EP3393619A2 - Wabenkörper und deren verwendung - Google Patents

Wabenkörper und deren verwendung

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EP3393619A2
EP3393619A2 EP16815844.2A EP16815844A EP3393619A2 EP 3393619 A2 EP3393619 A2 EP 3393619A2 EP 16815844 A EP16815844 A EP 16815844A EP 3393619 A2 EP3393619 A2 EP 3393619A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
honeycomb body
honeycomb
gas stream
ingredients
channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16815844.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katja Widmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ElringKlinger AG
ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH
Original Assignee
ElringKlinger AG
ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ElringKlinger AG, ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH filed Critical ElringKlinger AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
    • F23G7/068—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator using regenerative heat recovery means
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    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/101—Arranged-type packing, e.g. stacks, arrays
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a honeycomb body comprising first and second end faces arranged substantially parallel to one another, wherein the honeycomb body comprises a honeycomb structure with a multiplicity of channels arranged parallel to one another.
  • the channels adjoin one another via channel walls.
  • the invention further relates, according to a second main aspect, to the use of honeycomb bodies according to the invention in afterburning plants, post-processing plants and in processes for concentrating constituents in gases.
  • the channels of the honeycomb bodies are also called flow channels in connection with the second main aspect of the invention.
  • the invention relates to a method for operating an afterburner system, which comprises honeycomb bodies according to the invention, a method for operating a post-processing system comprising honeycomb bodies according to the invention and a method for concentrating ingredients in gases using honeycomb bodies according to the invention.
  • Nachverbrennungsanlagen or Nachrungsanlagen be used to, for example, biogas, exhaust gases, carbonization gases, pyrolysis gases, landfill gases, smoldering gases from ceramic furnace processes and other gases containing a proportion of oxidizable ingredients, especially hydrocarbons and / - - or pollutants, contained to clean.
  • the exemplified gases arise in particular in the context of production processes.
  • oxidizable ingredients containing gases can not simply be derived to the ambient air, but must be in separate, the production processes downstream process steps of the oxidizable ingredients, such as solvents, cleaned. These process steps are typically performed as post-combustion or post-processing.
  • gas streams containing oxidizable ingredients are also referred to below as crude gas streams.
  • the oxidizable constituents of the crude gas streams are oxidized to form clean gas streams in a step comprising an oxidation.
  • the oxidation usually takes place in a combustion chamber.
  • the heat required for the oxidation is generated by a heating element, which may be in the form of a burner operated in particular with fuel gas, preferably methane-containing natural gas, or an electric heating element.
  • the applied power of the heating element in terms of power consumption or fuel gas to be used.
  • the crude gas stream is typically heated before it is introduced into the combustion chamber.
  • the afterburning or post-treatment plant typically precedes a process for concentrating ingredients in gases.
  • the DE 10 2009 007 725 AI gives an introductory overview of the different systems. It describes thermally oxidizing plants with regenerative preheating of a crude gas stream (regenerative thermal post-combustion plants), thermally oxidizing plants with recuperative preheating of the crude gas stream (recuperative thermal post-combustion plants) and catalytic post-production plants.
  • the oxidation of oxidizable ingredients is typically catalytically accelerated by a catalyst material, which at lower temperatures can be achieved with the reaction conversion of oxidizable constituents which can be compared with that in thermal afterburning plants.
  • DE 10 2013 224 212 A1 discloses a method for operating a gas oxidation plant for the thermal treatment of a crude gas volume flow charged with oxidizable constituents.
  • the crude gas streams are typically heated, so that they do not need to be added further fuel for their oxidation and the fuel gas or electricity consumption for the heating element, which must be used to the raw gas stream to a temperature necessary for the oxidation can be reduced compared to an oxidation of ingredients in unheated gas streams can be reduced.
  • Honeycomb bodies made of ceramic materials or bulk material made of ceramic materials are used in the prior art for this heating prior to the oxidation. So that heat is transferred with the least possible loss of energy from the honeycomb body heated over the combustion chamber to the raw gas stream and - The latter is heated so, the honeycomb body should have the best possible thermal conductivity.
  • Post-combustion plants or post-processing plants typically include receiving chambers in which the honeycomb body and optionally the bulk material are arranged.
  • the crude gas streams may, depending on upstream production processes, ammonia, ammonium sulfate or halogenated hydrocarbons.
  • the oxidation of halogenated hydrocarbons produces both chlorine and hydrogen chloride, and the oxidation products may optionally react with ammonia, for example, to form ammonium bisulfate or dioxins.
  • These ingredients or their oxidation products can cause corrosion on the honeycomb bodies or on walls of the receiving chamber. The corrosion can occur surface or occur punctually as pitting in corrosion-prone components.
  • Components contained in the receiving chambers must therefore be as resistant to corrosion and temperature as possible, so that they are not attacked by corrosive ingredients of the raw gas stream and on the other hand can withstand the propagating from the combustion chamber to the receiving chamber temperatures.
  • honeycomb bodies If the post-combustion or post-production plant is shut down during an exchange of honeycomb bodies, in addition to a standstill or a jam in the upstream production processes, - - which causes additional costs in addition to repair and material costs. For this reason, the honeycomb body should have the highest possible life, so that repairs to honeycomb bodies or their replacement must be performed only after the longest possible time intervals.
  • the honeycomb body should have a low susceptibility to fouling and the flow channels should rarely clog, so that the honeycomb body need not be subjected to a complex cleaning procedure too often. Should a cleaning be necessary, the honeycomb body should be easy to handle during cleaning and cleaning should be possible even with the least possible effort.
  • the object of the invention is to propose a honeycomb body, which takes into account the problems described above and can be produced economically.
  • the honeycomb body according to the invention is produced from a first plastic material based on a polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material, which has good temperature resistance and high resistance to chemicals, the honeycomb body according to the invention satisfies the high requirements with regard to temperature resistance, on the other hand, a high chemical resistance is also given.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a first plastic material based on a PTFE polymer material inherently have anti-adhesive properties, making honeycomb bodies of this material less susceptible to contamination and less prone to clogging by deposits of ingredients from the raw gas stream than conventional honeycomb bodies of ceramic materials.
  • the minor soiling and / or deposits can be cleaned substantially residue-free. The replacement of the corresponding - Honeycomb bodies with new honeycomb bodies typically become necessary only after very long operating periods.
  • honeycomb bodies according to the invention made of a first plastic material based on PTFE polymer material furthermore have a very low susceptibility to breakage, as a result of which the downtimes due to the replacement of broken honeycomb bodies are reduced.
  • honeycomb bodies for the abovementioned uses and methods are explained in more detail below.
  • a further aspect of the invention relates to the use of honeycomb bodies according to the invention in afterburning installations for gases containing oxidizable constituents, the afterburning facilities in particular being regenerative thermal afterburning plants and recuperative thermal afterburning plants.
  • a further aspect of the invention is directed to the use of honeycomb bodies according to the invention in catalytic secondary preparation plants.
  • the post-combustion system comprises a raw gas supply, a combustion chamber and a first receiving chamber with honeycomb bodies.
  • the combustion chamber comprises a heating element, a raw gas inlet and a clean gas outlet.
  • the reception chamber - - has an upstream side and a downstream side and defines a flow path from the upstream side to the downstream side.
  • the receiving chamber is in flow connection upstream with the raw gas supply and downstream with the raw gas inlet of the combustion chamber.
  • the invention further relates to a method for operating a post-processing plant for oxidizable ingredients containing gases according to claim 16, wherein the post-processing plant comprises a heating chamber and a catalyst unit with honeycomb bodies.
  • the heating chamber has a heating element and a raw gas inlet.
  • the catalyst unit includes an upstream side and a downstream side with a raw gas outlet.
  • concentration of oxidizable ingredients is low, more fuel gas must be added or more power consumed relative to raw gas streams having a higher concentration of oxidizable ingredients. In this case, it is energetically advantageous if crude gas streams are initially concentrated at low concentrations.
  • a further aspect of the invention relates to the use of a honeycomb body according to the invention in a process for concentrating ingredients in gases, in particular in a process for concentrating oxidizable ingredients in gases according to claim 17.
  • the inventive method for concentrating ingredients in gases is used in particular for the concentration of oxidizable ingredients in crude gas streams.
  • this determines the standard volume flow, which is given in the unit m 3 N / h.
  • Concentrations based on standard volume flows or standard volumes are given in g / m 3 N.
  • the unit m 3 N corresponds to the standard volume.
  • Gas streams with low concentrations are within the meaning of the invention gas streams with a concentration of the ingredients in a range of about
  • the honeycomb body according to the invention preferably has flow channels with free cross-sectional areas, wherein the sum of the free cross-sectional areas is about 70 to about 92%, in particular about 75 to about 85% of the area of an end face of the honeycomb body.
  • the honeycomb body according to the invention is formed in a cross section parallel to the first and second end faces substantially circular or rectangular. This has the advantage that the honeycomb body can be easily adapted to existing plant geometries, - - without a complete conversion of existing facilities must be made.
  • the honeycomb body is designed in several parts. In this preferred embodiment, it comprises two or more segments, which extend from the first to the second end side of the honeycomb body and have planar and optionally part-cylindrical sidewalls. Due to the design of the honeycomb body in segments, a simplified handling can be realized even with a large cross-section of the honeycomb body parallel to the end faces.
  • planar side wall of the segment is not to be understood as a closed and smooth surface of the honeycomb body.
  • planar does not mean that the side wall can not comprise any projections and / or recesses.
  • Planar or partially cylindrical side walls are in the context of the invention also planar or cylindrical wall-shaped enveloping surfaces.
  • the individual flow channels of the honeycomb structure are preferably polygonal, in particular rectangular, for example square, pentagonal or hexagonal, as seen in cross section parallel to the end faces of the honeycomb body.
  • opposing channel walls of a flow channel have a distance of about 8 to about 20 mm, preferably from about 11 to about 17 mm, to each other, so that an enlarged heat exchange surface is created.
  • the contact between the raw gas stream and the channel walls of the honeycomb body and the flow or the flow rate of the raw gas stream in an optimized balance to each other.
  • the channel walls are in cross section parallel to the end faces preferably with a height of 15 mm or less, more preferably from about 5 to about
  • the channel walls of the flow channels of the honeycomb structure have a thickness of about 0.8 to about 2.1 mm.
  • Honeycomb bodies with the dimensions described above are optimized in terms of weight, stability and handling.
  • the first plastic material is preferably processable by a pressing / sintering technique. Subsequent machining can allow customization of the honeycomb body, for example, to existing equipment, and thus has a great advantage over conventional honeycomb bodies made of ceramic materials, which, if they are even processable, lead to breakage or processing-induced cracks tend in the material.
  • the first plastic material of the honeycomb body is thermoplastically processable, which is advantageous in the production of the honeycomb body.
  • the first plastic material of the honeycomb body has a thermal conductivity of about 0.3 W / (mK) or more and / or the first plastic material of the honeycomb body has a specific heat capacity of approx. - -
  • Particularly preferred first plastic materials have optimized thermal conductivities via fillers. For example, about 0.43 W / (mK) can be achieved at a specific heat capacity of 1.24 J / (gK) as measured on a sample of material having a filler content of about 3% by weight of a graphite-based filler C-THERM TM 002, particle size D 50 about 38 pm (available from TimCal Graphite & Carbon).
  • These fillers, via which the thermal conductivity of the first plastic material can be optimized are also referred to below as heat-conducting pigments.
  • the PTFE polymer material prefferably, to a density of about 2.0 to about 2.2 g / cm 3.
  • the first plastic material has a temperature resistance of about 200 ° C. or more, in particular about 250 ° C. or more.
  • the first plastic material of the honeycomb body according to the invention has in particular a temperature resistance of up to about 300 ° C.
  • the honeycomb body according to the invention can also be used in receiving chambers in which higher temperatures of up to 300 ° C are transmitted from the combustion chamber to the receiving chamber.
  • the first plastic material of the honeycomb body preferably has a tensile strength of about 10 to about 30 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2. This has the advantage that honeycomb body withstand mechanical stresses without tearing. Thus, improved handling in the - -
  • the first plastic material of the honeycomb body according to test standard EN ISO 12086-2 has an elongation at break of about 220 to about 350%. This, like the improved tear strength, is advantageous for handleability during installation, replacement and transport of honeycomb bodies of the invention.
  • the improved mechanical properties of the first plastic material contribute, in particular, to honeycomb bodies according to the invention being able to carry high loads in this preferred embodiment and to exhibit only a slight deflection.
  • honeycomb bodies have the lowest possible gas permeability to raw gas streams containing reactive, in particular corrosive, ingredients.
  • Gas permeability is typically reported in terms of a permeation rate of permeability in cm 3 versus test gases per area in m 2 , duration of experiment in days d, and per pressure of gas in bar. The permeation rate is measured in the case of a film with a defined film thickness in accordance with DIN 53380, Part 2.
  • composition of the first plastic material can be adapted to the respective requirements.
  • the first plastic material of the honeycomb body has in particular a reduced one - -
  • the permeation rate measured on a film of 1 mm thickness, for this preferred variant of the first plastic material comprising a high-performance polymer is, in particular, about 440 cm 3 / (m 2 -d-bar) or less for gaseous HCl. If an even lower gas permeability should be desired, the permeation rate can be even halved with a mere 1 mm thicker film or with an even thicker film of z. B. 6 mm can even be reduced by a factor of 7 or more.
  • the first plastic material according to another variant is selected from a PTFE polymer material without high-performance polymer and without fillers, a permeation rate with respect to Cl 2 , HCl or S0 2 of about 620 cm 3 / (m 2 -d- bar) or less, at Cl 2 or S0 2 in particular about 300 cm 3 / (m 2 -d-bar) or less, can be achieved.
  • a surface structure with a high roughness can have an increased susceptibility to soiling.
  • the surfaces of the channel walls of the honeycomb body according to the invention have a surface roughness R max of about 250 pm or less.
  • the surface roughness R max is determined according to DIN EN ISO 4288 as Rz lmax.
  • the PTFE polymer material contains virgin polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of about 80% by weight or more and optionally a high performance polymer other than the PTFE in an amount of about 20% by weight or less , - -
  • PTFE virgin polytetrafluoroethylene
  • the virgin PTFE preferably has a co-monomer content of about 1% by weight or less, more preferably about 0.1% by weight or less.
  • the virgin PTFE with a co-monomer content is also referred to below as virginal, modified PTFE.
  • PPVE Perfluoropropyl vinyl ether
  • the virgin PTFE and optionally the non-PTFE high performance polymer in the raw state has an average particle size D 50 of about 10 to about 600 pm, preferably about 250 to about 450 pm.
  • the average particle size D 50 relates in each case to the mean diameter of the particles.
  • a suitable virginal, non-agglomerated PTFE is, for example, Inoflon 640 (manufacturer: Bengal Fluorochemicals Limited) with a primary particle size D 50 of about 25 ⁇ m.
  • fillers can be distributed homogeneously as part of a compounding process.
  • the non-free-flowing compound is subjected to granulation for producing agglomerated particles.
  • the particle size D 50 of the agglomerates achieved in this case can be, for example, in the range of about 0.5 mm to about 3 mm.
  • the agglomerates produced have a low bulk density.
  • the agglomerates preferably have a bulk density of about 650 g / l or less determined according to DIN EN ISO 60. This has the advantage that the honeycomb body have a lower weight, and as a result, the burden of systems in which honeycomb body according to the invention are installed with a lower weight, is reduced.
  • the above-described preferred variant of the first plastic material can in particular be welded without welding filler. This facilitates the processability. - -
  • the channel walls of the honeycomb body have a porosity and are in particular made of a porous PTFE material. This has the advantage that on the one hand reduces the weight of the honeycomb body, on the other hand, the exchange area between raw gas flow and channel walls of the honeycomb body can be increased.
  • honeycomb body with porous channel walls The gas permeability for honeycomb body with porous channel walls is increased compared to non-porous honeycomb bodies.
  • the first plastic material also has changed material properties:
  • the first plastic material of the channel walls containing the porous processable PTFE polymer material has, in particular, a tear strength of approx. 3.5 to approx. 7 N / mm 2, measured according to EN ISO 12086-2, and / or an elongation at break, measured according to EN ISO 12086-2 about 40 to about 80%.
  • the first plastic material containing porous processable PTFE polymer material has in this preferred embodiment in particular a measured according to EN ISO 12088 density of about 1.1 to about 1.6 g / cm 3 .
  • the porous PTFE polymer material for producing the honeycomb body in the raw state has an average particle size D 50 of about 10 to about 600 pm, preferably about 75 to about 110 pm.
  • porous processable PTFE polymer material a presintered PTFE powder is preferably used.
  • the channel walls of the honeycomb body have a pore size of approximately 1 to approximately 30 ⁇ m. - -
  • the channel walls of the honeycomb body are open-pored. This has the advantage that an enlarged exchange surface is available at which a chemical or physical reaction, for example in a catalyst unit, a post-treatment plant or in a honeycomb body, which is used for concentrating ingredients in gases.
  • the first plastic material may preferably contain non-metallic fillers, wherein the non-metallic fillers are in particular selected from PEEK, graphite, carbon, soot, boron nitride, aluminum silicate, oxide ceramics, in particular of alumina or mixed oxides, for example, titanium oxide and molybdenum sulfides, and silicon carbide.
  • the non-metallic fillers are in particular selected from PEEK, graphite, carbon, soot, boron nitride, aluminum silicate, oxide ceramics, in particular of alumina or mixed oxides, for example, titanium oxide and molybdenum sulfides, and silicon carbide.
  • the first plastic material contains non-metallic fillers
  • the dimensional stability as well as the abrasion and wear resistance of the honeycomb body can be improved.
  • the first plastic material of a honeycomb body with porous channel walls additionally contains fillers which improve the dimensional stability.
  • the fillers optimize thermal conductivity and electrical conductivity. Particular preference is given to non-metallic fillers based on carbon, in particular graphite, carbon or carbon black, which are also referred to as heat-conducting pigments.
  • the particle size D 50 of the fillers will be about 0.4 to about 300 ⁇ m, preferably about 2 to about 150 ⁇ m, in view of the desired uniform distribution in the plastic material.
  • the non-metallic fillers have a particle size D 50 of the respective filler of preferably about 100 ⁇ or less.
  • Fillers are contained in particular in a proportion of about 40 wt .-% or less in the first plastic material of the honeycomb body.
  • the filler can be distributed homogeneously in the first plastic material in the context of a compounding (production of a granular granule) of the fillers and the virginal or virginal, modified PTFE. Subsequently, the non-free-flowing compound is subjected in particular to a granulation for producing agglomerated particles.
  • the obtained average particle size D 50 of the agglomerates is preferably about 1 to about 3 mm.
  • porous PTFE polymer material can be compounded.
  • the honeycomb bodies according to the invention are installed in the abovementioned systems in receiving chambers whose walls surround the honeycomb bodies.
  • the honeycomb body according to the invention preferably has a sealing element made of a second plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material, which extends away from the honeycomb body parallel to the first or second end side of the honeycomb body.
  • the sealing element reduces the flow between the honeycomb body and the wall of the receiving chamber, so that the wall comes into contact with as few corrosive substances as possible or in the region of the receiving chamber wall there are low flow rates of the raw gas stream containing the corrosive constituents.
  • the sealing element is designed for fluid-tight sealing.
  • the sealing element is integrally connected to the honeycomb body. It is in particular formed integrally with the honeycomb body. This has the advantage that the best possible sealing can be realized.
  • the sealing element is preferably designed in several parts.
  • the sealing element may be designed to stabilize the segments of the honeycomb body when installed in the receiving chamber. This has the advantage that the segments of the honeycomb body are indeed held together, but a clamping ring or a holder for the installation situation in receiving chambers is unnecessary.
  • the invention further relates to the use of honeycomb bodies according to the invention in afterburning plants, post-processing plants and processes for concentrating ingredients in gases.
