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Verfahren zur Feinabscheidung von Ruß oder ähnlichen sehr fein zerteilten
Feststoffen aus Gasen oder Dämpfen
Es ist bekannt, zur Reinigung von Gasen und Dämpfen
Stoffilter zu benutzen. Die Feststoffe bleiben bis zu einem gewissen, jedoch für
den Fall der Feinabscheidung sehr fein zerteilter Schwebstoffe, wie Ruß od. dgl.,
in nicht ausreichendem Grade in Iden Maschen der Stoffilter hängen. Neben der, wie
erwähnt, nur groben Wirkung der Reinigung bietet {diese Filterart die weiteren Nachteile
der groben Temperaturempfindlichkeit und der verhältnismäßig geringen Korrosionsbeständigkeit
(chemisch und mechanisch).
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Bekanntlich ist außerdem Idie Möglichkeit der Auswechslung von Stoffiltern
bei den bekannten Konstruktionen kompliziert. Als weiterer besonderer Nachteil der
Stoffilter ist die derzeitige schwierige Versorgungsl age mit Woll- und Bauntwollstoffen
zu bezeichnen. Bekanntlich werden Filterschläuche ausschließlich in diesen Material
geliefert.
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Nach einer anderen Arbeitsweise werden die Feststoffe aus der Gasphase
durch Waschen mit Flüssigkeiten entfernt. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß
eine Veränderung, der Gasphase durch mitgerissene oder verdampfte Teile der Waschflüssigkeit
entsprechend deren Partialdruck eintritt.
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Dasselbe gilt für die feste Phase. Es treten jedoch auch hier bestimmte
Reinigungsschwierigkeiten auf, falls man auf einen hohen Grad der Reinigung hinarbeitet.
Im Fall schwerbenetzbarer Feststoffe, z. B. Ruß, schlägt Idieser weitgehend durch,
falls nicht bei sehr hohen Waschtemperaturen gearbeitet
wird. Dies
hat aber wieder eine wesentliche Veränderung der Gasphase zur Folgte.
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Man kann nun eine kontinuierliche Feinreinigung, die sämtliche obigen
Nachteile vermeidet, dadurch erreichen, daß man starre poröse Körper mit je nach
dem gewünschten Grad der Reinigung verschieden großen Porenweiten benutzt und diese
so schaltet, daß nach Durchgang einer bestimmten Menge Rohgas der Filterkörper,
dessen Filtrationsleistung infolge Schichtenbilidung von Feststoffen nachgelassen
hat, durch eine Absperrvorrichtung, beispielsweise durch einen Kegelverschluß oder
durch eine Drosselklappe oder durch einen Kolben, je nach Art der Beschaffenheit
der Feststoffe, von der Rohgas zufuhr abgetrennt und mit der Reingasleitung über
einen Umlauf mit Absperrvorrichtung verbunden wird. In dieser Umlaufleitung befindet
sich ein Gebläse oder, je nach den Erfordernissenj ein Kompressor mit Druckbehälter.
Sobald die Rohgaszufuhr abgesperrt ist, öffnet sich in Abhängigkeit davon die Absperrvorrichtung
für Reingas. Dieses strömt dann in Form eines Druckstoßes in entgegengesetzter Richtung
durch den Filterkörper und reinigt diesen ab. Der Schaltvorgang erfolgt anschließend
in der umgekehrten Richtung, so daß Rohgas wieder bis zur gewünschten Sättigung
der Filterkörper zugeführt wird. Man kann den Schaltvorgang Ider Abreinigung in
Abhängigkeit von der durchfließenLden Gasmenge selbsttätig anlaufen lassen, d.'h.
beispielsweise durch einen Durchflußmengenmesser mit Schwimmerkontakten oder auch
durch eine bestimmte Zeit einhaltenden Zeitgeber.
