mentioned is heated and is evaporated. Then the steam is overheated and into the This state in countercurrent to that flowing into the filter contaminated air is passed through the filter. Here the filter remains in place when installed. The overhit temperature of the steam should be 250-280 ° C.

Dieses "Waschen" des Filters bewirkt ein intensives Eindringen des überhitzten Dampfes selbst in die kleinsten Zwischenräume und Poren des Adsorbens, so daß die dort abgelagerten Giftstoffe von dem Adsorbens beseitigt werden. Diese Abreinigung kann wäh rend des Betriebs des Filters erfolgen.This "washing" of the filter causes an intensive penetration of superheated steam even in the smallest gaps and pores of the adsorbent, so that the toxins deposited there be removed from the adsorbent. This cleaning can be done during the operation of the filter.

Der Wirkmechanismus, der hier bei dem Waschen abläuft, läßt sich als dreifach kombinierter Vorgang erklären:The mechanism of action that takes place here during washing can be explain as a triple combined process:

a) There is an electronic influence on the atomic bond in the warfare agent molecule in that this molecule is broken chen (cracked) and turns into a Lewis base or Lewis Acid converts.
b) at the same time a chemical process takes place, in which the Weapon molecules in a catalytic reaction the molecules of the solution (chemosorption) and when the Steam can be excreted as salt.
c) In addition, a physical process is running in form simple desorption, the solvent gas being the carrier for the desorbed warfare agent molecules, insofar as they are neither by electronic, still by chemical sorption have already been bound.

In vorteilhafter Weiterbildung des Vorgehens ist vorgesehen, daß das Waschen bzw. das Regenerieren des Adsorbens im Gegenstrom zu der den Filter anströmenden kontaminierter Luft erfolgt, so daß in dieser Phase der Lufteintritt von Giftstoffen mitgereinigt wird. Der gesamte Filterkörper bleibt hierbei am Ort, er wird also zum Waschen/Regenerieren nicht ausgebaut. Das Adsorbens bleibt verwendungsfähig, bis es aus anderen Gründen als der Überladung unbrauchbar geworden ist.In an advantageous development of the procedure it is provided that washing or regenerating the adsorbent in countercurrent the contaminated air flowing to the filter takes place so that in this phase the air intake of toxins is also cleaned becomes. The entire filter body remains in place, it becomes not expanded for washing / regenerating. The adsorbent remains usable until for reasons other than that Overcharge has become unusable.

Weiter ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der überhitzte Dampf, nachdem er den Filter durchströmt hat, kondensiert und das Desorbat abgelassen wird. Für das Ablassen bieten sich drei Möglichkeiten: Entweder wird das Desorbat wegen späterer Entsor gung, z. B. an Land, in einem Tank gesammelt oder es wird dem Vorrat wieder aufgegeben (was unter Auffüllung mit frischen Lösungsmitteln geschehen kann), oder es wird in das Meerwasser abgelassen.It is also advantageously provided that the superheated Steam after it has passed through the filter condenses and the desorbate is drained. There are three for draining Possibilities: Either the desorbate is due to later disposal supply, e.g. B. on land, collected in a tank or it will Stock abandoned again (what under replenishment with fresh Solvents can happen), or it gets into the sea water drained.

Der Betrieb des Waschens bzw. Regenerierens kann so erfolgen, daß der Filter partiell dem Vorgang unterworfen wird, oder es werden bei mehreren Filtern jeweils Gruppen auf Benutzung und andere Gruppen auf Behandlung geschaltet.The operation of washing or regeneration can take place that the filter is partially subjected to the process, or it If several filters are used, groups are used and other groups switched to treatment.

Die Anlage, die für die Durchführung des Verfahrens vorgesehen ist, ist technisch wenig aufwendig; sie ist auch zuverlässig. Sie besteht aus einem Rohrleitungssystem, in dem auf einen Vor ratsbehälter (für das Lösungsmittel) über eine Pumpe (es genügt evtl. eine Handpumpe) ein Verdampf er und eine weitere Heizstufe (Überhitzer) folgen. Dann folgt der Filter mit dem zu behandeln den Adsorbens, und der Ausgang aus dem Filter führt über ein Sauggebläse zu einem Kondensator, in dem das Adsorbat verflüs sigt wird. Von hieran bieten sich die Möglichkeiten, das Desor bat einem Sammelbehälter zuzuführen, es in den Vorratsbehälter zurückzuleiten oder es in das Meerwasser zu leiten.The plant intended for carrying out the procedure is technically not very expensive; it is also reliable. It consists of a piping system in which a pre storage container (for the solvent) via a pump (it is sufficient possibly a hand pump) an evaporator and another heating level Follow (superheater). Then the filter follows with the treat the adsorbent, and the output from the filter introduces via Suction fan to a condenser in which the adsorbate flows sigt. From here, there are opportunities, the Desor asked to feed a collection container to the storage container to return or to discharge it into the sea water.