  • the invention also relates, as already mentioned, to a method for operating an afterburner, which comprises a raw gas supply, a combustion chamber and a first receiving chamber.
  • the combustion chamber comprises a heating element, a raw gas inlet and a clean gas outlet.
  • the heating element of the combustion chamber is in particular in the form of a burner with fuel gas such.
  • B. methane-containing natural gas is fed, formed.
  • it may also be designed, for example, as an electrical heating element.
  • the receiving chamber of the post-combustion system has an upstream side and a downstream side and defines a flow path from the upstream side to the downstream side.
  • the method according to the invention for operating an afterburner system initially relates to a crude gas operation of the first receiving chamber.
  • the downstream side of the first receiving chamber is the side facing the combustion chamber, hereinafter also called burner side.
  • the first receiving chamber is on the upstream side with the raw gas supply and downstream with the raw gas inlet of the combustion chamber in fluid communication.
  • one or more honeycomb bodies according to the invention are arranged, wherein the flow path from the upstream side to the downstream side of the first receiving chamber extends through the plurality of flow channels of the honeycomb body.
  • the method according to the invention for operating the post-combustion plant described above comprises the following steps:
  • the post-combustion system further comprises a second receiving chamber, which comprises an upstream side and a downstream side.
  • the upstream side of the second receiving chamber is in fluid communication with the combustion chamber.
  • the clean gas flow is in particular after the discharge through the clean gas outlet of the combustion chamber on the downstream side in the second receiving chamber and passed through the second receiving chamber and the honeycomb body.
  • the switching is preferably controlled by adjusting elements which release or block a flow path of the raw gas flow through a crude gas line to the first or second receiving chamber and release or block a flow path of the clean gas flow through a clean gas line to the respective other receiving chamber.
  • the control elements are preferably pneumatically operated air dampers.
  • each one actuator releases the flow path of the raw gas stream through the raw gas to the first receiving chamber, and blocks the flow path - - The clean gas flow away from the first receiving chamber through the clean gas line.
  • an actuating element blocks the flow path of the raw gas stream through the crude gas line to the second receiving chamber and releases the flow path of the clean gas flow through the clean gas line away from the second receiving chamber.
  • the raw gas line and the clean gas line are preferably each arranged on a side facing away from the combustion chamber side of the first and second receiving chamber casing side.
  • the upstream side is designed as a piping side.
  • the upstream side is designed as a burner side to the combustion chamber.
  • the downstream side is formed in the clean gas operation as pointing away from the combustion chamber casing side.
  • the first receiving chamber is operated in the clean gas mode, the second receiving chamber in the raw gas mode.
  • the upstream side and the downstream side in the first accommodating chamber and the upstream side and the downstream side in the second accommodating chamber are reversed, respectively. Burner side and piping side of the first and second receiving chamber remain unchanged regardless of raw gas and clean gas operation.
  • a third receiving chamber may be operated in a purge gas mode in the described first cycle.
  • the receiving chamber which was operated in a cycle in Spülgas stricture, is operated in the subsequent cycle in the clean gas mode.
  • the clean gas stream is not contaminated with residues of ingredients from the raw gas stream.
  • the receiving chambers can be arranged in different containers. But they can also be arranged in a common container and separated by partitions in the common container.
  • the clean gas stream is heated after the discharge through the clean gas outlet.
  • the second receiving chamber is formed in this preferred embodiment as a heat storage unit.
  • the clean gas flow while passing through the heat storage unit, transfers heat to the heat storage unit.
  • the heat storage unit absorbs the heat and releases it with a time delay to the raw gas stream, such that the raw gas stream is preheated before being fed to the upstream side of the first receiving chamber.
  • the raw gas stream at the supply to the upstream side of the first receiving chamber has a temperature of about 20 to about 30 ° C and / or the clean gas flow during discharge through the clean gas outlet of the combustion chamber has a temperature of about 70 ° C or more.
  • the invention further relates to a method for operating a post-processing plant for oxidizable ingredients containing gases, in particular for solvent-containing exhaust air.
  • the post-processing plant comprises a heating chamber and a catalyst unit, wherein the heating chamber has a heating element and a raw gas inlet.
  • the heating element can turn as a burner, which is fed with fuel gas, for. B. with methane-containing natural gas, or be designed as an electric heating element.
  • the catalyst unit comprises an upstream side, a downstream side with a clean gas outlet and one or more honeycomb bodies according to the invention.
  • the catalyst unit defines a flow path from the raw gas inlet to the clean gas outlet.
  • the honeycomb bodies have a catalyst material.
  • the catalyst unit is in flow connection with the heating chamber upstream.
  • the flow path extends from the upstream side to the downstream side along the plurality of flow channels of the honeycomb bodies.
  • the method according to the invention for operating the installation described above comprises the following steps:
  • the oxidation can take place at reduced temperatures compared to post-combustion plants, whereby energy can be saved.
  • the post-treatment plant of a first receiving chamber is operated with an upstream side and a downstream side and with one or more honeycomb bodies according to the invention.
  • the upstream side is a piping side facing away from the heating chamber and facing the clean gas outlet of the clean gas line, which is designed in particular as a clean gas line.
  • the downstream side is a burner side facing the combustion chamber.
  • the first receiving chamber is in flow communication with the raw gas inlet of the heating chamber on the downstream side.
  • the raw gas stream is passed through the first receiving chamber and its honeycomb body along the plurality of flow channels of the honeycomb body in this preferred embodiment, before being introduced into the heating chamber.
  • the raw gas stream is preheated in the first receiving chamber.
  • oxidation is typically carried out at lower temperatures of the crude gas stream than in post-combustion plants.
  • the oxidation of the oxidizable ingredients of the crude gas stream takes place in the catalyst unit using the catalyst material.
  • the catalyst material typically accelerates the oxidation reaction such that at lower temperature at the molecular level, an equal amount of oxidizable - -
  • Ingredients converted, so oxidized can be as in an afterburner at higher temperatures.
  • the catalyst material is embedded in particular in the form of fillers in the first plastic material of the honeycomb body. This has the advantage that a homogeneous distribution of the catalyst material ensures and thus the oxidation of the oxidizable ingredients can be carried out uniformly.
  • Preferred catalyst materials in the form of fillers are oxide ceramics, in particular aluminum oxides or mixed oxides, for example of titanium oxide and molybdenum sulfide, and silicon carbide.
  • the channel walls of the honeycomb bodies arranged in the catalyst unit have a porosity and, in particular, have an open-pored design.
  • the plant which is operated with the method according to the invention is in particular a regenerative thermal post-combustion plant, a recuperative thermal post-combustion plant, a catalytic post-treatment plant or a mixed form thereof.
  • the honeycomb body according to the invention can be used particularly advantageously.
  • the segments of the honeycomb body are optionally arranged loosely in the first and / or second receiving chamber and / or catalyst unit. This has the advantage that the handling during an exchange of individual segments is facilitated. - -
  • the segments of the honeycomb body are optionally arranged loosely.
  • the segments are optionally arranged loosely in both the first and in the second receiving chamber.
  • embodiments are also conceivable in which, where appropriate, the segments of the honeycomb body of the first receiving chamber are arranged loosely, but are held together in the second receiving chamber, for example with clamping rings, or vice versa.
  • the segments are optionally arranged loosely in the catalyst unit.
  • the segments of the honeycomb bodies are optionally arranged loosely in both the receiving chamber and in the catalyst unit.
  • embodiments of the post-combustion plant or post-treatment plant are also conceivable in which, if appropriate, the segments of the honeycomb body are loosely arranged either in the first receiving chamber or in the catalyst unit or are held in both by clamping rings, for example.
  • the first receiving chamber of the post-combustion plant or post-treatment plant comprises two or more honeycomb bodies, which are arranged one behind the other in the flow path.
  • a spacer having one or more base members is disposed along the flow path between the honeycomb bodies.
  • the first and the second comprise - -
  • Receiving chamber two or more honeycomb body, which are arranged in the flow path one behind the other.
  • a spacer with one or more base elements between the successively arranged honeycomb bodies is arranged.
  • Embodiments of the afterburner system are conceivable which comprise a first and a second receiving chamber in which either only the first or only the second receiving chamber comprises two or more honeycomb bodies which are arranged one behind the other in the flow path and in which optionally a spacer with one or more Base elements between the honeycomb bodies is arranged.
  • embodiments with a first and a second receiving chamber of the post-combustion system can each have exactly one honeycomb body per receiving chamber.
  • the height of the honeycomb body arranged one behind the other is in particular about 300 mm.
  • the catalyst unit of the post-combustion plant comprises two or more honeycomb bodies, which are arranged one behind the other in the flow path.
  • a spacer with one or more base elements is placed between the honeycomb bodies arranged one behind the other along the flow path.
  • both the catalyst unit and the first receiving chamber comprise two or more honeycomb bodies arranged one behind the other in the flow path.
  • spacers having one or more base members are disposed along the flow path between the honeycomb bodies.
  • the post-processing plant comprises two or more honeycomb bodies which are arranged one behind the other in the flow path, wherein optionally a spacer with one or more base elements between the two or more in the flow path arranged one behind the other Honeycomb bodies is arranged.
  • base elements has the advantage that the honeycomb body are arranged at a distance from each other and beyond an optimized gas exchange between the honeycomb body in the flow path in front of the base elements and the raw gas stream and beyond an optimized gas exchange between the honeycomb body in the flow path behind is seconded to the base elements and the raw gas stream, can be made possible. In addition, it can be avoided that an overpressure of the raw gas flow builds up along the flow path.
  • the first receiving chamber and the catalyst unit each comprise exactly one honeycomb body according to the invention.
  • the honeycomb bodies are preferably arranged in the first receiving chamber of the post-combustion plant or the post-treatment plant on the side facing away from the combustion chamber.
  • the first receiving chamber is in particular in addition to the honeycomb bodies on its downstream side with heat exchanger elements, preferably made of ceramic materials equipped.
  • the honeycomb bodies are preferably arranged both in the first and in the second receiving chamber on the side facing away from the combustion chamber side.
  • the first and / or the second receiving chamber is in this case in particular in addition to the honeycomb bodies on its downstream side with heat exchanger elements, preferably made of ceramic materials equipped.
  • the honeycomb bodies are arranged only in the first or only in the second receiving chamber or even in none of the receiving chambers on the side facing away from the combustion chamber side.
  • the first and / or second receiving chamber is preferably additionally provided on its downstream side (s) or burner side (s) with heat exchanger elements ceramic materials, equipped.
  • the heat exchanger elements may be formed in the form of honeycomb bodies of ceramic materials, but also in the form of beds of ceramic packing. By additional heat exchanger elements, the honeycomb body according to the invention can be protected from direct heat input from the combustion chamber. Thus, the life of the honeycomb body according to the invention can be extended.
  • honeycomb bodies are preferably arranged on the side facing away from the heating chamber of the post-processing plant.
  • the honeycomb bodies are preferably arranged both in the first receiving chamber and in the catalyst unit on the side facing away from the heating chamber.
  • the first receiving chamber is equipped, in addition to the honeycomb bodies, on its downstream side with heat exchanger elements, preferably of ceramic materials.
  • the raw gas stream is passed through the honeycomb body of the first receiving chamber with a volume flow of about 2,000 to about 10,000 m 3 / h and / or the clean gas flow with a volume flow of about 3,000 m 3 / h or more through the honeycomb body of the second receiving chamber directed.
  • the crude gas stream before oxidation preferably has a content of oxidizable constituents of about 250 ppm or less and / or the clean gas stream after discharge from the combustion chamber and / or from the catalyst unit a content of oxidizable ingredients of about 4 ppm or less on.
  • the invention also relates to a process for concentrating ingredients in gases using honeycomb bodies according to the invention, in particular solvents in gases.
  • the method comprises the following steps:
  • honeycomb bodies according to the invention apply equally to the method for concentrating ingredients in gases using honeycomb bodies according to the invention.
  • the ingredients of the first gas stream have a substance-specific boiling point.
  • the channel walls of the first region of the honeycomb body have a temperature which is below the boiling point of the ingredients of the first gas stream.
  • the first gas stream - - When passing through the first portion of the honeycomb body, a temperature of about 40 ° C or less.
  • the first gas stream is brought to a temperature which is below the boiling point of the ingredients of the first gas stream.
  • deposition of ingredients of the first gas stream through the channel walls of the honeycomb body is performed in the form of adsorption of ingredients on the channel walls of the honeycomb bodies.
  • the honeycomb body is rotated about a central axis aligned parallel to the flow channels of the honeycomb body.
  • the second gas stream is heated before being passed through the second region of the honeycomb body. This can be done by waste heat from production processes or in a special heating step.
  • the second region of the honeycomb body is to be understood in one embodiment without rotation of the honeycomb body within the meaning of the invention as time second region of the honeycomb body, such that the deposition, in particular adsorption, of the ingredients takes place at a first area, then to - - A second region of the honeycomb body is, as soon as the second gas stream is passed through a time offset.
  • the position of the first region of the honeycomb body is changed in the context of rotation, such that the second region of the honeycomb body in comparison to the position in front of the Rotation (when it was the first area) has changed position.
  • the second gas stream is in particular a clean gas stream.
  • the release of the deposited, in particular adsorbed, ingredients takes place in the form of a desorption of the deposited, in particular adsorbed, ingredients of the first gas stream.
  • the desorbed ingredients of the first gas stream are taken up by the second gas stream.
  • the first concentration of the ingredients of the first gas stream before passing through the first region of the honeycomb body is about 0.2 g / m 3 N to about 2 g / m 3 N.
  • the first concentration of the ingredients of the first gas stream before passing through the first region of the honeycomb body is about 1 g / m 3 N or less.
  • the first gas stream before taking up ingredients through the channel walls of the honeycomb body and the second gas stream after releasing the absorbed ingredients of the first gas stream a concentration ratio of the ingredients of about 1:20 or more.
  • the first and / or the second gas stream during the process to a standard volume flow of about 2,000 to about 300,000 m 3 N / h.
  • the standard volume flow is, as described above, an operating volume flow based on standard conditions.
  • the standard conditions listed above are defined according to DIN 1343: 1990-01. Since the operating volume flow depends very much on the respective operating conditions, the standard volume flow ensures an improved comparability of the values.
  • the invention according to the first and second main aspects relates to the following embodiments:
  • the invention relates to a honeycomb body comprising first and second end faces arranged essentially parallel to one another, the honeycomb body comprising a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls, and wherein the honeycomb body is made of polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material based first plastic material is made.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the invention relates to a honeycomb body according to the first embodiment, characterized in that the honeycomb body has flow channels with free cross-sectional areas, wherein the sum of the free cross-sectional areas about 70 to about 92%, in particular about 75 to about 85% the surface of a front side of the honeycomb body amounts.
  • the invention relates to a honeycomb body according to the first or second embodiment, characterized in that the individual flow channels of the honeycomb structure parallel to the end faces of the honeycomb body are formed with a polygonal, in particular rectangular, square, pentagonal or hexagonal cross-section.
  • the invention relates according to a fourth embodiment, a honeycomb body according to the third embodiment, characterized in that in the polygonal, in particular in the rectangular, square or hexagonal cross section of the flow channels substantially parallel opposite channel walls of a flow channel a distance of about 8 to about 20 mm, preferably a distance of about 11 to about 17 mm, to each other and / or that the channel walls in a cross section parallel to the end faces of the honeycomb body with a height of about 15 mm or less, preferably from about 5 to about 11 mm, more preferably formed with a height of about 7 to about 10 mm.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 4, characterized in that the first plastic material of the channel walls has a thermal conductivity of about 0.3 W / (m-K) or more and / or that the first Plastic material of the channel walls has a specific heat capacity of about 0.9 J / (g - K) or more.
  • a honeycomb body is configured according to one of embodiments 1 to 5, wherein the first plastic material of the channel walls has a temperature resistance of about 200 ° C. or more, in particular about 250 ° C. or more, preferably short-term up to 300 ° C., having.
  • the invention relates according to a seventh embodiment, a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 6, characterized in that - -
  • the first plastic material of the channel walls has a measured according to EN ISO 12086-2 tear strength of about 10 to about 30 N / mm 2 and / or that the first plastic material of the channel walls measured according to EN ISO 12086-2 elongation at break of about 160% to about 350%.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 7, characterized in that the surfaces of the channel walls have a surface roughness R max of approx.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 8, characterized in that the PTFE polymer material virginales polytetrafluoroethylene (PTFE) in a proportion of about 80 wt .-% or more and optionally a non-PTFE high performance polymer with a content of about 20% by weight or less, preferably the virgin PTFE having a co-monomer content of about 1% by weight or less, more preferably about 0.1% by weight or less ,
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the invention relates to a honeycomb body according to the ninth embodiment, characterized in that the virgin PTFE and possibly the non-PTFE high performance polymer for producing the honeycomb body in the raw state has an average particle size D 50 of about 10 pm to about 600 pm , preferably about 250 pm to about 450 pm.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 6, characterized in that the channel walls of the honeycomb body have a porosity and in particular are made of a porous PTFE material, that the first plastic material containing the porous processable PTFE polymer material the channel walls have a tensile strength of about 3.5 to about 7 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2 and / or that the first plastic material of the - -
  • Channel walls has a measured according to EN ISO 12086-2 elongation at break of about 40 to about 80%.
  • the invention relates according to a twelfth embodiment, a honeycomb body according to the eleventh embodiment, characterized in that the channel walls of the honeycomb body have a pore size of about 1 to about 30 pm and / or are open-pored.
  • the invention relates according to a thirteenth embodiment, a honeycomb body according to the eleventh or twelfth embodiment, characterized in that the porous PTFE material for producing the honeycomb body in the raw state, an average particle size D 50 of about 10 pm to about 600 pm, preferably approx 75 pm to about 110 pm.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 13, characterized in that the first plastic material contains non-metallic fillers, wherein the non-metallic fillers are in particular selected from PEEK, graphite, carbon, boron nitride, aluminum silicate, oxide ceramics, in particular Alumina or mixed oxides, for example of titanium oxide and molybdenum sulfide, and silicon carbide.
  • the non-metallic fillers are in particular selected from PEEK, graphite, carbon, boron nitride, aluminum silicate, oxide ceramics, in particular Alumina or mixed oxides, for example of titanium oxide and molybdenum sulfide, and silicon carbide.
  • the invention relates according to a fifteenth embodiment, the use of a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 14 in a post-combustion plant for oxidizable ingredients containing gases, the afterburner is in particular a regenerative thermal afterburner, a recuperative thermal afterburner and / or in a post-processing plant, said Post-processing plant is in particular a catalytic post-processing plant.
  • the invention relates in a sixteenth embodiment to the use of a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 14 in a - - A method for concentrating ingredients in gases, in particular in a method for concentrating solvents in gases.
  • the invention relates to a method for operating an afterburner, which comprises a raw gas supply, a combustion chamber and a first receiving chamber, the combustion chamber comprising a heating element, a raw gas inlet and a clean gas outlet, the first receiving chamber having an upstream side and a downstream side and defines a flow path from the upstream side to the downstream side, wherein the first receiving chamber is in flow communication with the crude gas supply upstream and downstream with the raw gas inlet of the combustion chamber, wherein one or more honeycomb bodies according to one of embodiments 1 to 14 are arranged in the first receiving chamber wherein the flow path from the upstream side to the downstream side of the receiving chamber passes through the plurality of flow channels of the honeycomb bodies, the method comprising the following steps:
  • the invention according to an eighteenth embodiment, a method according to the seventeenth embodiment, characterized in that the afterburner further comprises a second receiving chamber, that the second receiving chamber comprises an upstream side and a downstream side, that the upstream side of the second receiving chamber in fluid communication with the combustion chamber and that the heated clean gas stream is introduced after discharge through the clean gas outlet of the combustion chamber upstream in the second receiving chamber and passed through the second receiving chamber and the honeycomb body.