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Als starre Filterkörper wählt man vorzugsweise solche aus keramischen,
porösen Werkstoffen oder poröse Glasfilter, Glasfritten usw. Auch mehrfache Lagen
feinmaschiger Drahtnetz fallen unter die Erfindung. Die Porenweite kann überraschenderweise
wesentlich gröber als der Durchmesser der abzuscheidenden Teilchen sein, die im
Fall der Rußabscheidung nur etwa 2/i 000000 cm mittleren Durchmesser haben. Es war
nicht vorauszusehen, daß sich solche z. B. keramischen Filterkörper aus porösen
Massen für beispielsweise die laufende Abscheidung feinster Rußteilchen überhaupt
verwenden lassen und sich nicht vielmehr nach kurzer Zeit so voll setzen und verstopfen,
daß eine laufende Abreinigung und damit länger dauernde groB-technische Verwendung
überhaupt nicht mdhr möglich ist. Unerwarteterweise ist dies nicht der Fall, sondern
die Filterkörper sind nach der vorgenommenen Abreinigung von neuem voll benutzbar.
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Das Verfahren ist, wie gefunden wurde, indessen nur dannJdurchführbar,
wenn die Abreinigung, wie dies im allgemeinen der Fall ist, nicht durch über die
Filterflächen mechanisch bewegte Teile, wie z. B.
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Draht- oder sonstige Bürsten, Kratzer, Schrubber od., dgl., vorgenommen
wird. Die Filterflächen müssen vielmehr völlig unberührt bleiben. Diese bisher mangelnde
Erkenntnis hat der technischen Anwendung starrer F ilterkö rper zur Feinabscheidung
von Ruß bis jetzt hindernd im Weg gestanden,- vIm Gegensatz hierzu ist die Abreinigung
gemäß der Erfindung unter Vermeidung aller die Oberflächen der Filter berührenden
Teile, wie Bürsten, Kratzer usw., auch im Dauerbetrieb technisch durchführbar.
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Sie wird z. B. mittels Erschütterungsvorrichtungen, Vibratoren od.
dgl., die auf die Filterkörper wiiloen, vorgenommen oder erfolgt bevorzugt mittels
eines oder mehrerer Druckimpulse von gereinigtem, teilweise gespeichertem Gas, das
in entgegengesetzter Richtung zum Arbeitsgas strömt. Hierfür, d. h. für die Abreinigung,
kann auch ein besonderes Hilfsgas verwendet werden, z. B. Stickstoff.
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Die von dem Filterkörper abfallenden Feststoffteilchen fallen in
ein darunterliegendes Transportorgan, beispielsweise in eine Schnecke oder in eine
pneumatisch betriebene Förderung, und können so in der ursprünglichen Qualität,
falls erwünscht, weiterverarbeitet werden.
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Nach der schematischen Zeichnung tritt das Rohgas durch die Rohrleitunga
ein, durchströmt die Filter b und verläßt dadurch Idie Leitung c als Reingas die
Reinigungsapparatur, Das Reingas geht anschließend in einen Reingaskreislauf d,
der von einem Gebläse e, Kompressor od. dgl, an dem ein Druckkessel f angeschlossen
ist, betätigt wird. Der ueberschuß an Reingas wird von diesem Kreislauf laufend
abgegeben (Auslaßi).
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Bei Abreinigung der Filter ist der Vorgang folgender: Durch einen
elektrischen Zeitgeber g wfrd mechanische Bewegung (beispielsweise Preßluft, Hubmagnet)
auf die Absperrorgane c (Austritt Reingas aus dem Filter) und h (Eintritt Reingas
in Filter von f aus) ausgelöst, beispielsweise durch Verstellung von Drosselklappen,
Schiebern oder auch von Kolben, die je nach Anschluß der einzelnen Filter an den
Zeitgeber die Leitung c absperren uad entsprechend die Leitung h öffnen. Das im
Druckkessel f aufgespeicherte Reingas strömt durch die Leitung h in das Filter und
reinigt dieses in der vom Zeitgeber eingestellten Zeit ab. Anschließend sc'hließt
und öffnet der Zeitgeber die Leitungen h bzw. c, so daß Rohgas wieder zugeführt
werden kann; der vom Filter abgereinigte Staub wird in einem Förderorgan k gesammelt.
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Die mit dieser Anordnung erzielte Reinigung ist als ausgesprochene
Feinstreinigung zu bezeichnen.
