DE921784C - Verfahren zur Gewinnung von ganz oder teilweise in kolloidaler Verteilung in einer Gasphase dispergierten Feststoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von ganz oder teilweise in kolloidaler Verteilung in einer Gasphase dispergierten Feststoffen Bei einer Reihe von technischen Verfahren zur Herstellung von Feststoffen aller Art fallen diese in feiner Verteilung in einem gasförmigen Medium an, aus dem sie abgeschieden und gewonnen werden müssen. Diese Notwendigkeit besteht beispielsweise bei der Herstellung von Ruß nach verschiedenen Methoden oder bei der Erzeugung feinverteilter Metall- oder Metalloid-Oxyde, die als Füllstoff, Katalysatorträger und für ähnliche Zwecke dienen und durch Umsetzung von Metallverbindungen mit brennbaren Gasen in einer Flamme erzeugt werden.
• Auch zahlreiche andere technische Prozesse liefern derartige Feststoffe, die sich in mehr oder weniger feiner, gegebenenfalls auch ganz oder teilweise in kolloidaler Dispersion in einem gasförmigen Medium befinden.
• Die Abscheidung der disergierten Feststoffe aus ihren gasförmigen Trägermedien ist in vielen Fällen mit großen Schwierigkeiten verbunden und oft nur mit H.ilfe eines erheblichen apparativen Aufwandes, und auch dann nur unvollkommen, zu verwirklichen.
• Im allgemeinen bedient man sich hierzu spezieller Filtervorrichtungen oder nimmt dieAbtrennung und Abscheidung der Feststoffe durch elektrische Abscheideeinrichtungen vor. Schließlich arbeitet man auch mit Zyklonen, die sich in neuerer Zeit, beispielsweise gerade bei der Rußgewinnung nach dem sogenannten Furnace-Verfahren, in steigendem Maße eingeführt haben.
• Neben den oben geschilderten Nachteilen der bisher üblichen Abscheideverfahren für in Gas dispergierte Feststoffe ergibt sich oft die Schwierigkeit, daß mit der Abscheidung eine Fraktionierung verbunden ist, vor allem dann, wenn man z. B., wie bei der Flammrußherstedlung, Abscheidekammern benutzt, in denen sich die Teilchen je nach ihrem Gewicht und ihrer Größe nach und nach fraktioniert absetzen. ithnliche Ergebnisse erhält man auch bei der Hintereinanderschaltung mehrerer Zyklone, wobei wenigstens ein Teil Ider Aggregate mit unzureichendem Wirkungsgrad arbeitet, ohne daß sich in allen Fällen eine vollkommene Abscheidung der dispergierten Feststoffe erreichen läßt. In den meisten Fällen ist es kaum möglich, ohne nachträgliche Mischung zu homogenen gleichmäßigen Produkten zu gelangen.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Abscheidung von Feststoffen, die ganz oder teilweise in kolloidaler Verteilung in der Gasphase dispergiert sind, in bei sonders einiacher Weise unter Gewinnung eines gleichmäßigen und homogenen Produktes vornehmen kann, wenn man den Feststoffen Gelegenheit gibt, auf einer langen Wegstrecke zunächst zu koagulieren, und dafür Sorge trägt, daß die nach und nach koagulierten Teilchen sich nicht absetzen, sondern praktisch bis zur Beendigung des Koagulationsvorganges in der Schwebe bleiben. Erfindungsgemäß werden daher die die Feststoffe enthaltenden Gase unter starker Bewegung in einen Koagulationsraum geführt. Die Bewegung der Gase kann in einer starken, insbesondere tufbulenten Strömung erfolgen; das Gas mit den Feststoffen kann jedoch auch einer Wirbelbewegung ausgesetzt werden, die in gleicher Weise zu häufigen Zusammenstößen der Feststoffteilchen führt Nach der Koagulation erfolgt dann die eigentliche Abscheidung der kongulierten Feststoffteilchen, die in an sich bekannter Weise durch Filter, Zyklone oder Elektroabscheider vorgenommen werden kann.
• Ein wesentlicher Vorteil der Arbeitsweise gemäß der Erfindung liegt darin, daß als Abscheideorgane auch Zyklone allein benutzt werden können, da durch die vorbeschriebene Koagulation die eigentlichen Abscheider nur noch als solche wirken und nicht, wie bisher, zumeist auch mit der Koagulation belastet werden.