  • the invention according to a nineteenth embodiment, a method according to the eighteenth embodiment, characterized in that the clean gas stream is heated after discharging through the clean gas outlet that the second receiving chamber is formed as a heat storage unit and that the clean gas flow while passing through the heat storage unit, heat emits to the heat storage unit, the heat storage unit absorbs the heat and releases temporally offset to the raw gas stream, such that the raw gas stream is preheated before being fed to the upstream side of the first receiving chamber.
  • the invention relates according to a twentieth embodiment, a method according to embodiment 17 to 19, characterized in that the raw gas stream in the supply to the upstream side of the first receiving chamber, a temperature of about 20 ° C to about 30 ° C and / or that the clean gas flow during Leaching through the clean gas outlet of the combustion chamber has a temperature of about 70 ° C or more.
  • the invention according to a twenty-first embodiment, a method for operating a post-processing plant for oxidizable ingredients containing gases, wherein the post-processing plant comprises a heating chamber and a catalyst unit, wherein the heating chamber has a heating element and a raw gas inlet, wherein the catalyst unit upstream, downstream with a Clean gas outlet and one or - comprising a plurality of honeycomb bodies according to any of embodiments 1 to 14, wherein the catalyst unit defines a flow path from the raw gas inlet to the clean gas outlet, the honeycomb bodies having a catalyst material, wherein the catalyst unit is in flow communication with the heating chamber upstream, the flow path from upstream to Downstream along the plurality of flow channels of the honeycomb body and wherein the method comprises the following steps:
  • the invention relates to a method according to the twenty-first embodiment, characterized in that the post-treatment plant comprises a first receiving chamber with an upstream side and a downstream side and with one or more honeycomb bodies according to one of claims 1 to 14, that the first receiving chamber with downstream the raw gas inlet of the heating chamber is in fluid communication that the raw gas stream before it is introduced into the heating chamber is passed through the first receiving chamber and its honeycomb body along the plurality of flow channels of the honeycomb body and that the raw gas stream is preheated in the first receiving chamber.
  • the invention relates according to a twenty-third embodiment, a method according to embodiment 21 or 22, characterized in that the catalyst material is embedded in the form of fillers in the first plastic material of the honeycomb body. - -
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 17 to 22, characterized in that the plant is a regenerative thermal post-combustion plant, a recuperative thermal post-combustion plant, a catalytic post-treatment plant or a mixed form thereof.
  • the invention relates according to a twenty-fifth embodiment, a method according to one of the embodiments 17 to 24, characterized in that optionally the segments of the honeycomb body are arranged loosely in the first and / or second receiving chamber and / or catalyst unit.
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 17 to 25, characterized in that the first and / or second receiving chamber and / or the catalyst unit comprises two or more honeycomb bodies, which are arranged one behind the other in the flow path, optionally Spacer is arranged with one or more base elements between the honeycomb bodies.
  • the invention relates, according to a twenty-seventh embodiment, to a method according to one of the embodiments 17 to 26, characterized in that the honeycomb bodies are arranged in the first and / or second receiving chamber and / or in the catalyst unit on the side facing away from the combustion chamber or heating chamber and in that the first and / or second receiving chamber is equipped in particular in addition to the honeycomb body (s) on its downstream side with heat exchanger elements, preferably of ceramic materials.
  • the invention relates, according to a twenty-eighth embodiment, to a method according to one of embodiments 17 to 27, characterized in that the raw gas stream with a volume flow of about 2,000 to about 10,000 m 3 / h through the honeycomb body of the first receiving chamber and / or - Is passed through the catalyst unit and / or the clean gas flow with a flow rate of about 3,000 m 3 / h or more is passed through the honeycomb body of the second receiving chamber.
  • the invention relates according to a twenty-ninth embodiment, a method according to any one of the embodiments 17 to 28, characterized in that the raw gas stream before oxidation, a content of oxidizable ingredients of about 250 ppm or less and / or that the clean gas stream after being discharged from the combustion chamber and / or from the catalyst unit has a content of oxidizable ingredients of about 4 ppm or less.
  • the invention according to a thirtieth embodiment, a method for concentrating ingredients in gases using honeycomb bodies according to one of embodiments 1 to 14, in particular oxidizable ingredients in gases, comprising the following method steps:
  • the invention according to a thirty-first embodiment relates to a method according to embodiment 30, characterized in that the ingredients have a boiling point, that the channel walls of the first region of the honeycomb body have a temperature which is below the boiling point of the ingredients of the first gas stream, and that the first Gas flow when passing through the first region of the honeycomb body in particular a temperature about 40 ° C or less.
  • the invention relates, according to a thirty-second embodiment, to a method according to embodiment 30 or 31, characterized in that the deposition of ingredients of the first gas stream on the channel walls of the honeycomb body takes place in the form of an adsorption of ingredients on the channel walls of the honeycomb body.
  • the invention according to a thirty-third embodiment relates to a method according to embodiment 32, characterized in that the honeycomb body after the adsorption of the ingredients of the first gas flow to the channel walls about a central axis which is aligned parallel to the flow channels of the honeycomb body is rotated.
  • the invention relates to a method according to one of embodiments 30 to 33, characterized in that the second gas stream is heated before it is passed along the second flow path through the second region of the honeycomb body and that the second gas stream is in particular a clean gas stream ,
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 32 to 34, characterized in that the second region of the honeycomb body and the contents of the first gas stream adsorbed on its channel walls are heated by the second gas stream during the passage of the second gas stream.
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 30 to 35, characterized in that the release of the deposited and / or adsorbed ingredients takes place in the form of a desorption of the deposited and / or adsorbed ingredients of the first gas stream.
  • the invention relates, according to a thirty-seventh embodiment, to a method according to embodiment 36, characterized in that the desorbed ingredients of the first gas stream are taken up by the second gas stream.
  • the invention relates according to a thirty-eighth embodiment, a method according to one of the embodiment 30 to 37, characterized in that the first concentration of the ingredients of the first gas stream before passing through the first region of the honeycomb body about 0.2 g / m 3 N bis about 2 g / m 3 N , is.
  • the invention relates, according to a thirty-ninth embodiment, to a method according to one of embodiments 30 to 38, characterized in that the first and / or second gas stream during the process a standard volume flow of about 2,000 to about 300,000 m 3 N / h, preferably about
  • the first concentration of the ingredients of the first gas stream is 1 g / m 3 N or less and that the first gas stream before taking up ingredients through the channel walls of the honeycomb body and the second gas stream after the release of ingredients and their absorption, a concentration ratio of the ingredients of preferably 1: 20, have.
  • Figure 1-1 a first embodiment of an inventive
  • Figure 1-2A another embodiment of an inventive
  • Figure 1-2B another embodiment of an inventive
  • Figure 1-3A another embodiment of an inventive
  • Figure 1-3B another embodiment of an inventive
  • Figure 1-4 a sectional view of a receiving chamber with two honeycomb bodies according to the invention
  • Figure 1-5 a further sectional view of a receiving chamber with a honeycomb body according to the invention.
  • Figure 1-6 an afterburner with a honeycomb body equipped with a receiving chamber
  • Figure 1-7 a catalytic post-processing plant with a honeycomb body equipped with a receiving chamber
  • Figure 1-9 a honeycomb body according to the invention in a method according to the invention for concentrating ingredients in gases.
  • FIG. 1-1 shows an embodiment of a honeycomb body 10 according to the invention, in particular for use in post-combustion plants, post-processing plants for oxidizable constituents, and in processes for concentrating ingredients in gases in a perspective view.
  • the honeycomb body 10 includes first and second substantially parallel end faces 12, 14.
  • the honeycomb body 10 comprises a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels 20 arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls 22.
  • the honeycomb body 10 is made of a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 10 is circular in a cross-section parallel to the end faces 12, 14, whereby it can be easily installed in existing systems with round cross-section and so can completely or partially replace conventional honeycomb body of ceramic materials with a round cross-section.
  • the first plastic material has a high chemical resistance and corrosion resistance, so that the honeycomb body 10 has a long life even when in contact with raw gas streams with corrosive or reactive oxidizable ingredients.
  • the flow channels 20 are formed parallel to the end faces 12, 14 in a hexagonal cross section and parallel, opposite channel walls 22 are formed at a distance a of about 14 mm, - - Wherein the channel walls 22 are formed in a cross section parallel to the end faces 12, 14 of the honeycomb body 10 with a height h of about 8 mm.
  • the flow channels 20 have a free cross-sectional area.
  • the channel walls 22 are made in the present case with a thickness of about 1.1 mm, and the sum of the free cross-sectional areas of the flow channels 20 is in a range of about 89 to 92% of the area of an end face 12, 14 of the honeycomb body 10th.
  • the honeycomb body 10 has a specific surface area of about 75 to about 115 m 2 / m 3 and a weight of about 400 to about 420 kg / m 3 .
  • the density of the PTFE polymer material in the present case is approx.
  • the surfaces of the channel walls 22 in the present case have a surface roughness R max of less than about 250 ⁇ m, which further minimizes the already low susceptibility to soiling. Thus, hardly any deposits on the channel walls 22 occur, whereby the risk of blockage of flow channels 20 is minimized.
  • the PTFE polymer material contains virgin PTFE in an amount of about 80% by weight and a high performance polymer other than PTFE in an amount of about 20% by weight.
  • a high performance polymer other than PTFE for example, perfluoropropyl vinyl ether (PPVE) is suitable.
  • the virgin PTFE can also be used as PTFE with a co-monomer content; it is also referred to below as virginal, modified PTFE.
  • the virgin and virgin modified PTFE is preferably used for producing the honeycomb body 10 in its raw state in agglomerated form having an average particle size D 50 of about 250 to about 650 ⁇ m, particularly preferably about 250 to about 400 ⁇ m.
  • Virgin virgin and, modified PTFE in non-agglomerated form having a particle size D 50 of about 10 to about 200 pm, preferably from about 25 to about 100 pm, can be used for the preparation of compounds, which preferably is then in the preparation of the honeycomb body 10 are used.
  • the channel walls of the honeycomb body 10 have a porosity and in particular are made of a porous PTFE material. This has the advantage that the weight of the honeycomb body 10 can be reduced.
  • pre-sintered PTFE powder is suitable as a porous, processable PTFE material.
  • the first plastic material also has changed material properties.
  • the first plastic material of the channel walls 22 containing the porous processable PTFE polymer material has, in particular, a tear strength of approx. 3.7 to approx. 7 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2 and / or a tensile strength according to EN ISO 12086-2. 2 measured elongation at break of about 40% to about 80%.
  • the porous processable PTFE material for producing the honeycomb body 10 in the raw state has an average particle size D 50 of about 75 pm to about 110 pm. - -
  • the channel walls 22 of the honeycomb body 10 have a pore size of approximately 1 ⁇ m to approximately 30 ⁇ m.
  • the channel walls 22 of the honeycomb body 10 are open-pored. This has the advantage that an enlarged exchange surface at which a chemical or physical reaction can take place is available. This variant is particularly preferably used in catalyst units of post-processing plants and / or processes for concentrating ingredients in gases.
  • the first plastic material has a permeation rate against HCl of about 450 cm 3 / (m 2 -d-bar) au in the non-porous embodiment of a test specimen with a film thickness of 1 mm.
  • the permeation rate over 24 h measured at a film thickness of 1 mm, at about 190 cm 3 / (m 2 -d-bar) or about 180 cm 3 / (m 2 -d- bar).
  • the first plastic material of the honeycomb body 10 preferably has a tensile strength of about 20 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2.
  • the first plastic material preferably has an elongation at break of approximately 200%, measured according to EN ISO 12086-2.
  • the honeycomb body 10 can withstand high mechanical stresses, and there is only a small amount of stress. - - wear. So a robust handling of the honeycomb bodies during installation or replacement and even a high-pressure cleaning are possible.
  • FIG 1-2A shows a further embodiment of a honeycomb body according to the invention for use in post-combustion plants, post-processing plants and / or methods for concentrating ingredients in gases in a perspective view.
  • the honeycomb body 50 comprises first and second substantially parallel end faces 52, 54.
  • the honeycomb body 50 comprises a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels 60 arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls 62.
  • the honeycomb body 50 is made of a polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material based first plastic material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 50 is circular in a cross section parallel to the end faces 52, 54, whereby the honeycomb body 50 can be well integrated into existing systems with a circular cross section.
  • the flow channels 60 have a hexagonal cross section, whereby a thorough mixing of the crude gas stream and an optimized contact surface between the raw gas stream and channel walls 62 can be realized.
  • the honeycomb body 50 is configured in the present case with the same dimensions and resulting material properties with the exception of the gas permeability and advantages as the honeycomb body 10 in Figure 1 with non-porous channel walls.
  • the honeycomb body 50 is formed in several parts and comprises in the present case nine segments 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, extending from the first to the second end 52nd , 54 of the honeycomb body 50 and have planar and partially cylindrical side walls (for example, the side walls 88, 90, 92 at segment 82).
  • the side walls 88, 90, 92 at segment 82.
  • Two planar side walls 90, 92, which meet in a corner region of a segment 82, are arranged at a right angle to each other.
  • the orthogonal orientation facilitates the manufacture of the segments and their arrangement to form the honeycomb body 50 and makes them more economical than planar planar sidewalls arranged at different angles therefrom.
  • the first plastic material contains a filler in the form of a beideleitpigments.
  • the heat-conducting pigment is contained in a proportion of about 3 wt .-%, based on the weight fraction of the first plastic material.
  • the honeycomb body 50 has a heat capacity of approximately 1.2 J / (g-K) and a thermal conductivity of approximately 0.4 W / (m-K).
  • a transfer of the honeycomb body 50 can be ensured on the raw gas stream and there are no areas with higher temperature, but the heat is distributed evenly over the entire honeycomb body 50.
  • FIG 1-2B shows a further embodiment of a honeycomb body according to the invention for use in post-combustion plants, post-processing plants and / or methods for concentrating ingredients in gases in a perspective view.
  • the honeycomb body 100 comprises first and second substantially parallel end faces 102, 104.
  • the honeycomb body 100 comprises a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels 110 arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls 112.
  • the honeycomb body 100 is made from a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 100 is formed rectangular in a cross section parallel to the end faces 102, 104, whereby the honeycomb body 100 can be well integrated into existing systems with rectangular cross section. - -
  • the flow channels 110 have a hexagonal cross section as seen in a cross section parallel to the end faces 102, 104, whereby a good flow of the raw gas stream and an optimized contact surface between raw gas stream and channel walls 112 can be realized.
  • the honeycomb body 100 is formed in several parts and in the present case comprises four segments 120, 122, 124, 126 which extend from the first to the second end face 102, 104 of the honeycomb body 100 and planar side walls formed (by way of example, 128, 130, 132 at segment 122).
  • Two planar side walls 128, 130 which meet in a corner region of a segment 126, are arranged at a right angle to each other.
  • the orthogonal orientation facilitates the fabrication of the segments and their arrangement to form the honeycomb body 100 and makes them more economical than planar planar sidewalls located at different angles therefrom.
  • Planar or partially cylindrical side walls are in the context of the invention also planar or cylindrical wall-shaped enveloping surfaces.
  • the channel walls 112 of the honeycomb body 100 are formed porous and in particular made of a porous processable PTFE material having an average particle size D 50 of about 75 pm.
  • the channel walls 112 of the honeycomb body have in particular a pore size of about 1 to about 30 m.
  • the honeycomb body 100 in the present case has a filler aluminum silicate with an average particle size D 50 of about 5 to about 140 pm.
  • the honeycomb body 100 has a heat capacity of approximately 1.2 J / (gK) and a thermal conductivity of approximately 0.4 W / (mK). So can one - -
  • FIG. 1-3A shows a view of a honeycomb body 150 according to the invention.
  • the honeycomb body 150 comprises first and second substantially parallel end faces 152, 154, a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels 160 arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls 162.
  • the honeycomb body 150 is in turn made of a polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material based first plastic material and formed in several parts with segments 170, 172, 174.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 150 further has sealing elements 180, which are made of a second plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • the sealing elements 180 are arranged parallel to the first and second end faces 152, 154 and extend radially away from the honeycomb body 150.
  • the respective sealing element 180 thus reduces or eliminates the flow between the receiving chamber wall and the honeycomb body 150 and is in particular formed fluid-tight.
  • the sealing element 180 is integrally connected, for example by welding, gluing, etc., with the honeycomb body 150. However, it can also be frictionally connected to the honeycomb body 150. - -
  • the sealing elements 180 stabilize the segments 170, 172, 174 of the honeycomb body 150 in the assembled state of the honeycomb body 150, so that no clamping ring or other holding device, as usual in conventional honeycomb bodies, must be used.
  • sealing elements 180 can also be designed in several parts (not shown).
  • FIG. 1-3B shows a view of a honeycomb body 200 according to the invention.
  • the honeycomb body 200 comprises first and second substantially parallel end faces 202, 204 and a honeycomb structure with a multiplicity of flow channels 210 arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls 212.
  • the honeycomb body 200 is made of a polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material based first plastic material and formed in several parts with segments 220, 222, 224, 226.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 200 further comprises an upper and a lower sealing element 230, which are made of a second plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • the respective sealing element 230 is arranged parallel to the first or second end face 202, 204 and extends radially away from the honeycomb body 200.
  • the sealing elements 230 reduce or prevent the flow between receiving chamber wall and honeycomb body 200 and are in particular formed fluid-tight. - -
  • the sealing elements 230 are materially bonded to the honeycomb body 200, for example by welding, gluing, etc. But they can also be positively connected to the honeycomb body 200.
  • the sealing elements 230 stabilize the segments 220, 222, 224, 226 of the honeycomb body 200 in the assembled state of the honeycomb body 200, so that no clamping ring or other holding device, as usual in conventional honeycomb bodies, must be used.
  • a sealing element can be arranged.
  • sealing elements 230 can also be designed in several parts.
  • Figure 1-4 shows a sectional view of a receiving chamber 250 with two honeycomb bodies 260, 270 according to the invention with first and second end faces 262, 264, 272, 274 arranged in parallel in a cross section perpendicular to the end faces 262, 264, 272, 274.
  • honeycomb bodies 260, 270 are arranged on a carrier element 290.
  • the honeycomb bodies 260, 270 each have a honeycomb structure with flow channels arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls, and are produced from a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • honeycomb bodies 260, 270 are respectively formed like the honeycomb body 10 shown in Fig. 1-1 in the non-porous embodiment.
  • a spacer 280 with base elements 282, 284, 286, 288 is arranged between the honeycomb bodies 260, 270 .
  • the base elements 282, 284, 286, 288 are in recesses formed in the form of the base elements 282, 284, 286, 288 in the honeycomb body 260, 270 and are based on the respective end faces 264 and 272 of the honeycomb body 260, 270 from.
  • the structure of the honeycomb bodies 260, 270 in the receiving chamber 250 is stabilized against possible slippage.
  • the socket members 282, 284, 286, 288 each include a block-shaped honeycomb member having first and second faces, wherein the honeycomb members of the socket members 282, 284, 286, 288 include a plurality of substantially parallel flow channels adjacent to one another via channel walls.
  • the honeycomb elements are made from a first plastic material based on PTFE polymer material. However, the base elements can also be made of a compact material.
  • the flow channels of the base elements 282, 284, 286, 288 and the honeycomb body 260, 270 are arranged substantially parallel to the flow path in the receiving chamber and thus allow a minimum flow resistance and a good flow of Rohgasstroms also in the transition from a honeycomb body 260 in the other honeycomb body 270 and vice versa.
  • Figure 1-5 shows a sectional view of a receiving chamber 300 having a honeycomb body 310 according to the invention with first and second end faces 312, 314 in a cross section perpendicular to the end faces 312, 314 of the honeycomb body 310.
  • the sectional view of the honeycomb body 310 according to the invention in its installation situation in the Receiving chamber 300 shown. - -
  • the honeycomb body 310 comprises a honeycomb structure with flow channels arranged substantially parallel to one another, which adjoin one another via channel walls and extend from the first end face 312 to the second end face 314.