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Teilchen einer Größe von 200 bis 400 Ångströmeinheiten werden quantitativ
im Dauerbetrieb ausfiltriert. Die Filtration kann bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt
werden, ohne daß Korrosion der Filter oder Verbrennung derselben wie bei den Stoffiltern
auftreten.
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Aus der Beschreibung des Verfahrens ergibt sich, daß sowohl im Fall
der Weiterverarbeitung von Feststoffen als auch von Gasen oder Dämpfen Bedingungen
vorliegen, die als außerordentlich günstig bezeic'hnet werden können, da die Phasen
des Systems nach der Trennung unverändert vorliegen; Partialdruckveränderungen beispielsweise
treten bei diesem Trennungsverfahren zwangsläufig nicht auf.
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Nach dem Verfahren ist es z. B. auch möglich, feuchte staubhaltige
Gase oberhalb ihres Taupunktes von Staub zu reinigen, z. B. Kalkentstaubung von
Rohgases, der Karbidvergasung an Stelle des bisher gebräuchlichen Raschigwäschers,
oder Flugstaub
aus Feuerungsgasen od. dgl., ohne besondere starke
Abkühlung aus den Gasen betriebssicher zu entfernen und damit diese Gase in noch
heißem Zustand sofort weiterzuverwenden, wodurch weitere, technisch besonders wertvolle
Vorteile erzielt werden.
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So können beispielsweise auch die kohlenoxydhaltigen Abgase von Karbidöfen
in noch heißem Zustand von Staub befreit werden, und das gereinigte, heiße CO-'haltige
Gas wird sofort ohne Zwischenkühlung weiterer Verwendung zugeführt, z. B. in einer
Konvertierungsanlage zu Wasserstoff und Kdhfensäure umgesetzt oder mit H2 unmittelbar
auf Nfethan od. dgl. verarbeitet.
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Beispiel I 17,4 ms Wasserstoffgas mit o, Volumprozent Ruß werden
im Verlauf von 6,25 Stunden durch keramische Filterkörper, zur Feinreinigung geführt,
entsprechend einer Leistung von 2,8 m3/h. In der Vorlage für Reingas (Wattefilter)
konnte nicht die geringste Spur von Ruß nach Ablauf der Versuche festgestellt werden.
Zwischenzeitlich wurde bei Nachlassen des Durchgangs vom Rohgas durch Stickstoff-
o'der Wasserstoffdruckstoß Ider im Filter anhaftende Ruß abgestoßen. Bei der vorliegenden
Konzentration an Feststoffen und bei der genannten Belastung der Filter erfolgte
die Abreinigung über einen elelitrisc ? len Zeitgeber vollautomatisch. Die Filtertemperatur
lag zwischen 120 und 150°. Bei dieser Temperatur brannten parallel geschaltete Stoffilter
bereits ab.
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Beispiel 2 Bei der Verwendung eines grobporigen Filter körpers wurde
bei Durchgang von 36,6 m3 Wasserstoff mit 0,03 Volumprozent Ruß im Verlauf von 6,25
Stunden ebenfalls eine quantitative Abscheidung von Ruß erzielt. Die hierbei eingehaltene
Leistung war 5,9 m3/h. Die Abreinigung erfolgte vollautomatisch wie bei Beispiel
I, und zwar nach Ablauf von je 2 Stunden. Ein an Stelle von Wasserstoff mit Stickstoff
und Ruß unter sonst gleichen Bedingungen durchgeführter Versuch zeigte, daß auch
bei Anwendung eines schwereren Gases die Reinigung bei entsprechend größeren Vorrücken
möglich ist.
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Beispiel 3 Eine unter Verwendung größerer Filterflächen durchgeführte
Reinigung ergab nach dreiwöchiger einwandfreier Arbeitsweise vollständig rußfreien
Wasserstoff. Die Abreinigung erfolgte auch in diesem Fall vollautomatisch, und zwar
jedesmal nach Ablauf von I3 Minuten, Dauer der Abreinigung I bis 2 Minuten. Die
Belastung war IS m3/h.
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Der bei den Beispielen I bis 3 verwendete Ruß hatte im wesentlichen
Teilchengrößen von 200 bis 400 Ångströmeinheiten.