Es gibt bekanntlich eine Vielzahl von Adsorbentien; im vorlie genden Fall kommen feste Adsorbentien in Frage. Es sind poröse Stoffe mit narbiger Oberfläche. Für die Erfindung hier ist es gleichgültig, ob das Adsorbens Aktivkohle, Aluminiumoxyd, Kie selgur, Polmere oder ein anderer fester Filterstoff ist.As is well known, there are a large number of adsorbents; in the present solid adsorbents may be considered. They are porous Fabrics with a pitted surface. It is for the invention here no matter whether the adsorbent activated carbon, aluminum oxide, Kie selgur, Polmere or another solid filter material.

Das eben erläuterte Leitungssystem in klassischem Sinn ist da durch abwandelbar, daß Vorratsbehälter, Verdampf er und Überhit zer zu einer raumsparenden, einzigen Baueinheit zusammengefaßt werden. Dies geschieht so, daß unmittelbar auf dem Vorratsbehäl ter für das Lösungsmittel der Verdampf er und darauf der Überhit zer angeordnet sind, dies alles in einer gemeinsamen Gehäusee inheit. Die Verbindungen von einer zur anderen Station sind einfach Durchbrüche mit einem Verschlußorgan, z. B. einer Klappe. Außen auf dem Gehäuse ist eine Pumpe angebracht, die für das Zuführen des Lösungsmittels zum Verdampf er sorgt; das Innere des Verdampfers ist direkt mit dem Überhitzer verbunden. Von hier führe eine Leitung für den überhitzten Dampf zu dem Filter. Danach folgt, wie bei der vorher erläuterten Anlage, ein Saugge bläse vor dem nachgeschalteten Kondensator. Aus dem Kondensator führen Leitungen für das Desorbat, über je nach Bedarf bedien bare Ventile, zu dem Sammelbehälter, zu dem Vorratsbehälter (oder direkt in den Verdampfer) und nach außen in das Meerwas ser. Es kann also auch bei dieser abgewandelten Anlage der Adsorbatstrom auf unterschiedlichen Wegen abgelassen werden.The pipe system just explained in the classic sense is there by modifiable that he storage container, evaporation and overhit zer combined into a space-saving, single unit will. This is done so that directly on the storage container for the solvent, the evaporator and then the superhit zer are arranged, all in a common housing unit. The connections from one station to another are simple breakthroughs with a closure member, e.g. B. a flap. On the outside of the housing there is a pump that is used for the Supplying the solvent to the evaporation he provides; the inside of the Evaporator is connected directly to the superheater. From here run a line for the superheated steam to the filter. This is followed by a suction, as in the system explained above blow in front of the downstream capacitor. From the condenser lead lines for the desorbate, operate as needed bare valves, to the collecting container, to the storage container (or directly into the evaporator) and out into the sea water ser. So it can also with this modified system Adsorbate stream can be discharged in different ways.

In den Abbildungen ist die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es zei gen:The illustration shows the device for carrying out the The method according to the invention is shown schematically. It shows gene:

Fig. 1 die einzelnen Stationen und Bauelemente in dem vorgesehe nen Leitungssystem und Fig. 1 shows the individual stations and components in the line system and provided

Fig. 2 einige der Stationen in einer einzigen Baueinheit zusam mengefaßt in dem Leitungssystem. Fig. 2 summarized some of the stations in a single unit in the piping system.

Wie Fig. 1 verdeutlicht, bildet den Beginn der Behandlungsein richtung ein Vorratsbehälter 1 für das flüssige Wasch- bzw. As illustrated in FIG. 1, the beginning of the treatment device forms a storage container 1 for the liquid washing or