  • the honeycomb body 310 is made of a first polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material based plastic material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb structure is configured like the non-porous embodiment illustrated in FIG. 1-1.
  • the first plastic material in the present case is designed in the same way as the non-porous embodiment described in connection with FIG. 1-1 and has the properties and advantages described therein.
  • honeycomb body 310 is arranged on a carrier element 320. Seen in the direction of gravitational force, above the honeycomb body 310, a layer 330 of packing is loosely piled up. Instead of the layer 330 of packing bodies, honeycomb bodies of ceramic materials may also be arranged above the honeycomb body 310.
  • the honeycomb body 310 is disposed on the low-temperature side.
  • FIG 1-6 shows a schematic representation of an afterburner 400, which can be operated by a method according to the invention.
  • the system 400 comprises a raw gas supply 402 indicated by an arrow, a combustion chamber 404 and a first receiving chamber 414.
  • the combustion chamber 404 comprises a heating element 406 and a raw gas inlet 410 and a clean gas outlet 412.
  • the heating element 406 is designed as a burner in the present case a fuel gas supply 408 with fuel gas, in particular natural gas, which contains methane, is fed.
  • the first receiving chamber 414 has an upstream side and a downstream side and defines a flow path from the upstream side to the downstream side. - -
  • the first receiving chamber 414 is operated in a crude gas operation.
  • the upstream side is arranged on a side facing away from the combustion chamber 404 and pipelines such as the raw gas line 402 side 416 and the downstream side on a side facing the combustion chamber 404 burner side 418 of the first receiving chamber 414.
  • the first receiving chamber 414 is upstream of the raw gas supply 402 and downstream of the raw gas inlet 410 of the combustion chamber 404 in fluid communication.
  • one or more honeycomb bodies 420 according to the invention are arranged, the flow path from the upstream side to the downstream side or from the casing side 416 to the burner side 418 of the first receiving chamber 414 through the plurality of flow channels of the honeycomb bodies 420.
  • the first receiving chamber 414 is in particular on the side facing the combustion chamber 404, ie. the burner side 418, in addition to heat exchanger elements 430, preferably made of ceramic materials, equipped.
  • the additional heat exchanger elements 430 can in particular be designed as honeycomb bodies made of ceramic materials, but also as bulk material made of ceramic materials. In particular, temperatures of more than about 300 ° C. prevail on the burner side 418.
  • the honeycomb bodies 420 according to the invention are arranged on the side facing away from the combustion chamber 404, the casing side 416 of the first receiving chamber 414.
  • a feed of a raw gas stream through the raw gas supply 402 to the upstream side, in the crude gas operation, the casing side 416 of the first receiving chamber 414 is performed.
  • the raw gas stream is passed through the first receiving chamber 414 and the honeycomb body 420 disposed in the first receiving chamber 414 along the flow path.
  • the solvent dimethylformamide (DMF) which can be present in the crude gas stream in the solvent-processing industry, can be largely oxidized and thus removed.
  • the honeycomb bodies 420 are preheated by the heat generated in the combustion chamber 404 before the supply of the raw gas stream. During operation, heat is continuously supplied from the side of the combustion chamber 404.
  • the raw gas stream is heated.
  • the heated crude gas stream is forwarded from the downstream side, in the crude gas operation, the burner side 418 of the first receiving chamber 414, into the raw gas inlet 410 of the combustion chamber 404.
  • oxidation of oxidizable ingredients of the raw gas stream is carried out to form a clean gas stream.
  • the heated clean gas stream is removed through the clean gas outlet 412 of the combustor 404.
  • the raw gas stream has in the supply to the upstream side, in the crude gas operation, the piping 416 of the first receiving chamber 414, in the case of DMF-containing raw gas, for example, a temperature of about 20 to about 30 ° C. - -
  • the first receiving chamber 414 and the honeycomb bodies 420 contained therein are configured in the present case as the first receiving chamber 300 in Figure 1-5.
  • the crude gas stream is passed through the honeycomb body 420 of the first receiving chamber 414, for example, in the case of a DMF-containing crude gas stream with a volume flow of about 2,000 m 3 / h.
  • the crude gas stream has in the case of a DMF-containing crude gas stream prior to oxidation, a content of oxidizable ingredients, eg. DMF, of 250 ppm or less.
  • the clean gas stream after being discharged from the combustion chamber 404, has a content of oxidisable ingredients, e.g. B. DMF, of about 4 ppm or less.
  • the clean gas flow can be derived in a simple embodiment of the afterburner 400, as shown here, without a second receiving chamber via a clean gas line 432 directly through a chimney 434.
  • the clean gas outlet 412 passes in the present case in the clean gas line 432 and passes the clean gas flow along a flow path that runs from the combustion chamber 404 to the chimney 434 to the chimney 434 on.
  • after-incineration plants which, in addition to the first receiving chamber 414, comprise a second receiving chamber which is operated in a cycle in which the first receiving chamber 414 is operated in the crude gas mode as described, in particular in a clean gas mode.
  • the second receiving chamber (not shown) comprises honeycomb bodies according to the invention, an upstream side and a downstream side.
  • the upstream side of the two In the clean gas mode, the receiving chamber is a burner side facing the combustion chamber 404, and the downstream side is a casing side 416 facing away from the combustion chamber 404.
  • the upstream side of the second receiving chamber is in particular in fluid communication with the combustion chamber 404 and the heated clean gas flow is introduced in this preferred procedure after discharge through the clean gas outlet 412 via the clean gas line 432 into the second receiving chamber and, in particular with a volume flow of 3,000 m 3 / h or more, passed through the second receptacle and its honeycomb body (not shown).
  • the second receiving chamber is formed as a heat storage unit
  • the clean gas flow while it is passed through the heat storage unit, heat to the heat storage unit from.
  • the heat storage unit absorbs the heat released from the clean gas flow and releases it from the raw gas stream with a time offset such that the raw gas stream is preheated before being fed to the upstream side (casing side 416) of the first receiving chamber 414.
  • the second receiving chamber designed as a heat storage unit is designed as a so-called rotary heat exchanger.
  • Such systems with a rotary heat exchanger are also known as recuperative thermal afterburner systems.
  • FIG. 1-7 shows a schematic representation of a catalytic post-processing plant 500 for oxidizable ingredients containing gases, which is operated by a method according to the invention.
  • the post-processing plant 500 comprises a heating chamber 510 and a catalyst unit 520. - -
  • the heating chamber 510 has a heating element 512, which in the present case is a burner which is operated via a fuel gas supply 514 with fuel gas.
  • the heating chamber 510 further includes a raw gas inlet 516.
  • the crude gas inlet 516 may be formed as a crude gas line, but the heating chamber 510 may preferably also be connected directly to a first receiving chamber in which a raw gas stream treated by the method according to the invention is heated, as shown, for example, in FIGS. 1-6.
  • the catalyst unit 520 has an upstream side, a downstream side with a clean gas outlet 526 and a honeycomb body 528 according to the invention.
  • the catalyst unit is operated in the present case in a clean gas operation.
  • the upstream side is arranged on the side facing the heating chamber 510 and designed as a burner side 522.
  • the downstream side is formed in the clean gas operation as a facing away from the heating chamber 510 casing side 524.
  • the catalyst unit 520 defines a flow path from the raw gas inlet 516 to the clean gas outlet 526 indicated by arrows.
  • the catalyst unit 520 is in flow communication with the heating chamber 510 upstream.
  • the catalyst unit 520 is directly connected to the heating chamber 510, but it can also, as shown in Figure 1-7, a connecting line 515, which extends from the heating chamber 510 to the catalyst unit 520 and with the heating chamber 510 and the catalyst unit 520 is in fluid communication.
  • the flow path from the upstream side, in the clean gas operation, the burner side 522, to the downstream side, in the clean gas operation, the piping side 524, runs along the plurality of flow channels of the honeycomb body 528.
  • the Wa- - Ben Organization 528 has a catalyst material, which will be described in more detail below.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • temperatures required in the heating chamber 510 are reduced compared to temperatures required in combustion chambers of thermal afterburning plants, and the oxidation takes place in the catalyst unit 520 using the catalyst material.
  • the post-processing plant 500 has a first receiving chamber as shown in FIGS. 1-6, which is operated as explained in FIGS. 1-6. - -
  • the catalyst material is embedded in the form of fillers in the first plastic material of the honeycomb body 528.
  • the first plastic material of the honeycomb body 528 has, for example, a filler aluminum oxide, which is used in an average particle size D 50 of about 3 pm.
  • honeycomb body 528 is also formed like the embodiment described in Figure 1-1 with porous channel walls.
  • honeycomb body 528 can also be formed in segments, which are arranged loosely in the catalyst unit 520.
  • the catalyst unit 520 comprises two or more honeycomb bodies arranged one behind the other in the flow path.
  • a spacer having one or more base members is disposed between the honeycomb bodies (comparison FIGS. 1-4).
  • the crude gas stream is passed in the present case with a volume flow of about 5,000 m 3 / h through the honeycomb body 528 of the catalyst unit 520.
  • a sufficiently high throughput can be ensured, which ensures optimized energy efficiency.
  • the crude gas stream preferably has a content of oxidizable constituents of 550 ppm or less before the oxidation.
  • the clean gas stream after being discharged from the catalyst unit 520, has a content of oxidizable constituents of about 4 ppm or less.
  • the clean gas outlet 526 in the present case is connected to a clean gas line 525, which runs from the catalyst unit 520 to a chimney 530 and is in fluid communication with the catalyst unit 520 and the chimney 530. After discharging the clean gas flow through the clean gas outlet 526 of the catalyst unit 520, the clean gas flow is preferred - - The clean gas line 525 via the chimney 530 derived to the ambient air.
  • Figures 1-8A, 1-8B and 1-8C show an afterburner 600 operated by a method according to the invention.
  • the post-combustion plant 600 is operated cyclically in the present case, wherein in Figures 8A, 8B, 8C different cycles with corresponding flow paths of raw gas stream, clean gas flow and purge gas flow are shown schematically.
  • Such systems are also known as regenerative thermal afterburner systems.
  • the afterburner 600 includes a raw gas supply 602a, 602b, 602c, a combustion chamber 610, and first, second and third receiving chambers 620a, 620b, 620c.
  • the raw gas feeds 602a, 602b, 602c are typically supplied from a crude gas line 604 (as shown in FIGS. 1-8A to 1-8C), through which the raw gas stream is removed from production processes (not shown) and supplied to the post-combustion plant 600.
  • the crude gas line 604 is in fluid communication with the first, second and third receiving chamber 620a, 620b, 620c via the Rohgaszufaren 602a, 602b, 602c.
  • the raw gas line 604 in the present case comprises an emergency bypass 606 and a fresh air supply 608, via which an exchange with the ambient air can be established in the event of an overheated raw gas flow from the production processes or an overpressure.
  • the crude gas line 604 comprises three adjusting elements 609a, 609b, 609c, by which a flow path of the raw gas stream to the respective receiving chambers 620a, 620b, 620c is enabled or disabled.
  • the adjusting elements 609a, 609b, 609c are in particular designed as pneumatically operated air flaps. - -
  • the post-combustion plant 600 further comprises in the present case a purge gas line 630, which comprises actuators 632a, 632b, 632c.
  • a flow path for a purge gas flow to the first, second or third receiving chamber 620a, 620b, 620c can be enabled or disabled.
  • the purge gas line is alternately in flow communication with the first, second and third receiving chamber 620a, 620b, 620c.
  • the afterburner 600 further comprises a clean gas line 640, which comprises adjusting elements 642a, 642b, 642c, in particular in the form of pneumatically operated air dampers, via which a flow path from the first, second or third receiving chamber 620a, 620b, 620c to a chimney 660 alternately released or can be blocked.
  • the clean gas line 640 is in fluid communication with the first, second and third receiving chamber 620a, 620b, 620c and with a chimney 660, via which the clean gas flow can be discharged into the environment.
  • the combustion chamber 610 comprises a heating element 612, which in the present case is designed as a burner which is supplied with methane-containing fuel gas via a fuel gas supply 614.
  • the first, second and third receiving chambers 620a, 620b, 620c each have on their side facing the combustion chamber 610 a burner side 622a, 622b, 622c and on its side facing away from the combustion chamber 610 to the crude gas line 604, purge gas line 630 and clean gas line 640 side facing a casing side 624a, 624b, 624c.
  • the first, second and third receiving chambers 620a, 620b, 620c further comprise one or more honeycomb bodies 626a, 626b, 626c according to the invention, which in the present case are arranged on the side facing away from the combustion chamber 610, the casing side 624a, 624b or 624c are. - -
  • the first, second and third receiving chamber 620a, 620b, 620c on their side facing the combustion chamber 610, the burner side 622a, 622b, 622c, additional heat exchanger elements 628a, 628b, 628c, which are preferably formed as a ceramic honeycomb body or in the form of a ceramic bulk material.
  • honeycomb bodies 626a, 626b, 626c in the present case preferably have the material properties of the non-porous embodiment described in FIG. 1-1.
  • honeycomb bodies it is also possible for a number of honeycomb bodies to be arranged one behind the other in a flow path, as shown, for example, in FIGS. 1-4.
  • a spacer is arranged with one or more base elements in the flow path between the honeycomb bodies.
  • Embodiments with one or more sealing elements are also possible within the meaning of the invention.
  • honeycomb bodies 626a, 626b, 626c are designed in several parts (compare FIGS. 1-2A, 1-2B, 1-3A and 1-3B).
  • the segments are preferably arranged loosely in the receiving chambers 620a, 620b, 620c.
  • FIG. 1-8A a schematic representation of a first cycle for operating the post-combustion plant 600 is shown, in which the first receiving chamber 620a is operated in the raw gas mode.
  • the combustion chamber 610 receives raw gas from a raw gas inlet 648a at the burner side 622a of the first accommodating chamber 620a, and discharges clean gas to the third accommodating chamber 620c via a clean gas outlet 650c at the burner side of the third accommodating chamber 620c, which is operated in the clean gas mode.
  • the first accommodating chamber 620a has an upstream side and a downstream side, and in the raw gas operation, the upstream side is the casing side 624a and the downstream side is the burner side 622a.
  • the first receiving chamber 620a is in flow communication with the raw gas supply 602a upstream of and defines a flow path from the upstream side to the downstream side passing through the plurality of flow channels of the honeycomb bodies 626a.
  • the actuator 609a of the crude gas line 604 is adjusted so that the flow path of the raw gas stream is released to the first receiving chamber 620a.
  • the control elements 632a and 642a of the purge gas line 630 and the clean gas line 640 are set so that the flow path for purge gas flow and clean gas flow is blocked.
  • the method comprises the following steps:
  • the second receiving chamber 620b is operated in the purge gas mode.
  • the second receiving chamber 620b has an upstream side, the piping side 632b, and a downstream side, the burner side 622b.
  • the control elements 609b and 642b of the crude gas line 604 and the clean gas line 640 are set in Spülgas rehearsal so that the flow path for the raw gas stream and the clean gas flow to the second receiving chamber 620b is blocked.
  • the actuator 632b of the purge gas line 630 is adjusted to release the flow path of purge gas flow.
  • the purge gas operation comprises the following process steps:
  • the third receiving chamber 620c is operated in the clean gas mode.
  • the third receiving chamber 620c in this case comprises an upstream side, which in the clean gas operation, the burner side 622c, and a downstream side, which is the casing side 624c in the clean gas operation.
  • the upstream side of the receiving chamber operated in the clean gas mode (in this case, the third receiving chamber 620 c) is in fluid communication with the combustion chamber 610.
  • the control element 642c of the clean gas line 640 is adjusted so that the flow path of the clean gas flow to the third receiving chamber 620c is released.
  • control elements 609c of the crude gas line 604 and 632c of the purge gas line 630 are set so that the flow path for the crude gas stream or purge gas stream is blocked.
  • the clean gas operation comprises the following process steps:
  • Figure 1-8B shows a schematic representation of a second cycle 'for operating the post-combustion system 600, in which the third receiving chamber 620c is operated in the crude gas mode. This is energetically meaningful since the crude gas stream is heated in the crude gas mode and the honeycomb bodies 626c of the third receiving chamber 620c have already been heated in the first cycle during the clean gas operation (see Explanatory Notes to FIGS.
  • the combustion chamber 610 comprises a raw gas inlet 648c on the burner side 622c of the third receiving chamber 620c and a clean gas outlet 650b on the burner side of the second receiving chamber 620b, which is operated in the clean gas mode.
  • the third receiving chamber 620c in this case has an upstream side and a downstream side, wherein the upstream side is formed as a piping side 624c and the downstream side as the burner side 622c.
  • the third accommodating chamber 620c is in flow communication with the raw gas supply 602c and defines a flow path from the upstream side to the downstream side passing through the plurality of flow channels of the honeycomb bodies 626c.
  • the actuator 609c of the crude gas line 604 is adjusted so that the flow path of the raw gas stream is released to the third receiving chamber 620c.
  • the control elements 632c and 642c of the purge gas line 630 and the clean gas line 640 are set so that the flow paths for purge gas flow and clean gas flow are blocked.
  • the method comprises the following steps:
  • the first receiving chamber 620a is operated in Spülgas stricture. This is particularly preferred in successive cycles, since the first receiving chamber 620c operated in the previous cycle in the crude gas mode may still contain residues of the contents contained in the raw gas stream which was passed through in the previous crude gas operation. In Spülgas strict stricture the first receiving chamber 620a is cleaned of these residues.
  • the first receiving chamber 620a in this case has an upstream side, which in the purge gas operation as a piping side 632a, and a downstream side, which is designed as a burner side 622a on.
  • the control elements 609a and 642a of the crude gas line 604 and the clean gas line 640 are set in Spülgas rehearsal so that the flow paths for the raw gas stream and the clean gas flow to the first receiving chamber 620a are locked.
  • the actuator 632a of the purge gas line 630 is adjusted so that the flow path for the purge gas flow is released.
  • the purge gas operation comprises the following process steps: - -
  • the second receiving chamber 620b is operated in the clean gas mode. This sequence is particularly useful because the second receiving chamber 620b was purged of residues of ingredients of the raw gas stream in the previous cycle and the clean gas stream that is passed through the honeycomb bodies 626b of the second receiving chamber 620b in this cycle will not receive any new rejects in the cleaned receiving chamber ,
  • the second receiving chamber 620b comprises an upstream side, the burner side 622b in the clean gas mode, and a downstream side, and the piping side 624b in the clean gas mode.
  • the control element 642b of the clean gas line 640 is adjusted so that the flow path of the clean gas flow to the second receiving chamber 620b is released.
  • control elements 609b of the crude gas line 604 and 632b of the purge gas line 630 are set so that the flow paths for the raw gas stream and the purge gas flow are blocked. - -
  • the clean gas operation comprises the following process steps:
  • Figure 1-8C shows a schematic representation of a third cycle 'for operating the post-combustion plant 600, in which the second receiving chamber 620b in the raw gas operation, the third receiving chamber 620c in Spülgas stricture and the first receiving chamber 620a is operated in the clean gas mode.
  • FIG 1-9 shows a schematic representation of a honeycomb body 700 which is used herein in a method of concentrating ingredients in gases according to the invention.
  • the honeycomb body 700 is preferably formed in an embodiment described in Figure 1-1 with porous channel walls.
  • the method comprises the following steps: - -
  • the channel walls 702 of the honeycomb body 700 preferably have a temperature that is below the boiling point of the ingredients of the first gas stream 722.
  • the first gas flow 722 when passing through the first region 710 of the honeycomb body 700 has a temperature of approximately 40 ° C. or less.
  • the first gas stream 722 has a standard volume flow of 20,000 m 3 N / h.
  • the first concentration of the ingredients of the first gas stream 722 in the present case is less than 1 g / m 3 N.