• Wie schon erwähnt, kommt es bei der Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens darauf an, daß die im Anfang koagulierten bzw. aus dem Aerosolzustand in denAerogelzustand übergegangenen Anteile in der Schwebe bleiben und so gewissermaßen als Impfmittel oder Kondensationskern für die weitere Trennung der noch nicht koagulierten Anteile aus der Gasphase dienen. Beim Vorliegen kolloidaler Dispersionen soll also der vollständige Ubergang in die Gelform in Gegenwart bereits koagulierter Anteile stattfinden.
• Um die Koagulation auf einer möglichst langen Wegstrecke durchführen zu können, werden die die Feststoffe gegebenenfalls als Aerosol enthaltenden Gase in großräumligen Kammern aufgewirbelt oder mit Vorteil durch Räume geführt, deren Länge ihren Durchmesser um ein Vielfaches übersteigt. Besonders geeignet sind für diesen Zweck lange Rohre oder langgestreckte Kanäle, die entweder so ausgestaltet oder mit solchen Einrichtungen versehen sind, daß der Gasstrom mehrfach umgelenkt werden kann. Es kann das erreicht werden durch Anordnung von Leit- und Umlenkblechen oder besonders vorteilhaft dadurch, daß die Rohre gekrümmt bzw. in Haarnadelform oder mäanderartig geführt sind.
• Es hat sich gezeigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit oder die Feststoffe in feiner bzw. kolleidaler Verteilung enthaltenden Gase in den Koagulationsräumen mindestens 10 m/sec, mit Vorteil sogar mehr als I8 m/sec, z. B. 20 bis 25 m/sec, betragen soll, um ein Ab!setzen der zunächst koagulierten Teilchen wirksam zu vermeiden und diese während des gesamten Ko,agu,lationsvorganges mit Sicherheit in der Schwebe zu halten.
• Sofern die die Feststoffe enthaltenden Gase oder Gasgemische leichtkondensierbare Anteile enthalten, ist es wesentlich, die Temperatur der Koagulationsräume über derjenigen des Taupunktes des betreffenden Gases bzw. Dampfgemisches zu halten.
• Bei der Verwendung von mehreren Abscheildungsaggregaten, z. B. Zyklonen für die Abtrennung der koagulierten Feststoffe, kann man, falls dies aus räumlichen oder anderen Gründen erforderlich ist, auch zwischen den einzelnen Zyklonen jeweils Koagulationsstreclsen anordnen und so den insgesamt notwendigen Koagulationsraum unterteilen.
• Das Verfahren nach Ider Erfindung ist in allen Fällen anwendbar, in denen feinverteilte Feststoffe aus Gasen abgeschieden werden müssen, und hat sich besonders bei der Gewinnung von Ruß nach dem sogenannten Furnace-black-Verfahren bewährt. Es erlaubt ohne besonderen apparativen Aufwand die Gewinnung eines gleichmäßigen Produktes und gewährleistet eine vollständige Abtrennung der Feststoffe und deren verlustlose Gewinnung bei optimaler Ausnutzung der eigentlichen Abscheidungseinrichtungen, wie Filter, Zyklone u. dgl.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Gewinnung von ganz oder teilweise in kolloidaler Verteilung in einer Gasphase dispergierten Feststoffen, insbesondere von Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß die den Feststoff enthaltenden Gase unter starker, insbesondere turbulenter Strömung und/oder Wirbelbewegung durch Räume von vorzugsweise den Durchmesser um ein Vielfaches übersteigender Länge geführt und die bereits koagulierten Anteile während praktisch des gesamten Koagulationsvorganges in der Schwebe gehalten werden, worauf die eigentliche Abscheidung der koaguvierten Feststoffe in an sich bekannter Weise, z. B. durch Zyklone, Elektroabscheider oder Filter, erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in tden I<oagulationsräu,men das Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von über Io, vorzugsweise über I8 m pro Sekunde, bewegt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom in den Koagulationsräumen mehrfach umgelenkt wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulationsräume auf Temperaturen obeCrhalS des Taupunktes des Gasgemisches gehalten werden.

   Angezogene Druckschriften: Bergmann: Der Ultraschall,
5. 5. Aufl. I949, s. 595/596.