Regenerierungsmittel Calciumhypochlorit oder Natriumhypochlorit oder DS2 oder Wasser mit Tensiden. Dieses Waschmittel wird zu einem Verdampfer 3 geleitet, vorteilhafterweise über eine Pumpe 2, für die evtl. auch ein Handantrieb ausreichend ist. Der im Verdampfer entstandene Dampf gelangt zu einem Überhitzer 4, in dem der Dampf auf 250-280°C aufgeheizt wird. Dieser Dampf ist das Wasch- bzw. Regeneriermittel nach der Erfindung. Er gelangt in dem Leitungssystem zu dem mit Giftstoffen beladenen Filter 5, das ein übliches festes Adsorbens enthält. Der überhitzte Dampf durchdringt das Adsorbens und reinigt es bzw. regeneriert es dabei gemäß den vorher erläuterten drei zugleich ablaufenden Mechanismen. Ein anschließendes Sauggebläse 6 sorgt dafür, daß der überhitzte, die Giftstoffe aus dem Adsorbens enthaltene Dampf aus dem Filter 5 vollständig entfernt und einem Kondensa tor 7 zugeführt wird. Den Kondensator verläßt ein Desorbatstrom, der beseitigt werden muß. Dies geschieht problemlos am besten über einen Sammeltank 8; an Land kann dann der Tankinhalt ent sorgt werden. Es ist aber auch möglich, das Desorbat in das Meerwasser abzulassen. Die in diesem Zusammenhang schonende Methode für die Natur ist, das Desorbat dem Vorratsbehälter 1 unter Zugabe frischen Lösungsmittels wieder aufzugeben. Bei dieser Methode ist das die Natur schädigende Lösungsmittel we nigstens mehrfach benutzt worden. Die Zugabe frischen Lösungs mittels kann auch entfallen.Regeneration agent calcium hypochlorite or sodium hypochlorite or DS2 or water with surfactants. This detergent is passed to an evaporator 3 , advantageously via a pump 2 , for which a manual drive may also be sufficient. The steam generated in the evaporator reaches a superheater 4 , in which the steam is heated to 250-280 ° C. This steam is the detergent according to the invention. It arrives in the pipeline system at the filter 5 , which is loaded with toxins and which contains a customary solid adsorbent. The superheated steam penetrates the adsorbent and cleans it or regenerates it in accordance with the three mechanisms which are simultaneously explained. A subsequent suction fan 6 ensures that the superheated, the toxins contained in the adsorbent vapor is completely removed from the filter 5 and a capacitor 7 is fed. A desorbate stream leaves the condenser and must be eliminated. This is best done easily via a collecting tank 8 ; the tank contents can then be disposed of on land. However, it is also possible to drain the desorbate into the sea water. In this context, the gentle method for nature is to give up the desorbate again in the reservoir 1 with the addition of fresh solvent. In this method, the solvent, which is harmful to nature, has been used at least several times. The addition of fresh solvents can also be omitted.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Einrichtung gegenüber der vor stehend erläuterten dargestellt. Die Abwandung der Einrichtung besteht darin, daß auf den Vorratsbehälter 10 der Verdampfer 30 und darauf der Überhitzer 40 aufgesetzt sind. Verdampfer und Überhitzer sind direkt über ein Schließorgan 35 miteinander verbunden; für die notwendige Zufuhr von Lösungsmittel aus dem Vorratsbehälter in den Verdampfer sorgt eine außen auf das Ge häuse aufmontierte und somit frei zugängliche Pumpe 20 (Handpum pe). Von dem Überhitzer an ist die Einrichtung so beschaffen, wie bei der Ausbildung nach Fig. 1 und es laufen von da an auch die gleichen Vorgänge ab, wie dort erläutert ist.In Fig. 2, a modified device compared to the one explained before is shown. The variant of the device is that the evaporator 30 and then the superheater 40 are placed on the storage container 10 . The evaporator and superheater are directly connected to one another via a closing element 35 ; A pump 20 (hand pump), which is mounted on the outside of the housing and is therefore freely accessible, provides the necessary supply of solvent from the storage container into the evaporator. From the superheater, the device is designed as in the embodiment according to FIG. 1 and from there the same processes also take place, as explained there.

Die Darstellung in Fig. 2 aus dem Kondensator eine Leitung 50 direkt zum Verdampfer 30 zu legen, ist eine Variante für die Rückführung des Desorbates in das Behandlungssystem.The illustration in FIG. 2 of laying a line 50 from the condenser directly to the evaporator 30 is a variant for the return of the desorbate into the treatment system.

Claims

1. A method for regenerating a breathing filter with a solid adsorbent for lounges and shelters, especially on ships in warfare, characterized in that the solid adsorbent is an overheated steam stream from the solvent calcium hypochlorite or sodium hypochlorite or DS2 or water with surfactants in the manner of a washing process is subjected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the superheated solvent vapor at a temperature of 250-280 ° C Has.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized net that that washing process in countercurrent to that in the filter inflowing contaminated air.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in net that the superheated steam after flowing through the filter condensed and the desorbate is drained.

5. The method according to claims 1 to 3, characterized in net that the superheated steam after flowing through the filter condensed and desorbate in one for later disposal Tank is collected.

6. The method according to claims 1 to 3, characterized in net that the superheated steam after flowing through the filter condensed and the desorbate under the solvent supply Replenishment of fresh solvent is supplied.

7. The method according to claims 1 and 2 and one of the Claims 4-6, characterized in that the filter during of use is partially subjected to the washing process.

8. The method according to claims 1 and 2 and one of the Claims 4-6, characterized in that with two filters one or, in the case of several filters, a group for use and the other filter or the other group of filters at the same time Washing is switched.

9. Device for carrying out the method according to claims 1-8, characterized in that a storage container ( 1 ) is provided for the solvent in a line system, to which a z. B. only manually operated pump ( 2 ) connects an evaporator ( 3 ), followed by a second heating stage ( 4 ) namely to overheat the solvent vapor to 250-280 ° C and behind the filter ( 5 ) the adsorbate via a suction fan ( 6 ) is fed to a condenser ( 7 ) before it flows off.

10. The device according to claim 9, characterized in that for draining the desorbate lines with shut-off devices to a collecting container ( 8 ), to the storage container ( 1 ) and to a free outflow ( 9 ) are provided in the sea water.

11. The device according to claim 9, characterized in that the filter ( 5 ) is equipped with an adsorbent made of activated carbon or aluminum oxide or from diatomaceous earth or other solid substances.

12. The device according to claim 9, characterized in that in the power system, the reservoir for the solvent, the evaporator and the superheater ( 10 , 30 , 40 ) are combined to form a common assembly.