  • the depositing of ingredients of the first gas stream 722 on the channel walls 702 of the honeycomb body 700 takes place in particular in the form of an adsorption of ingredients on the channel walls 702 of the honeycomb body 700.
  • the adsorption is preferably carried out in such a way that a closed layer of ingredients is formed.
  • the honeycomb body 700 is rotated about a central axis which is aligned parallel to the flow channels 704 of the honeycomb body 700.
  • the first region 710 of the honeycomb body 700 after the rotation to the second region 720 of the honeycomb body 700 and vice versa.
  • the second gas stream 724 is preferably heated before being directed along the second flow path through the second region 720 of the honeycomb body 700.
  • the second gas stream 724 is in particular a clean gas stream.
  • the second region 720 of the honeycomb body 700 and the contents of the first gas stream 722 adsorbed on its channel walls 702 are heated by the second gas stream 724 during the passage of the second gas stream 724.
  • the release of the deposited and / or adsorbed ingredients occurs in the form of desorption of the deposited and / or adsorbed ingredients of the first gas stream 722.
  • the desorbed ingredients of the first gas stream 722 are received by the second gas stream 724.
  • the second gas stream 724 in the present case after receiving the desorbed ingredients of a regenerative thermal afterburner 600, as shown in Figure 1-8A, 1-8B, 1-8C supplied, and treated in a method according to the invention for operating an afterburner. But it is also conceivable that the second gas stream 724 is supplied to a post-processing plant after receiving the desorbed ingredients. - -
  • a concentration ratio of the first gas stream 722 and the second gas stream 724 based on a concentration ratio of the ingredients, of 1:20 before.
  • a honeycomb body 700 according to the invention, the method of the invention for concentrating ingredients in gases, in particular for concentrating solvents in gases is used, preferably has porous channel walls 702 and is made in particular of a porous PTFE material processable.
  • the porous PTFE material is a presintered PTFE powder.
  • the channel walls 702 are open-pored, in particular with a pore size of about 1 to about 30 pm.
  • a larger exchange area between the first gas stream and the honeycomb body 700 according to the invention can be realized.
  • the porous processable PTFE material is particularly compoundable.
  • a compounding fillers such as aluminum silicates having a particle size of about 5 to about 140 pm can be distributed homogeneously in the first plastic material of the honeycomb body 700.
  • An aluminum silicate content of about 3 to about 10 wt .-% in the first plastic material of the honeycomb body 700 may provide for a higher stability of the honeycomb body 700.
  • the invention relates to a third main aspect, which will be discussed in more detail below.
  • the invention relates to the use of honeycomb bodies according to the invention in plants for water purification and in plants for separating sedimentable ingredients of fluids and the use of honeycomb body according to the invention as a carrier body for a biological reaction medium.
  • the invention further relates to a method for operating a plant for biological water purification, which honeycomb body according to the invention comprises, and a method for separating sedimentable ingredients from fluids in a separating basin, wherein the separating basin comprises honeycomb body according to the invention.
  • the invention relates to a honeycomb body comprising first and second end faces arranged substantially parallel to one another, wherein the honeycomb body comprises a honeycomb structure with a multiplicity of channels arranged parallel to one another.
  • the channels adjoin one another via channel walls.
  • the channels also function as flow channels in connection with various embodiments of the third aspect of the invention.
  • the invention furthermore relates to the use of honeycomb bodies according to the invention in plants for water purification, preferably in reaction tanks, in particular mixing tanks and / or circulation tanks, and / or in installations for separating sedimentable constituents of fluids, preferably in separating basins.
  • the invention relates to the use of a honeycomb body according to the invention as a carrier body for a biological reaction medium, in particular in the form of a reaction film, and / or for the provision of sediments.
  • a honeycomb body according to the invention as a carrier body for a biological reaction medium, in particular in the form of a reaction film, and / or for the provision of sediments.
  • - - tion areas especially in plants for water purification, preferably in reaction tanks, especially in mixing tanks and / or circulation tanks, and / or in plants for separating Sedimentiertransporten ingredients of fluids, preferably in separating tanks.
  • the invention relates to a method for operating a plant for biological water purification and a method for separating sedimentable ingredients from fluids in a separating basin.
  • Systems for biological water purification are used to purify water, in particular wastewater and / or process water, from the ingredients contained therein.
  • the water can be reused after a comprehensive, often multi-stage, purification as fresh water.
  • organic ingredients of the water are preferably reacted by means of bacteria in an aerobic reaction in a metabolic process of the bacteria.
  • This reaction of the organic ingredients in a metabolic process of the added bacteria can only take place, provided that a sufficient supply of oxygen-containing gas such.
  • oxygen-containing gas such as air, which supplies the bacteria for the reaction with oxygen.
  • a method for biological wastewater treatment in which air contents or oxygen supply of water suspended in the activated sludge-wastewater bacteria in an aeration tank are respired.
  • the air is selectively introduced between adjacent slats.
  • a process for separating sedimentable ingredients of fluids can be used in water purification.
  • the fluids are in the case of water purification, in particular wastewater treatment, typically wastewater and / or process water.
  • wastewater treatment typically wastewater and / or process water.
  • Sedimentation of solid constituents by sedimentation separates the fluid, in particular water. It is important to ensure suitable flow conditions for the sedimentation.
  • a method for biological wastewater treatment which provides an activated sludge tank in which wastewater constituents of waste matter suspended in the wastewater are decomposed with the supply of a catalyst agent.
  • the aeration tank In the aeration tank at least one component in the form of a lamella packet is arranged, in or on which the waste material suspended in the wastewater are separated by sedimentation.
  • Conventional components such as disk packs or other prior art packing, whose surfaces are often arranged inclined to the direction of gravity, are typically made of stainless steel, polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or polyvinylidene chloride (PVC).
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PVC polyvinylidene chloride
  • the object of the invention is to propose a component which is suitable for the above-described uses and methods and can be produced economically.
  • the channels of the honeycomb body are typically formed continuously from one to the other end face and are thus suitable as flow channels.
  • the honeycomb body according to the invention is made of a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material, the surfaces have inherently anti-adhesive properties, whereby the honeycomb bodies according to the invention are less susceptible to contamination and less prone to clogging by deposits and / or deposits.
  • Components of water and / or fluid are conventional components made from stainless steel or other non-PTFE polymeric materials.
  • the minor soiling and / or deposits can be cleaned off essentially without residue.
  • the replacement of honeycomb body according to the invention by new honeycomb bodies is typically necessary only after a very long service life.
  • honeycomb body according to the invention on the one hand meets high demands in terms of weather resistance, on the other hand also a high chemical resistance is given. This allows for outdoor storage.
  • the honeycomb body according to the invention has a high corrosion resistance.
  • the honeycomb bodies according to the invention also have a long service life in the case of corrosive ingredients in the water.
  • honeycomb body of the invention based on a PTFE polymer material first plastic material, in contrast to conventional components without the addition of additives, such as UV stabilizers, or surface protection, such as paints, UV radiation can be exposed without yellowing or increased brittleness and in Result of a brittle fracture occurs.
  • additives such as UV stabilizers, or surface protection, such as paints
  • honeycomb body according to the invention can therefore be used as components with many advantages in the methods described at the outset or for the purpose of use described above.
  • Water purification and / or plants for separating sedimentable ingredients of fluids incorporated components are typically permanently exposed to an aqueous medium.
  • honeycomb bodies according to the invention otherwise distorted geometries caused by swelling and increased algae deposition on swollen, roughened surfaces can thus be avoided.
  • the channels of the honeycomb bodies according to the invention act as flow channels.
  • honeycomb bodies for the abovementioned uses and methods according to the third main aspect will be explained in more detail below.
  • honeycomb bodies according to the invention relate to the use of one or more honeycomb bodies according to the invention in plants for water purification, preferably in reaction tanks, in particular mixing tanks and / or circulation tanks, and / or in installations for separating sedimentable ingredients of fluids, preferably in separating basins.
  • the invention relates to the use of one or more honeycomb bodies according to the invention as a carrier body for a biological reaction medium, in particular in the form of a reaction film, and / or for providing sedimentation surfaces, in particular in the plants mentioned in the preceding paragraph.
  • a further aspect of the invention relates to a method for operating a plant for biological water purification, which comprises a reaction basin, wherein one or more honeycomb bodies according to the invention are provided in the reaction basin.
  • Another aspect of the invention relates to a method for separating sedimentable ingredients from fluids in a separation basin, wherein the separation basin comprises an inlet, a drain, and a flow path in a passageway from the inlet to the drain.
  • At least one honeycomb body according to the invention is arranged in the flow path.
  • the channels of the honeycomb body according to the invention act as flow channels in this application.
  • the flow path runs along a flow direction through the flow channels of the honeycomb body.
  • the sedimentation of the sedimentable ingredients takes place in the direction of gravity and substantially counter to the direction of flow in the flow channels of the honeycomb body according to the invention.
  • the honeycomb body according to the invention preferably has channels with free cross-sectional areas, the sum of the free cross-sectional areas being approximately 70% to approximately 92%, in particular approximately 75% to approximately 85%, of the area of an end face of the honeycomb body.
  • This has the advantage that a uniform flow through the channels of the honeycomb body can be ensured.
  • the oxygen-containing gas such as air, can be realized.
  • the individual channels of the honeycomb structure are formed parallel to the end faces of the honeycomb body with a polygonal, in particular rectangular, square, pentagonal or hexagonal cross-section.
  • substantially parallel channel walls of a channel preferably have a distance of about 8 mm to about 20 mm, preferably a distance of about 11 mm to about 17 mm, each other.
  • the channel walls in a cross-section parallel to the end faces of the honeycomb body with a height of about 15 mm or less, preferably from about 5 mm to about 11 mm, more preferably with a height of about 7 mm to about 10 mm formed.
  • the channel walls of the channels of the honeycomb body have a thickness of about 0.8 mm to about 2.1 mm.
  • Inventive honeycomb body with the dimensions described above are optimized in addition to the advantages mentioned in terms of weight, stability and handling.
  • honeycomb body In a cross section parallel to the first and second end faces of the honeycomb body according to the invention is preferably formed substantially circular or rectangular. This has the advantage that the honeycomb body can be easily adapted to existing geometries of reaction tanks and / or separating basins without a complete conversion of existing pools or entire plants must be made.
  • the honeycomb body is parallelepiped-shaped.
  • the longitudinal direction of the first to the second frontal - - side of the honeycomb body extending channels at an angle of about 30 ° to about 40 ° aligned with the first end face.
  • the longitudinal direction of the channels is aligned at an angle of about 150 ° to about 140 ° to the second end face. This results in a horizontal orientation of the end faces of the honeycomb body, an angle of the longitudinal direction of the channels of about 60 ° to about 50 ° to the direction of gravity.
  • This angled longitudinal direction of the channels has the advantage that, in the case of installation in separating basins, an improved sedimentation behavior of sedimentable constituents of fluids, especially water, contrary to the flow direction can be achieved.
  • Virginal PTFE has a low surface energy, in particular due to the anti-adhesive behavior of the surfaces and low polarizability.
  • virginal PTFE at a temperature of about 20 ° C a surface energy of only about 22.5 mN / m.
  • a contact angle of about 126 ° could be measured with water.
  • Non-uniform sliding is also referred to below as "stick-slip".
  • the honeycomb body is designed in several parts and comprises two or more segments, which extend from the first to the second end side of the honeycomb body and have planar and possibly circular arc-shaped side walls.
  • a segment has two planar side walls which meet in a corner region of the segment, these side walls are arranged at a right angle to each other.
  • planar side wall of the segment is not to be understood as a closed and smooth surface of the honeycomb body.
  • planar does not mean that the side wall can not comprise any projections and / or recesses.
  • Planar or partially cylindrical side walls are in the context of the invention also planar or cylindrical wall-shaped enveloping surfaces.
  • the surfaces of the channel walls of the honeycomb body according to the invention have a surface roughness R max of about 250 pm or less.
  • R max is determined according to DIN EN ISO 4288 as Rz lmax.
  • the honeycomb body according to the invention is preferably produced in a sintering process, in particular in a pressing / sintering process. Subsequent machining can enable an application-specific adaptation of the geometry of the honeycomb body, for example to existing basins and / or installations, and thus has a great advantage compared to - - Conventional components, which - if they are even processable - tend to deform during processing, since they have a lower mechanical strength than inventive honeycomb body.
  • honeycomb bodies according to the invention can be manufactured as blocks with a multiplicity of channels and do not have to be composed of many individual elements, such as lamellae, as is the case with Lammellenmultien.
  • the brittleness can drastically increase in conventional components, for example of polypropylene (PP), especially at low temperatures of about 0 ° C or less. This leads to a reduced weather resistance at lower temperatures, which components that are stored outdoors in winter can be exposed.
  • Inventive honeycomb body preferably have a low brittleness even at low temperatures, so that an outdoor storage is easily possible even in winter.
  • the first plastic material of the honeycomb body has a thermal conductivity of about 0.3 W / (m-K) or more, and / or the first plastic material of the honeycomb body has a specific heat capacity of about 0.9 J / (g-K). or more.
  • This has the advantage that temperature differences in different areas of the honeycomb body can be avoided. Thus, different material expansions and resulting cracks and / or cracks in the honeycomb body can be avoided.
  • Particularly preferred first plastic materials have an optimized over fillers thermal conductivity. For example, about 0.43 W / (m-K) can be achieved with a specific heat capacity of about 1.24 J / (g-K), measured on a material sample with a filler content of about 3% by weight of one Graphite-based filler Timrex C-TERM TM 002, with a particle size D 50 of about 38 pm (available from TIMCAL Ltd., Switzerland). These fillers, over the - - The thermal conductivity of the first plastic material can be optimized, are also referred to below as soupleitpigmente.
  • the PTFE polymer material has a density of from about 2.0 g / cm 2 to about 2.2 g / cm 2 .
  • the first plastic material has a temperature resistance of about 200 ° C or more, in particular about 250 ° C or more. So damage to the honeycomb body according to the invention can be avoided even when heat input.
  • the first plastic material of the honeycomb body preferably has a tensile strength measured in accordance with EN ISO 12086-2 of approx. 10 N / mm 2 to approx.
  • honeycomb bodies withstand mechanical stresses, in particular by a high sludge introduction in the form of a large amount of organic ingredients and / or sedimentable ingredients without tearing.
  • improved handleability during installation and / or replacement of honeycomb bodies according to the invention in installations for water purification and / or installations for separating sedimentable constituents of fluids can also be made possible.
  • damage in transit can be reduced.
  • the first plastic material of the honeycomb body according to test standard EN ISO 12086-2 has an elongation at break of about 160% to about 350%. This, similar to the improved tear resistance, is of considerable advantage for handling during installation, replacement and transport of the honeycomb bodies according to the invention.
  • the improved mechanical properties of the first plastic material contribute, in particular, to honeycomb bodies according to the invention being able to carry high loads in this preferred embodiment and to exhibit only a slight deflection. - -
  • honeycomb body with a surface load of 1.3 t and a temperature load of 230 ° C for 8 hours only a deflection of about 6 mm.
  • the PTFE polymer material contains virgin polytetrafluoroethylene (PTFE) in an amount of about 80% by weight or more and optionally a high performance polymer other than the PTFE in an amount of about 20% by weight or less ,
  • PTFE virgin polytetrafluoroethylene
  • the virgin PTFE preferably has a co-monomer content of about 1 wt% or less, more preferably about 0.1 wt% or less.
  • Typical co-monomers are hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ethers, in particular perfluoropropyl vinyl ether (PPVE), perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) and chlorotrifluoroethylene.
  • PPVE perfluoropropyl vinyl ether
  • the virgin PTFE with a co-monomer content is also referred to below as virginal modified PTFE or simply as modified PTFE. Modified PTFE is typically without addition of
  • the agglomerated virgin PTFE and optionally the non-PTFE high performance polymer in the raw state has an average particle size D 50 of about 10 to about 600 pm, preferably about 250 to about 450 pm.
  • the average particle size D 50 relates in each case to the mean diameter of the particles.
  • the above-described preferred variant of the first plastic material can in particular be welded without welding filler. This facilitates the processability.
  • a suitable virginal, non-agglomerated PTFE is, for example, Inoflon 640 (manufacturer: Bengal Fluorochemicals Limited) with a primary particle size D 50 of about 25 ⁇ m.
  • the channel walls of the honeycomb body have a porosity and in particular comprise a porous material.
  • - - Befertbares PTFE polymer material This has the advantage that the weight of the honeycomb body can be reduced and material can be saved.
  • porous processable PTFE polymer material is preferably a pre-sintered PTFE polymer material, which is used in particular in powder form.
  • honeycomb body with porous channel walls The gas permeability for honeycomb body with porous channel walls is increased in comparison to the non-porous honeycomb body of the channel walls.
  • the first plastic material also has further altered material properties:
  • the first plastic material of the channel walls comprising porous PTFE polymer material has in particular a tear strength of approx. 3.5 to approx. 10 N / mm 2, measured according to EN ISO 12086-2, and / or an elongation at break, measured according to EN ISO 12086-2 about 40 to about 110%.
  • the first plastic material comprising porous processable PTFE polymer material has, in particular, a density of approximately 1.1 to approximately 1.6 g / cm 3 measured according to EN ISO 12088.
  • the porous PTFE polymer material for producing the honeycomb body in the raw state has an average particle size D 50 of about 75 to about 110 pm, preferably an average particle size D 50 of about
  • the channel walls of the honeycomb body have an average pore size of about 1 ⁇ m to about 30 ⁇ m.
  • the channel walls of the honeycomb body are open-pored. This has the advantage of being an enlarged one - -
  • the first plastic material may preferably contain metallic and / or non-metallic fillers.
  • the non-metallic fillers are in particular selected from polymers, in particular aromatic polyester, polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene sulfone (PPSO 2 ), polyimide (PI), as well as copolymers and derivatives thereof, color pigments, heat-conducting pigments, borosilicate, glass hollow spheres, glass fibers and carbon fibers.
  • Glass fibers and carbon fibers preferably have an average fiber diameter of about 10 pm to about 18 pm.
  • the surface properties such as e.g. Adjust the surface roughness and wetting behavior of water on the channel walls of the honeycomb body to the respective requirements.
  • the fillers are for example selected from polymers, in particular aromatic polyester, polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene sulfone (PPS0 2 ), polyimide (PI), as well as copolymers and derivatives thereof, borosilicate, glass hollow spheres, glass fibers and carbon fibers.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS0 2 polyphenylene sulfone
  • PI polyimide
  • the first plastic material of a honeycomb body with porous channel walls additionally contains fillers which improve the dimensional stability.
  • PEEK, borosilicate, glass hollow spheres, glass fibers and carbon fibers are particularly suitable for this purpose.
  • the metallic and / or non-metallic fillers of the first plastic material have a particle size D 50 of about 300 ⁇ m or less, preferably about 100 ⁇ m or less.
  • the non-metallic filler is contained in particular in a proportion of about 40 wt .-% or less in the first plastic material of the honeycomb body.
  • the filler can be distributed homogeneously in the first plastic material in the context of a compounding (production of a granular granule) of the fillers and the non-agglomerated virginal or modified PTFE.
  • Non-flowable compounds are preferably subsequently subjected to granulation and the resulting granules are used in the production of the honeycomb body.
  • the granules have in particular an average particle size D 50 of about 1 mm to about 3 mm.
  • the agglomerates preferably have a bulk density of approx. 850 g / l or less determined according to DIN EN ISO 60. From an optimized combination of particle size and particle hardness of the granule production results in a lower weight of the honeycomb body, whereby the burden of equipped with honeycomb bodies according to the invention systems is reduced.
  • porous PTFE polymer material can be compounded.
  • the honeycomb body according to the invention may have a made of a second plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material sealing element, which is parallel to the first and second end side of the honeycomb body extending away from the honeycomb body. This reduces the flow between the honeycomb body and the wall of the respective basin.
  • sealing elements are used in particular when the flow is to be concentrated on the channels of the honeycomb body.
  • a sealing element may also be helpful in the installation of the honeycomb body, for example, in which the honeycomb body is attached to the sealing element, for example by means of screws or hanging in a holding device, for example in a support bar on the pool walls.
  • the sealing element is designed for substantially fluid-tight sealing.
  • the sealing element is integrally connected to the honeycomb body. It is in particular formed integrally with the honeycomb body. This has the advantage that the best possible sealing can be realized.
  • the sealing element is preferably designed in several parts.
  • the sealing element can be designed so that it stabilizes the segments of the honeycomb body in the installed state in the reaction tank, in particular mixing tank and / or circulation tank, and / or circulation tank. This has the advantage that the segments of the honeycomb body are indeed held together, but a support for the installation situation in basins is unnecessary.
  • the, in particular multi-part, honeycomb body is fastened by means of a sealing element to a holder.
  • a further aspect of the invention relates, as already mentioned, to a method for operating a plant for biological water purification, which comprises a reaction basin.
  • the method comprises the following steps: - -
  • the honeycomb bodies at least partially immersed in the volume of the reaction tank;
  • honeycomb body according to the invention applies equally to the method according to the invention for operating a plant for biological water purification.
  • the bacteria may also be added to the water prior to introducing the water containing organic ingredients in the reaction tank.
  • the provision of oxygen-containing gas in the channels of the honeycomb bodies results in contact of the oxygen-containing gas with the bacteria, so that oxygen is available for the conversion of the organic constituents of the water in an aerobic metabolic process of the bacteria.
  • Gas permeability is typically measured by a permeate The rate of permeability in cm 3 compared to test gases per area in m 2 , test duration in days d and per pressure of the gas in bar. The permeation rate is measured in the case of a film with a defined film thickness in accordance with DIN 53380, Part 2.
  • the first plastic material of the honeycomb body in particular has a reduced gas permeability or permeation rate.
  • the permeation rate, measured on a film of 1 mm thickness, for this preferred variant of the first plastic material comprising a high performance polymer is for gaseous HCl, in particular about 440 cm 3 / (m 2 -d-bar) or less. If even lower gas permeability is desired, the permeation rate can be even halved with a film thicker than 1 mm, or even reduced by a factor of 7 or more even with an even thicker film of, for example, 6 mm.
  • the first plastic material according to another variant is selected from a PTFE polymer material without high-performance polymer and without fillers, a permeation rate with respect to Cl 2 , HCl or S0 2 of about 620 cm 3 / (m 2 -d- bar) or less, at Cl 2 or S0 2 in particular about 300 cm 3 / (m 2 -d-bar) or less, can be achieved.
  • the reaction tank is a mixing tank.
  • the channels of the honeycomb bodies function as flow channels.
  • the honeycomb bodies are arranged along a flow path such that the flow path extends through the flow channels of the honeycomb body.
  • the provided oxygen-containing gas and the water are, in particular homogeneously distributed, passed through the flow channels of the honeycomb body along the flow path.
  • a plurality of honeycomb bodies according to the invention are arranged in the mixing basin, with all honeycomb bodies having substantially the same or even identical shape.
  • the honeycomb bodies are optionally connected to one another in a material-locking manner. The integral connection takes place in particular by welding.
  • the honeycomb body are preferably held loosely with a predetermined orientation to each other in a holder.
  • flow channels are arranged in the flow path successively arranged honeycomb bodies in alignment with each other and adjacent to each other, such that in particular a continuous flow path extends through in the flow path successively arranged honeycomb body.
  • the holder can allow the simultaneous removal of several honeycomb body, for example, for cleaning, and thus facilitate.
  • the reaction tank is a circulation tank.
  • a first portion of the honeycomb body dips into the water within the circulation tank, and a second portion of the honeycomb body is exposed within and / or outside the circulation pool to the provided volume of an oxygen-containing gas.
  • the reaction of the organic ingredients in a metabolic process of the bacteria preferably takes place at portions of the reaction film which are exposed to the oxygen-containing gas.
  • oxygen is trapped in the reaction film and / or accumulates on the reaction film, such that oxygen is present in the reaction film, which dip into the water, of the oxygen-containing gas for an aerobic reaction.
  • oxygen dissolved in the water or oxygen introduced into the water can also be used in an aerobic metabolic process in submerged areas of the reaction film, so that organic components of the water can be converted into reaction products.
  • the reaction film preferably comprises bacteria and organic components of the water.
  • reaction film is formed in a start-up phase.
  • reaction film can be formed while the honeycomb body is rotating, the same conditions are averaged over time during the operating phase. Exposure to the immersion and the oxygen-containing gas exposure over the entire honeycomb body given.
  • the rotation of the honeycomb body is carried out continuously.
  • the honeycomb body is moved at a speed of about 0.1 rpm to about 5 rpm, preferably about 1 rpm to about 2 rpm, about an axis substantially parallel to the channels of the honeycomb body is rotated.
  • reaction tank in one variant the reaction tank is a mixing tank and in the other variant, the reaction tank is a Umicalzbecken be performed in two steps in a row, so that a two-step water purification takes place.
  • the water is typically passed from one tank to the other.
  • the separating basin comprises an inlet, a drain, a flow path extending in a flow path extending from the inlet to the drain along a flow direction, and at least one honeycomb body according to the invention arranged in the flow path, wherein the channels of the honeycomb body according to the invention function as flow channels.
  • the flow path extends through the flow channels of the honeycomb body.
  • honeycomb bodies according to the invention apply equally to the process according to the invention for separating sedimentable ingredients from fluids in a separating basin.
  • Sedimentable ingredients to be separated from the fluid include inorganic solids such as lime, sand and / or abrasive.
  • organic substances can be separated by sedimentation.
  • bacteria often with the addition of a flocculant and / or metabolic support, which increase metabolic process turnover and / or facilitate sedimentation, can be separated by sedimentation after the organic constituents of the water have been converted in an aerobic metabolic process. Depending on the structure of the plant, this can be realized in a step downstream of the conversion in a metabolic process or can also be carried out in a single step in a single basin.
  • the longitudinal direction of the flow channels is oriented at an angle of about 50 ° to about 60 ° to the direction of gravity and meet the sedimentable ingredients during sedimentation on the channel walls and optionally slide along the channel walls substantially against the flow direction.
  • the longitudinal direction of the flow channels is aligned at an angle of about 30 ° to about 40 ° to the first end face and at an angle of about 150 ° to about 140 ° to the second end face.
  • the fluid is passed through the flow channels of the honeycomb body while maintaining a Reynolds number of about 500 to about 2000, preferably about 1000 or less.
  • a plurality of honeycomb bodies according to the invention are arranged in the separating basin, with all the honeycomb bodies being arranged in the separating basin.
  • - - Sentient have the same shape.
  • the honeycomb bodies are optionally connected to one another in a material-locking manner. The integral connection takes place in particular by welding.
  • the honeycomb body are preferably held loosely with a predetermined orientation to each other in a holder.
  • flow channels of honeycomb bodies arranged one behind the other in the flow path are arranged in alignment with one another and adjoin one another such that, in particular, a continuous flow path runs through honeycomb bodies arranged one behind the other in the flow path.
  • the holder can allow the simultaneous removal of several honeycomb body, for example, for cleaning, and thus facilitate.
  • the process for separating sedimentable ingredients from fluids is a process for separating sedimentable ingredients in water and is performed following a biological water purification process.
  • auxiliaries in particular flocculants and / or metabolic support agents, are added to the water and / or fluid.
  • the sedimentation can be accelerated and / or a reaction in a metabolic process with an increased reaction conversion, for example by addition of a catalyst, are made possible.
  • the invention relates to a honeycomb body comprising first and second windings arranged essentially parallel to one another.
  • the honeycomb body comprises a honeycomb structure with a multiplicity of channels arranged parallel to one another, which adjoin one another via channel walls, wherein the honeycomb body is made of a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the invention relates to a honeycomb body according to the first embodiment, characterized in that the honeycomb body has channels with free cross-sectional areas, wherein the sum of the free cross-sectional areas about 70% to about 92%, especially about 75% to about 85% of the area of a front side of the honeycomb body is.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 or 2, characterized in that the individual channels of the honeycomb structure parallel to the end faces of the honeycomb body are formed with a polygonal, in particular rectangular, square, pentagonal or hexagonal cross-section.
  • the invention relates according to a fourth embodiment, a honeycomb body according to embodiment 3, characterized in that in the polygonal, in particular in the rectangular, square or hexagonal cross-section of the channels substantially parallel opposite channel walls of a flow channel a distance of about 8 mm to about 20 mm, preferably a distance of about 11 mm to about 17 mm, to each other and / or that the channel walls in a cross section parallel to the end faces of the honeycomb body with a height of about 15 mm or less, preferably from about 5 mm to about 11 mm, more preferably formed with a height of about 7 mm to about 10 mm.
  • the invention relates according to a fifth embodiment, a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 4, characterized in that the honeycomb body is formed in a cross section parallel to the first and second end faces substantially circular or rectangular.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 5, characterized in that the longitudinal direction of the extending from the first to the second end face of the honeycomb body channels at an angle of about 30 ° to about 40 ° to the first Face is aligned.
  • the invention relates according to a seventh embodiment, a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 6, characterized in that the honeycomb body is formed in several parts and comprises two or more segments, each extending from the first to the second end side of the honeycomb body and planar and optionally circular arc have trained side walls, wherein in the case that a segment has two planar side walls which meet in a corner region of the segment, these side walls are arranged at a right angle to each other.
  • the invention relates according to an eighth embodiment, a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 7, characterized in that the channel walls of the channels of the honeycomb body have a thickness of about 0.8 mm to about 2.1 mm.
  • the invention relates according to a ninth embodiment, a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 8, characterized in that the honeycomb body is produced in a sintering process, in particular in a press / sintering process.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 9, characterized in that the surfaces of the channel walls have a surface roughness R max of approx.
  • the invention relates according to an eleventh embodiment, a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 10, characterized in that the - -
  • PTFE polymer material contains virgin polytetrafluoroethylene (PTFE) at a level of about 80% by weight or more and optionally a high performance polymer other than PTFE at a level of about 20% by weight or less, preferably the virgin PTFE contains a Co Monomer content of approx.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the invention relates to a honeycomb body according to embodiment 11, characterized in that the virgin PTFE and possibly the high-performance polymer other than the PTFE for producing the honeycomb body in the raw state has an average particle size D 50 of about 10 ⁇ m to about 600 ⁇ m, preferably about 250 pm to about
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of the embodiments 1 to 12, characterized in that the first plastic material of the channel walls is a honeycomb body according to EN ISO 12086-
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 11, characterized in that the channel walls of the honeycomb body have a porosity and in particular comprise a porous PTFE material, that the porous PTFE polymer material comprising the first plastic material of the channel walls has a tensile strength of about 3.5 N / mm 2 to about 10 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2 and / or that the first plastic material of the channel walls has an elongation at break of about 40 measured according to EN ISO 12086-2 % to about 110%.
  • the invention relates to a honeycomb body according to embodiment 14, characterized in that the channel - - Walls of the honeycomb body have a mean pore size of about 1 pm to about 30 pm and / or are open-pored.
  • the invention relates to a honeycomb body according to embodiment 14 or 15, characterized in that the porous PTFE material for producing the honeycomb body in the raw state has an average particle size D 50 of about 75 ⁇ m to about 110 ⁇ m, preferably about 100 pm.
  • the invention relates to a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 16, characterized in that the first plastic material contains metallic and / or non-metallic fillers, the non-metallic fillers being in particular selected from polymers, in particular aromatic polyester, polyetheretherketone ( PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene sulfone (PPS0 2 ), polyimide (PI), as well as copolymers and derivatives thereof, colored pigments, thermal conductive pigments, borosilicate, glass bubbles, glass fibers and carbon fibers.
  • PEEK polyetheretherketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS0 2 polyphenylene sulfone
  • PI polyimide
  • the invention relates according to an eighteenth embodiment, a honeycomb body according to embodiment 17, characterized in that the metallic and / or non-metallic fillers have a particle size D 50 of about 100 pm or less and that preferably the non-metallic filler in a proportion of about 40 wt % or less, contained in the first plastic material of the honeycomb body.
  • the invention relates according to a nineteenth embodiment, a honeycomb body according to embodiment 17 or 18, characterized in that the fillers are introduced by means of compounding in the first plastic material, that preferably a non-free-flowing compound is prepared as granules and in particular that the granules have an average particle size of about 1 mm to about 3 mm. - -
  • the invention relates to the use of a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 19 in plants for water purification, preferably in reaction tanks, in particular mixing tanks and / or circulation tanks, and / or in installations for separating sedimentable ingredients of fluids, preferably in separating basins ,
  • the invention relates to the use of a honeycomb body according to one of embodiments 1 to 19 as a carrier body for a biological reaction medium, in particular in the form of a reaction film, and / or for providing sedimentation surfaces, in particular in plants for water purification, preferably in reaction tanks, in particular Mixing tank and / or circulating tank, and / or in plants for separating Sedimentiertransporten ingredients of fluids, preferably in separating tanks.
  • the invention relates to a method for operating a biological water purification plant which comprises a reaction tank, the method comprising the following steps:
  • honeycomb bodies Providing one or more honeycomb bodies according to any of embodiments 1 to 19, wherein the honeycomb bodies at least partially submerge in the volume of the reaction tank; Providing a volume of an oxygen-containing gas; Introducing organic-containing water into the reaction tank;
  • the invention relates to a method according to embodiment 22, characterized in that the reaction basin is a mixing basin, that the channels of the honeycomb bodies act as flow channels, that the honeycomb bodies are arranged along a flow path such that the flow path through the flow channels of the Honeycomb body extends, and that the provided oxygen-containing gas and the water, in particular homogeneously distributed, are passed through the flow channels of the honeycomb body along the flow path.
  • the invention relates according to a twenty-fourth embodiment, a method according to embodiment 23, characterized in that in the mixing basin a plurality of honeycomb bodies are arranged, wherein the honeycomb body having substantially the same shape, and that the honeycomb body are optionally materially connected to each other or that the honeycomb body loose with a predetermined orientation to each other are held in a holder.
  • the invention relates according to a twenty-fifth embodiment, a method according to embodiment 22, characterized in that the reaction tank is a Umicalzbecken that a first portion of the honeycomb body immersed in the water within the circulation tank and a second portion of the honeycomb body inside and / or outside of the circulation provided volume of an oxygen-containing gas, comprising the following steps:
  • the invention according to a twenty-sixth embodiment relates to a method according to embodiment 25, characterized in that the reaction film comprises bacteria and organic components of the water.
  • the invention relates according to a twenty-seventh embodiment of a method according to embodiment 25 or 26, characterized in that the rotation of the honeycomb body continuously, in particular at a speed of about 0.1 revolutions / min to about 5 revolutions / min about an axis, the is aligned substantially parallel to the channels of the honeycomb body is performed.
  • the invention relates to a method for separating sedimentable ingredients from fluids in a separation basin, the separation basin having an inlet, a drain, a flow path extending in a flow path from the inlet to the drain along a flow direction and at least one in the flow path
  • a honeycomb body according to any one of embodiments 1 to 19, wherein the channels of the honeycomb body function as flow channels, the flow path being through the flow channels of the honeycomb body, the method comprising the steps of:
  • the invention relates according to a twenty-ninth embodiment, a method according to embodiment 28, characterized in that the longitudinal direction of the flow channels is oriented at an angle of about 50 ° to about 60 ° to the direction of gravity and that meet the sedimentable ingredients during sedimentation on the channel walls and possibly along the channel walls substantially against the flow direction slide.
  • the invention relates according to a thirtieth embodiment, a method according to embodiment 28 or 29, characterized in that the fluid is passed through the flow channels of the honeycomb body while maintaining a Reynolds number of about 500 to about 2000.
  • the invention relates to a method according to one of embodiments 28 to 30, characterized in that a plurality of honeycomb bodies are arranged in the separating basin, wherein the honeycomb bodies have substantially the same shape, and that the honeycomb bodies are connected to one another, if necessary, or in that the Honeycomb body are held loosely with a predetermined orientation to each other in a holder.
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 28 to 31, characterized in that the method is a method for separating sedimentable ingredients in water and that it is carried out following a method according to one of claims 22 to 27 , - -
  • the invention relates to a method according to one of embodiments 22 to 32, characterized in that adjuvants, in particular flocculants and / or metabolic support agents, are added to the water and / or fluid.
  • adjuvants in particular flocculants and / or metabolic support agents
  • Fig. 2-2 a perspective view of an inventive
  • Honeycomb body according to another embodiment in a holder
  • Fig. 2-3 a schematic representation of a plant for biological water purification with a honeycomb body according to the invention
  • Fig. 2-4 a perspective view of another plant for biological water purification with a honeycomb body according to the invention
  • Fig. 2-5 a sectional view of a separating basin, equipped with a honeycomb body according to the invention
  • FIGS. 2-6 a sectional view of a further separating basin equipped with a honeycomb body according to the invention.
  • Fig. 2-7 a sectional view of a plant for water purification comprising two honeycomb body according to the invention in a different function.
  • FIG. 2-1A shows an embodiment of a honeycomb body 10 according to the invention, in particular for use in plants for water purification, preferably in reaction tanks, in particular mixing tanks and / or circulation tanks, and / or in plants for separating sedimentable ingredients of fluids, preferably in separating basins in a perspective View.
  • the honeycomb body 10 according to the invention is used in the abovementioned systems as a carrier body for a biological reaction medium, in particular in the form of a reaction film, and / or for the provision of sedimentation surfaces.
  • the honeycomb body 10 includes first and second substantially parallel end faces 12, 14.
  • the honeycomb body further comprises a honeycomb structure having a plurality of channels 20 arranged parallel to one another and functioning as flow channels in a plurality of embodiments.
  • a honeycomb structure having a plurality of channels 20 arranged parallel to one another and functioning as flow channels in a plurality of embodiments.
  • the following also speaks of flow channels.
  • the stated advantages and features also apply to - - Halls in total.
  • the flow channels 20 adjoin one another via channel walls 22.
  • the flow channels 20 extend from the first end face 12 to the second end face 14 and in this case have a longitudinal direction L, which is illustrated in the drawing by an arrow L.
  • the honeycomb body 10 is made of a first plastic material based on polytetrafluoroethylene (PTFE) polymer material.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the honeycomb body 10 is formed in a cross section parallel to the end faces 12, 14 rectangular, whereby it can be easily installed in existing systems with rectangular cross-section and can replace conventional components made of stainless steel or polypropylene (PP) with a rectangular cross-section completely or partially ,
  • the honeycomb body is parallelepiped-shaped.
  • the first plastic material has high chemical resistance, high corrosion resistance, high resistance to breakage, and a low tendency to swell, so that the honeycomb body retains its geometry and has a long service life, even when permanently in contact with water or reactive or corrosive contents of the water.
  • the honeycomb body 10 is preferably produced in a pressing / sintering process.
  • Figure 2-1B shows a side view of the honeycomb body 10 seen in the direction of the arrow IB shown in Figure 2-1A.
  • the longitudinal direction L of the flow - - mungskanäle 20 of the honeycomb body 10 is aligned at an angle ⁇ of about 35 ° to the first end face 12.
  • the longitudinal direction L of the flow channels 20 is aligned at an angle of approximately 145 ° to the second end face 14.
  • Figure 2-1C shows a plan view of the honeycomb body 10 shown in Figures 2-1A and 2-lB in the direction of the arrow marked IC in Figure 2-lB, in which the inclined orientation of the longitudinal direction of the flow channels 20 to the first and second end faces 12th , 14 becomes clear.
  • FIG 2-1D a cross-section perpendicular to the longitudinal direction L of the flow channels 20 of the honeycomb body 10 is shown along the line ID-ID in Figure 2-lB.
  • the flow channels 20 have a hexagonal cross section, and parallel, opposite channel walls 22 are formed at a distance a of about 14 mm, the channel walls 22 formed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flow channels 20 with a height h of about 8 mm are .
  • the flow channels 20 have a free cross-sectional area parallel to the end faces 12, 14.
  • the channel walls 22 are made in the present case with a thickness of about 1.2 mm.
  • the sum of the free cross-sectional areas of the flow channels 20 is preferably in a range of about 70% to about 92%, in particular about 75% to about 85% of the area of an end face 12, 14 of the honeycomb body 10. In the present case, the 83% of the area of the end faces 12, 14. Thus, a uniform flow of water and / or fluid can be achieved.
  • the PTFE polymer material of the first plastic material contains virgin PTFE at a level of about 80% by weight and a high performance polymer other than the PTFE at a level of about 20% by weight. - -
  • the virgin PTFE preferably comprises as modified PTFE a co-monomer content of about 1% by weight or less, more preferably about 0.1% by weight or less.
  • PPVE perfluoropropylvinylether
  • the honeycomb body 10 is preferably made of virginal, modified or porous processable PTFE, which optionally comprises fillers.
  • the honeycomb body 10 preferably has a specific surface area of approx.
  • the specific surface is approx.
  • the honeycomb body 10 has a specific gravity of approx.
  • the density of a virgin PTFE polymer material without fillers is preferably about 2.16 g / cm 3 , whereby a high permeation resistance of the first plastic material is given.
  • the surfaces of the channel walls 22 preferably have a surface roughness R max of less than 250 ⁇ m, which further minimizes the already low susceptibility to fouling.
  • the surface roughness R max is about 40 pm or less.
  • modified PTFE is used for producing the honeycomb body 10 in the raw state in agglomerated form having a mean particle size D 50 of 450 m.
  • the virgin and the modified PTFE for the production of the honeycomb body 10 in the raw state before - - Preferably used in agglomerated form.
  • the virgin or modified PTFE agglomerated with an average particle size D 50 of about 10 pm to about 650 ⁇ , more preferably from about 250 ⁇ to about 450 ⁇ used.
  • the channel walls 22 of the honeycomb body 10 have a porosity (not shown).
  • they comprise in particular a porous PTFE material.
  • presintered PTFE powder is used as the porous PTFE material that can be processed by a process.
  • the first plastic material of the channel walls 22 comprising the porous processable PTFE material in the described alternative embodiment preferably has a tensile strength of about 3.5 N / mm 2 to about 10 N / mm 2 measured according to EN ISO 12086-2.
  • the first plastic material of the channel walls 22 preferably has an elongation at break of approximately 40% to 110% measured according to EN ISO 12086-2.
  • the tear strength is about 4 N / mm 2 and the elongation at break is about 45%.
  • the porous processable PTFE material for producing the honeycomb body 10 in the raw state has an average particle size D 50 of about 75 pm to about 110 pm.
  • D 50 average particle size of about 100 pm.
  • the channel walls 22 of the honeycomb body 10 preferably have an average pore size of approximately 1 ⁇ m to approximately 30 ⁇ m in the alternative embodiment described above.
  • Channel walls 22 with a porosity have the advantage that on the one hand honeycomb body 10 can be manufactured with a lower weight compared to non-porous components with the same dimensions and on the other hand material is saved. - -
  • the channel walls 22 of the honeycomb body 10 are open-pored. This has the advantage that for certain applications in which an exchange of the medium to be treated with the surface of the channel walls 22 is important, an enlarged surface is provided.
  • the first plastic material has a permeation rate to HCl of about 440 cm 3 / (m 2 -d-bar) in the non-porous embodiment in a modified PTFE test piece with a film thickness of 1 mm. Compared to S0 2 and Cl 2 , the permeation rate over 24 hours, measured at a film thickness of 1 mm at about 190 cm 3 / (m 2 -d-bar) or about
  • the first plastic material of the honeycomb body 10 in the non-porous embodiment preferably has a tensile strength of about 30 N / mm 2 or less measured according to EN ISO 12086-2.
  • the first plastic material preferably has an elongation at break of about 350% or less, measured according to EN ISO 12086-2.
  • the honeycomb body 10 can withstand high mechanical stresses, and there is only a small amount of wear. So a robust handling of the honeycomb bodies, such as during installation or replacement and even a high-pressure cleaning are possible.
  • the first plastic material of the honeycomb body 10 contains metallic and / or non-metallic fillers.
  • the non-metallic fillers are in particular selected from polymers, in particular aromatic polyester, polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene sulfone (PPSO 2 ), polyimide (PI) and copolymers and derivatives thereof, color pigments. - th, dieitpigmenten, borosilicate, glass bubbles, glass fibers and carbon fibers.
  • Moldflon® (available from ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH) can be used as a high performance polymer in the first plastic material. Additionally or alternatively, Moldflon® may optionally be used as an adjuvant when welding several honeycomb bodies or honeycomb body segments.
  • the carbon fibers and / or glass fibers preferably have a mean fiber diameter of about 10 pm to about 18 pm.
  • the metallic and / or non-metallic fillers in particular have a particle size D 50 of about 100 ⁇ m or less.
  • the non-metallic filler is present in a proportion of about
  • glass fibers can be used as a filler having a mean fiber diameter of about 14 pm and a proportion of about 10 wt .-% in the first plastic material.
  • the fillers are preferably introduced into the first plastic material by means of compounding. Subsequently, the non-free-flowing compound is subjected to granulation.
  • the granules preferably have an average particle size of about 1 mm to about 3 mm.
  • fillers has the advantage that the properties of the honeycomb body 10 can be adapted to the respective requirements.
  • UV stabilizers which are necessary, for example, when using polypropylene, so that components are not damaged as a result of photooxidation in outdoor applications.
  • the honeycomb body 10 is formed in several parts (not shown) and comprises two or more segments.
  • a multi-part design is also conceivable when the honeycomb body is formed in a cross section parallel to the end faces substantially circular.
  • the segments each extend from the first end face 12 to the second end face 14 and have planar side walls.
  • these side walls meeting in a corner area are arranged at a right angle to one another.
  • planar side wall of the segment is not to be understood as a closed and smooth surface of the honeycomb body.
  • planar does not mean that the side wall can not comprise any projections and / or recesses.
  • Planar or partially cylindrical side walls are in the context of the invention also planar or cylindrical wall-shaped enveloping surfaces.
  • Figure 2-2 shows a perspective view of a honeycomb body 50 according to the invention, which is held loosely with a predetermined orientation to each other in a holder 70.
  • the honeycomb body 50 is formed like the honeycomb body 10 shown in FIGS. 2-1A to 2-1D in the non-porous embodiment.
  • honeycomb bodies shown here by way of example on the basis of a honeycomb body 50
  • a holder 70 This simplifies the installation or replacement of one or more honeycomb bodies according to the invention in separating basins and / or mixing basins.
  • the honeycomb body 50 has first and second end faces 52, 54 arranged substantially parallel to one another and a multiplicity of flow channels 60, which run parallel to one another and extend from the first end face 52 to the second end face 54, which have a longitudinal direction L.
  • the flow channels 60 adjoin one another via channel walls 62.
  • the honeycomb body 50 also has four side walls 63, 64, 65, 66, which are each arranged at a right angle to each other.
  • the bracket 70 comprises webs 72, 74, 76, 78, 80 and 82, 84, 86, 88, 90 connected to two frames 92, 94.
  • the frame 92 includes the lands 72, 74, 76, 78, 80, and the frame 94 includes the lands 82, 84, 86, 88, 90.
  • the two frames 92, 94 are aligned parallel to each other. Planes defined by the frames 92, 94 respectively extend parallel to the longitudinal direction L of the flow channels 60 of the honeycomb body 50.
  • the longitudinal direction L of the flow channels 60 is aligned at an angle of approximately 35 ° to the first end face 52.
  • the planes defined by the frames 92, 94 are also aligned with the first end face 52.
  • the frames or the planes defined by the frames are oriented perpendicular to the end faces.
  • the holder 70 can be equipped with other honeycomb bodies one above the other (not shown).
  • the two frames 92, 94 are connected by struts 96, 98, 100 which extend substantially completely over the surface of the first and second end faces 52, 54.
  • struts 96, 98, 100 which extend substantially completely over the surface of the first and second end faces 52, 54.
  • - - Stretch struts on which the second end face 54 of the honeycomb body 50 rests are not shown, interconnected and held at a distance.
  • This basket-like or cage-like structure of the holder 70 can be easily equipped from the direction of the side walls 63, 65 with other honeycomb bodies.
  • honeycomb bodies are preferably arranged such that their respective first and second end faces adjoin one another and the flow channels are arranged in alignment with one another.
  • a flow path can be defined by the flow channels of a plurality of honeycomb bodies.
  • Loose means in the context of the invention that the honeycomb body or segments of the honeycomb body are not materially connected to each other and / or with the holder.
  • honeycomb bodies can be fixed in the holder 70 after their placement, for example by the insertion of bolts between a plurality of honeycomb bodies (not shown).
  • multi-part formed honeycomb body comprising segments can be loosely held in the holder (not shown).
  • the holder 70 with the honeycomb bodies 50 loosely arranged therein can be conveniently installed in separating basins and / or mixing basins.
  • One of the ways to fix the holder 70 in each basin is that the holder is fixed, for example by means of bolts and / or strips.
  • the holder 70 can also be mounted differently in the basin, for example by being suspended in projections provided in the separating basin and / or mixing basin. - -
  • FIG. 2-3 shows a plant for biological water purification 150 in a perspective view.
  • the plant for biological water purification 150 comprises a reaction basin 152, which in the present case is designed as a mixing basin and is also referred to below as a mixing basin.
  • the system 150 further comprises in the present case an inlet 154, a drain 156 and an air supply 158.
  • the system 150 comprises a honeycomb body 160 according to the invention.
  • the honeycomb body 160 according to the invention comprises first and second end faces 162, 164 arranged substantially parallel to one another and a plurality of channels, which are arranged parallel to one another and extend from the first end side 162 to the second end side 164 act as flow channels 170 and adjoin each other via channel walls 172.
  • the system 150 is operated in the present case with a method according to the invention.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • the honeycomb body 160 at least partially immersed in the volume of the reaction tank 152 (here: mixing tank);
  • reaction tank 152 here: mixing tank
  • the water containing organic ingredients is introduced through the inlet 154.
  • the honeycomb body 160 is formed in a cross section parallel to the first and second end faces 162, 164 substantially circular, so that it easily into the mixing tank 152 with a circular Cross-section can be installed.
  • the flow channels 170 have a longitudinal direction L, which, unlike the honeycomb body 10 shown in FIGS. 2-1A to 2-1D, is formed at a substantially right angle to the first and second end faces 162, 164.
  • the honeycomb body 160 is formed like the honeycomb body 10 shown in connection with FIGS. 2-1A to 2-1D in the non-porous embodiment.
  • the provision of oxygen-containing gas is realized in the present system 150 by means of a supply of oxygen-containing gas (here: the air supply 158).
  • the air supply 158 is presently designed as a rotor whose rotary arms 181, 182, 183, 184 rotate about an axis perpendicular to the first and second end faces 162, 164.
  • This has the advantage that the supplied oxygen, for example via the supplied air, is distributed evenly in the mixing basin 152.
  • the oxygen is also distributed evenly over the flow channels 170, so that an optimized mixing of oxygen and bacteria can be achieved.
  • a uniform reaction of the organic constituents of the water in the aerobic metabolic process of the bacteria can be realized via essentially all flow channels 170 of the honeycomb body 160.
  • the mixing pool 152 includes an additional rotor 186, which may also ensure mixing of bacteria, oxygen, and orgainic ingredients of the water above the honeycomb body 160.
  • Embodiments are also conceivable in which the air supply 158 is stationary (not shown), and the oxygen-containing gas (here: air) is supplied to the water at certain points and thus provided. It is advantageous in this case if the stationarily supplied air is additionally distributed via a distributor over all flow channels of the honeycomb body.
  • air oxygen-containing gas
  • the honeycomb body 160 is arranged along a flow path such that the flow path extends through the flow channels 170 of the honeycomb body 160.
  • the provided oxygen-containing gas (here: air) and the water are, in particular homogeneously distributed, passed through the flow channels 170 of the honeycomb body 160 along the flow path.
  • a plurality of honeycomb bodies are arranged behind one another in the direction of flow in the mixing basin 152 (not shown).
  • the plurality of honeycomb bodies have substantially the same shape and, if appropriate, are connected to one another in a materially bonded manner.
  • the plurality of honeycomb bodies are loosely held with a predetermined orientation to each other in a holder (similar to that described in connection with Fig. 2-2).
  • the water is drained through the drain 156.
  • the system 150 is preferably operated continuously, such that water containing organic substances continuously through the inlet 154 - - Initially and continuously water, reaction products and bacteria are discharged through the drain 156.
  • system 150 is operated discontinuously in cycles, wherein organic ingredients containing water is introduced, the method described above is carried out and then all the water, reaction products and bacteria is discharged before another cycle begins in which again organic ingredients containing water is introduced into the mixing tank 152.
  • FIG 2-4 shows a plant for biological water purification 200, which can be operated with a variant of the method according to the invention.
  • the plant 200 comprises a reaction basin 202, which in the present case is designed as a circulation basin and is also referred to below as a circulation basin 202.
  • the plant 200 in the present case comprises an inlet 204 and a drain 206.
  • the water containing organic ingredients is introduced and discharged after a sufficient reaction of the organic ingredients via the drain 206.
  • the system for biological water purification 200 comprises a honeycomb body 210 according to the invention with first and second end faces 212, 214 arranged substantially parallel to one another and a multiplicity of channels 220 arranged parallel to one another and extending from the first end face 212 to the second end face 214.
  • the channels 220 adjoin one another via channel walls 222.
  • the channels 220 have a longitudinal direction that is perpendicular to the first and second end faces 212, 214.
  • the honeycomb body 210 has a cross-section parallel to the first and second honeycombs. - - th end faces 212, 214, which is formed substantially circular.
  • the honeycomb body 210 is formed like the honeycomb body 10 shown in Figs. 2-IA to 2-LD and in the non-porous embodiment described therein.
  • the method according to the invention comprises, like the process described in FIG. 2-3, the following steps:
  • honeycomb body 210 for example in the form of a rotor, wherein the honeycomb body 210 at least partially immersed in the volume of the reaction tank 202 (here: Umnachlzbecken);
  • reaction pool 202 here: circulation tank
  • a fill level FH of the water is shown by way of example, which preferably reaches the water after it has been introduced into the circulation basin 202.
  • the fill level FH may vary, but is typically less in the direction of gravity than the height at which the honeycomb body 210 would be completely covered by the water and would completely submerge in the water.
  • a first region 230 of the honeycomb body 210 dips into the water within the recirculation basin 202, and a second region 232 of the honeycomb body 210 is exposed within and / or outside the recirculation basin 202 to the provided volume of an oxygen-containing gas 208.
  • the method further comprises the following steps, which follow the previously described state in an operating phase:
  • FIG. 2-4 shows as previously mentioned a state before the operating phase described with the method steps.
  • the channels 220 of the honeycomb body 210 successively change along a rotation path from the first (submerged) region 230 to the second region 232, where the oxygen-containing gas has access to the channels 220, and back again.
  • the reaction film on the channel walls 222 comprises bacteria and organic components of the water.
  • the reaction of organic components of the water in an aerobic metabolism process of the bacteria in the reaction film is preferably - - performed the respective area of the honeycomb body 210, the oxygen-containing gas (here: air) is exposed.
  • the oxygen-containing gas here: air
  • the rotation of the honeycomb body is continuous, in particular at a speed of about 0.1 revolutions / min to about 5 revolutions / min, in particular about 1 rev / min to about 2 revolutions / min, about an axis which in the Aligned substantially parallel to the channels 220 of the honeycomb body 210 performed.
  • the honeycomb body 210 rotates at a speed of about 1 revolution / min.
  • the axis is oriented at an angle inclined to the longitudinal direction of the channels 220 in order to accelerate the emptying of the channels 220 of water or a substantially complete Allow emptying (not shown).
  • the honeycomb body 210 rotates about an axis defined by a shaft 234.
  • the circulation pool 202 includes bearings (not shown).
  • channels 220 in a region of the honeycomb body 210 are emptied after being immersed in the water, the water flows out of the channels 220 of the corresponding region, so that an increased surface area compared to conventional lamella packages or rotational bodies which only on their lateral surface through structures have enlarged surface, - - provided .
  • an enlarged surface compared to conventional rotational bodies is provided as a carrier body for a biological reaction medium, in the present case in the form of a reaction film.
  • the present system 200 is preferably operated intermittently in cycles.
  • water containing organic ingredients is introduced into the circulation tank 202 via the inlet 204, the above-described variant of the method is carried out and the water, the reaction products and the bacteria are discharged via the outlet 206 after the cycle time has elapsed, before being re-cycled in a further cycle organic ingredients containing water is introduced.
  • continuous operation may be advantageous.
  • Figure 2-5 shows a sectional view of a separation pool 250 which may be operated by the method of the invention for separating sedimentable ingredients from fluids.
  • a separation pool 250 which may be operated by the method of the invention for separating sedimentable ingredients from fluids.
  • it can be used as part of a multi-stage plant for water purification, which additionally comprises other purification steps, on the other hand, however, the illustrated separating basin 250 can also be used separately.
  • the separating basin 250 comprises an inlet 252, a drain 254, a flow path extending in a direction extending from the inlet 252 to the drain 254 along a flow direction, and a honeycomb body 260 according to the invention arranged in the flow path.
  • the honeycomb body 260 is preferably formed in the non-porous embodiment of the honeycomb body 10 described in FIGS. 2-1A to 2-1D. - -
  • the honeycomb body 260 comprises first and second end faces 262, 264 arranged substantially parallel to one another and a multiplicity of channels arranged parallel to one another and extending from the first end face 262 to the second end face 264, which act as flow channels 270 which adjoin one another via channel walls 272.
  • the flow path runs through the flow channels 270 of the honeycomb body 260.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • the longitudinal direction of the flow channels 270 is aligned at an angle of approximately 55 ° to the direction of gravity, which corresponds to an angle ⁇ of approximately 35 ° to the first end face 262.
  • the sedimentable ingredients preferably impinge on the channel walls 272 during sedimentation and optionally slide along the channel walls 272 substantially counter to the direction of flow.
  • the channel walls 272 of the honeycomb body 260 have anti-adhesive surface properties and a low surface energy, they have an optimized sliding behavior. For this reason, the sedimentable ingredients may optionally continuously slide on the channel walls 272 and a stick slip can be avoided.
  • the sliding behavior is improved in particular in comparison to other polymer materials, since the channel walls 272 of the honeycomb body 260 a - Have substantially equal static and dynamic sliding friction coefficients.
  • the sedimentation takes place in the direction of gravity.
  • the sedimentation takes place transversely to the flow direction.
  • the flow is generally lower in the channel cross section perpendicular to the longitudinal direction to the channel wall than in the center of a channel.
  • sedimentable ingredients Due to the angle of inclination of the longitudinal direction of the flow channels 270 to the direction of gravity, sedimentable ingredients must travel a shorter distance until they reach areas of lesser flow in the region of the channel walls 272 from areas of higher flow in the center of the channels than, for example, in embodiments such as lamella packages, in which frequently there is a smaller inclination angle of the channels 270 to the direction of gravity. As soon as the sedimentable ingredients have reached the channel walls 272, they can, if appropriate controlled by the optimized sliding properties of the first plastic material of the channel walls 272, slide off the channel walls 272 in a controlled manner substantially opposite to the flow direction.
  • the fluid while maintaining a Reynolds number of about 500 to about 2000, in particular about 1000 or less, through the flow channels - -
  • the Reynolds number for example about 1000, refers in each case to the entire channel cross section.
  • the separating basin 250 in particular by introducing a ramp 280, designed such that the sedimentable ingredients substantially independently slide to a sludge outlet 282 and can be disposed of by this.
  • honeycomb bodies are arranged in the separating basin 250 (not shown), wherein all honeycomb bodies have substantially the same shape.
  • the honeycomb bodies are preferably connected to one another in a material-locking manner, in particular by welding, or held loosely with a predetermined orientation relative to one another in a holder (as shown in FIG. 2-2).
  • a sealing element 276 extends parallel to the first and second end faces 262, 264, away from the first face 262 and towards the pelvic wall. Sealing elements can also facilitate the attachment of the honeycomb body 260.
  • another sealing element 277 extends away from the second end face 264 and towards the pelvic wall.
  • the method is a method of separating sedimentable ingredients in water. It may also be provided that the water is carried out for separating sedimentable ingredients in water following a method for operating a biological water purification plant. This is shown in more detail in Figure 2-7.
  • the separating basin 250 can be operated with the method according to the invention both continuously and discontinuously in cycles. - -
  • auxiliaries in particular flocculants, can be added to the water and / or fluid.
  • Figure 2-6 shows a sectional view of another separation basin 300 that may be used in plants for separating sedimentable ingredients from fluids.
  • the separation tank 300 is operated in the present case with the inventive method for separating Sedimentiertransporten ingredients of fluids.
  • the fluid from which the sedimentable ingredients are separated in the present case is water.
  • the separation basin 300 comprises an inlet 302, a drain 304 and a flow path extending from the inlet 302 to the drain 304 along a flow direction, the beginning of which is indicated here by arrows.
  • the separating basin 300 further comprises a honeycomb body 310 according to the invention, with first and second end faces 312, 314 arranged parallel to one another and a multiplicity of channels extending parallel to one another, extending from the first end face 312 to the second end face 314, which function as flow channels 320.
  • the flow channels 320 adjoin one another via channel walls 322.
  • the honeycomb body 310 is formed like the honeycomb body 10 shown in Figs. 2-IA to 2-LD, and preferably has the non-porous embodiment features described in connection with Figs. 2-IA to 2-ID.
  • the separating basin 300 in the present case has side walls 301, 303, which are aligned parallel to one another and parallel to the longitudinal direction of the flow channels 320 of the honeycomb body 310. This has the advantage that the volume of the separating basin 300 between the side walls 301, 303 can be equipped essentially completely with honeycomb bodies 310 according to the invention and the dead volume is minimized.
  • the flow path extends through the flow channels 320 of the honeycomb body 310. - -
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • a fluid here: water
  • the longitudinal direction of the flow channels 320 of the honeycomb body 310 is aligned at an angle of approximately 55 ° to the direction of gravity.
  • the sedimentable ingredients strike the channel walls 322 during sedimentation and optionally slide along the channel walls against the flow direction 322.
  • a plurality of honeycomb bodies are arranged one after the other in the separating basin 300 (not shown), wherein all the honeycomb bodies have substantially the same shape and, if appropriate, are connected to one another in a materially bonded manner.
  • the cohesive connection can be effected in particular by welding.
  • the honeycomb bodies are held loosely with a predetermined orientation one behind the other along the flow path in a holder (as shown in Figure 2-2).
  • the single honeycomb body 310 is formed in several parts (not shown) and comprises two or more segments, each extending from the first to the second end face 312, 314 of the honeycomb body 310 and have planar trained side walls, wherein in the case that a segment has two planar side walls which meet in a corner region of the segment, these side walls at a right angle to each other - - are arranged.
  • the training in segments allows the replacement of individual segments, without the entire honeycomb body must be replaced.
  • the inlet 302 is designed as a feed line, wherein an inlet end piece 306, through which the water is introduced into the separating basin 300, facing away from the honeycomb body 310, and in the direction of a funnel-shaped mud region 330 of the separating basin 300 points.
  • the water, after being introduced through the inlet end 306, is directed along the flow path from the second face 314 to the first face 312 of the honeycomb body 310 through the flow channels 320 and to the drain 304.
  • the sedimentation of sedimentable ingredients takes place mainly in the flow channels 320 of the honeycomb body 310.
  • the water is passed through the flow channels 320 of the honeycomb body 310 in particular while maintaining a Reynolds number of about 500 to about 2000, preferably about 1000 or less.
  • auxiliaries in particular flocculants, are added to the water.
  • the process shown in Figure 2-6 is preferably carried out following a process for operating a biological water purification plant.
  • the sedimentable ingredients leave the honeycomb body 310 at the second end face 314 and sediment in the direction of gravity in the mud region 330. Due to the funnel shape of the mud region 330, the sedimentable ingredients accumulate after sedimentation in the flow channels 320 of the honeycomb body 310 at the lowest point of the mud region 330 in the direction of gravity and are discharged via a sludge outlet 332.
  • FIG. 2-7 shows a sectional view of a water purification plant 350 comprising a circulation pool 352 and a separation pool 400.
  • the circulating tank 352 comprises an inlet 354, a drain 356 and an air supply 358 in the form of an air volume and a honeycomb body 360 according to the invention.
  • the honeycomb body 360 is formed like the honeycomb body 210 shown in FIGS. The system is operated by the method described in more detail in Figure 2-4.
  • the system is operated discontinuously in cycles.
  • the outlet 356 discharges into a connecting line 362, which leads from the circulating tank 352 to the separating tank 400 or its inlet 402.
  • the separating basin 400 comprises an inlet 402 into which the connecting line 362 opens in the present case, a drain 404, a flow path extending from the inlet 402 to the drain 404, and a honeycomb body 410 according to the invention arranged in the flow path, wherein the flow path through the flow channels 420 the honeycomb body 410 runs.
  • the method for separating sedimentable ingredients from fluids here: water
  • Figure 2-5 is performed in the separation tank 400.
  • the sedimentable ingredients are in the present case, mainly the bacteria and reaction products, which are formed by reacting organic ingredients with bacteria in an aerobic metabolism process (biological water purification).
  • the bacteria and reaction products preferably with added auxiliaries, in particular flocculants and / or metabolic support agents, sediment in the flow channels 420 of the honeycomb body 410 and are collected in a sludge collector 430 arranged below the honeycomb body 410 in the direction of gravity.
  • the collected bacteria can be added to the water in a next cycle in the reaction tank (here: Umlaufbecken 352) again.

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Abstract

Es wird ein Wabenkörper als Bauteil bereitgestellt, der eine geringe Bruchanfälligkeit, eine hohe Chemikalienbeständigkeit, eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine erhöhte Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen aufweist, wobei hierzu vorgesehen ist, dass der Wabenkörper erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten umfasst, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen umfasst, die über Kanalwände aneinander angrenzen, und wobei der Wabenkörper aus einem aus Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist. Der Wabenkörper ist insbesondere zur Verwendung in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen, in Verfahren zum Betreiben derselben und Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen vorgesehen. Der Wabenkörper ist ferner insbesondere zur Verwendung in Anlagen zur Wasserreinigung, Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, zur Verwendung als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, zur Bereitstellung von Sedimentationsflächen, in Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung und in Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden vorgesehen.

Description

Wabenkörper und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Hauptaspekt einen Wabenkörper, umfassend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen umfasst. Die Kanäle grenzen über Kanalwände aneinander an.
Die Erfindung betrifft des Weiteren gemäß einem zweiten Hauptaspekt die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen und in Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen. Die Kanäle der Wabenkörper werden im Zusammenhang mit dem zweiten Hauptaspekt der Erfindung auch Strömungskanäle genannt.
Ferner betrifft die Erfindung gemäß dem zweiten Hauptaspekt ein Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage, welche erfindungsgemäße Wabenkörper umfasst, ein Verfahren zum Betreiben einer Nachbereitungsanlage umfassend erfindungsgemäße Wabenkörper und ein Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen unter Verwendung von erfindungsgemäßen Wabenkörpern.
Nachverbrennungsanlagen bzw. Nachbereitungsanlagen werden genutzt, um beispielsweise Biogase, Abgase, Schwelgase, Pyrolysegase, Deponiegase, Schmauchgase aus keramischen Ofenprozessen und andere Gase, die einen Anteil an oxidierbaren Inhaltsstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffe und/ - - oder Schadstoffe, enthalten zu reinigen. Die beispielhaft aufgezählten Gase entstehen insbesondere im Rahmen von Produktionsprozessen.
Oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase können allein aus umwelttechnischen Gründen nicht einfach an die Umgebungsluft abgeleitet werden, sondern müssen in gesonderten, den Produktionsprozessen nachgeschalteten Prozessschritten von den oxidierbaren Inhaltsstoffen, beispielsweise von Lösemitteln, gereinigt werden. Diese Prozessschritte werden typischerweise als Nachverbrennung bzw. Nachbereitung durchgeführt. Derartige Gasströme, die oxidierbare Inhaltsstoffe enthalten, werden im Folgenden auch als Rohgasströme bezeichnet.
In Verfahren zum Betreiben von Nachverbrennungsanlagen und Nachbereitungsanlagen werden die oxidierbaren Inhaltsstoffe der Rohgasströme unter Bildung von Reingasströmen in einem eine Oxidation umfassenden Schritt oxi- diert.
Die Oxidation findet üblicherweise in einer Brennkammer statt. Die zur Oxidation nötige Wärme wird durch ein Heizelement erzeugt, das in Form eines insbesondere mit Brenngas, bevorzugt Methan-haltigem Erdgas, betriebenen Brenners oder eines elektrischen Heizelements ausgebildet sein kann.
Um ein energieeffizientes Betreiben der Anlage zu gewährleisten soll, die aufzubringende Leistung des Heizelements in Bezug auf Stromverbrauch oder einzusetzende Brenngasmenge minimiert werden.
Hierzu wird der Rohgasstrom typischerweise erwärmt, bevor er in die Brennkammer eingeleitet wird.
Eine weitere Möglichkeit, Brenngas bzw. Strom zu sparen, ist eine Aufkonzentration von Inhaltsstoffen im Rohgasstrom, so dass der Rohgasstrom eine höhere Beladung an Inhaltsstoffen aufweist. Hierfür wird der Nachverbrennungs- - - oder Nachbereitungsanlage typischerweise ein Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen vorgeschaltet.
Die DE 10 2009 007 725 AI gibt einleitend eine Übersicht über die unterschiedlichen Anlagen . Es werden thermisch oxidierende Anlagen mit regenerativer Vorwärmung eines Rohgasstroms (regenerative thermische Nachverbrennungsanlagen), thermisch oxidierende Anlagen mit rekuperativer Vorwärmung des Rohgasstroms (rekuperative thermische Nachverbrennungsanlagen) und katalytische Nachbereitungsanlagen beschrieben.
In katalytischen Nachbereitungsanlagen wird typischerweise die Oxidation von oxidierbaren Inhaltsstoffen durch ein Katalysatormaterial katalytisch beschleunigt, wodurch bei niedrigeren Temperaturen ein mit dem in thermischen Nachverbrennungsanlagen vergleichbarer Reaktionsumsatz der Oxidation oxidierba- rer Inhaltsstoffe erzielt werden kann.
Aus der DE 10 2013 224 212 AI ist ein Verfahren zum Betrieb einer Gasoxida- tionsanlage zur thermischen Behandlung eines mit oxidierbaren Bestandteilen belasteten Rohgasvolumenstroms bekannt.
Im Rahmen der Nachverbrennung bzw. Nachbereitung werden die Rohgasströme typischerweise erwärmt, so dass zu ihrer Oxidation nicht noch weitere Brennstoffe zugesetzt werden müssen und die Brenngasmenge oder der Stromverbrauch für das Heizelement, die eingesetzt werden müssen, um den Rohgasstrom auf eine für die Oxidation nötige Temperatur aufzuheizen, im Vergleich zu einer Oxidation von Inhaltsstoffen in nicht erwärmten Gasströmen reduziert werden können.
Für diese Erwärmung vor der Oxidation werden im Stand der Technik Wabenkörper aus keramischen Materialien oder Schüttgut aus keramischen Materialien, wie beispielsweise in der DE 10 2012 023 257 AI beschrieben, verwendet. Damit Wärme mit möglichst geringem Energieverlust vom über die Brennkammer erwärmten Wabenkörper auf den Rohgasstrom übertragen wird und - - letzterer so erwärmt wird, sollten die Wabenkörper eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Nachverbrennungsanlagen bzw. Nachbereitungsanlagen umfassen typischerweise Aufnahmekammern, in denen die Wabenkörper und gegebenenfalls das Schüttgut angeordnet sind.
Die Rohgasströme können, je nach vorgeschalteten Produktionsprozessen, Ammoniak, Ammoniumsulfat oder auch halogenierte Kohlenwasserstoffe enthalten. Bei der Oxidation von halogenierten Kohlenwasserstoffen entsteht sowohl Chlor als auch Chlorwasserstoff, und die Oxidationsprodukte können gegebenenfalls mit Ammoniak beispielsweise zu Ammoniumbisulfat oder Dioxi- nen reagieren. Diese Inhaltsstoffe oder deren Oxidationsprodukte können, insbesondere wenn sie sich ablagern, Korrosion an den Wabenkörpern oder an Wänden der Aufnahmekammer verursachen. Die Korrosion kann flächig auftreten oder punktuell als Lochfraß in korrosionsanfälligen Bauteilen auftreten.
In den Aufnahmekammern enthaltene Bauteile müssen demnach möglichst korrosions- und auch temperaturbeständig sein, so dass sie zum einen nicht von korrosiven Inhaltsstoffen des Rohgasstroms angegriffen werden und zum anderen den sich von der Brennkammer auf die Aufnahmekammer ausbreitenden Temperaturen standhalten können.
Darüber hinaus können sich neben korrosiven Inhaltsstoffen auch Silikat-haltige Verbindungen an den herkömmlichen Wabenkörpern aus keramischen Materialien ablagern, so dass herkömmliche Wabenkörper aus keramischen Materialien verstopfen und brechen. Daraus ergeben sich auch hohe Anforderungen bezüglich Bruchfestigkeit der Wabenkörper und eine möglichst geringe Tendenz der Strömungskanäle der Wabenkörper zu verstopfen.
Bei einem Stillstand der Nachverbrennungs- bzw. Nachbereitungsanlage während eines Austauschs von Wabenkörpern kann es zusätzlich zu einem Stillstand oder einem Stau in den vorgeschalteten Produktionsprozessen kommen, - - was neben Reparatur- und Materialkosten zusätzliche Kosten verursacht. Aus diesem Grund sollten die Wabenkörper eine möglichst hohe Lebensdauer aufweisen, so dass Reparaturen an Wabenkörpern bzw. deren Austausch erst nach möglichst langen Zeitintervallen durchgeführt werden müssen.
Außerdem sollten die Wabenkörper eine geringe Verschmutzungsanfälligkeit aufweisen und die Strömungskanäle sollten selten verstopfen, so dass die Wabenkörper nicht allzu häufig einer aufwändigen Reinigungsprozedur unterzogen werden müssen. Sollte doch eine Reinigung nötig sein, sollten die Wabenkörper während der Reinigung einfach handhabbar und die Reinigung selbst mit möglichst geringem Aufwand möglich sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wabenkörper vorzuschlagen, der den oben beschriebenen Problemen Rechnung trägt und wirtschaftlich herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird im Rahmen des ersten Hauptaspekts erfindungsgemäß durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Wabenkörper aus einem auf einem Poly- tetrafluorethylen(PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoff mate- rial gefertigt ist, welches eine gute Temperaturbeständigkeit und eine hohe Chemikalienbeständigkeit aufweist, erfüllt der erfindungsgemäße Wabenkörper zum einen die hohen Anforderungen bezüglich der Temperaturbeständigkeit, zum anderen ist gleichfalls eine hohe Chemikalienbeständigkeit gegeben.
Oberflächen aus einem auf einem PTFE-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial weisen inhärent antiadhäsive Eigenschaften auf, wodurch Wabenkörper aus diesem Material weniger verschmutzungsanfällig und weniger anfällig für Verstopfungen durch Ablagerungen von Inhaltsstoffen aus dem Rohgasstrom sind als herkömmliche Wabenkörper aus keramischen Materialien. Darüber hinaus lassen sich die geringen Verschmutzungen und/oder Ablagerungen im Wesentlichen rückstandsfrei abreinigen. Der Ersatz der entspre- - - chenden Waben körper durch neue Wabenkörper wird typischerweise erst nach sehr langen Betriebsdauern notwendig.
Die erfindungsgemäßen Wabenkörper aus einem auf PTFE-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial weisen des Weiteren eine sehr geringe Bruchanfälligkeit auf, wodurch die Ausfallzeiten aufgrund des Austausches gebrochener Wabenkörper reduziert werden.
Es werden darüber hinaus Energieverluste minimiert, die entstehen, wenn eine Anlage mit einem gebrochenen oder verstopften Wabenkörper aus keramischen Materialien weiter betrieben wird und Teile des Rohgasstroms nicht mehr zielgerichtet durch den Wabenkörper geführt werden können bzw. der Rohgasstrom durch Verstopfungen von Strömungskanälen im Vergleich zu einem Rohgasstrom, der durch einen nicht gebrochenen keramischen Wabenkörper geleitet wird, einen drastisch reduzierten Volumenstrom aufweist.
Besonders bevorzugte Wabenkörper für die oben genannten Verwendungen und Verfahren werden im Folgenden noch näher erläutert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in Nachverbrennungsanlagen für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, wobei die Nachverbrennungsanlagen insbesondere regenerative thermische Nachverbrennungsanlagen und rekuperative thermische Nachverbrennungsanlagen sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist auf die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in katalytischen Nachbereitungsanlagen gerichtet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage gemäß Anspruch 15, wobei die Nachverbrennungsanlage eine Rohgaszufuhr, eine Brennkammer und eine erste Aufnahmekammer mit Wabenkörpern umfasst. Die Brennkammer umfasst dabei ein Heizelement, einen Rohgaseinlass und einen Reingasauslass. Die Aufnahmekammer - - weist eine Aufstromseite und eine Abstromseite auf und definiert einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite. Die Aufnahmekammer steht aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr und abstromseitig mit dem Rohgas- einlass der Brennkammer in Fließverbindung.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Nachbereitungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase gemäß Anspruch 16, wobei die Nachbereitungsanlage eine Heizkammer und eine Katalysatoreinheit mit Wabenkörpern umfasst. Die Heizkammer weist ein Heizelement und einen Rohgaseinlass auf. Die Katalysatoreinheit umfasst eine Aufstromseite und eine Abstromseite mit einem Rohgasauslass.
Ist die Konzentration der oxidierbaren Inhaltsstoffe gering, muss im Verhältnis zu Rohgasströmen mit einer höheren Konzentration der oxidierbaren Inhaltsstoffe mehr Brenngas zugesetzt werden bzw. es wird mehr Strom verbraucht. In diesem Fall ist es energetisch vorteilhaft, wenn Rohgasströme mit niedrigen Konzentrationen zunächst aufkonzentriert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers in einem Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen, insbesondere in einem Verfahren zum Aufkonzentrieren von oxidierbaren Inhaltsstoffen in Gasen gemäß Anspruch 17.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen wird insbesondere zum Aufkonzentrieren von oxidierbaren Inhaltsstoffen in Rohgasströmen verwendet.
Soweit im Rahmen der Erfindung auf Gasströme, insbesondere Rohgasströme und/oder Reingasströme, abgestellt wird, sind diese als Normvolumenströme ermittelt, soweit nicht anders angegeben. Die Normbedingungen, gemäß DIN 1343 : 1990-01 definiert, für die Ermittlung der Normvolumenströme sind wie folgt: - -
Temperatur T=273, 15 K,
Druck p = l,01325 bar,
Luftdichte 1,2394 kg/m3,
Relative Luftfeuchtigkeit 0 %.
Gemäß der Formel (I) wird daraus der Normvolumenstrom, der in der Einheit m3 N/h angegeben ist, bestimmt.
Konzentrationen, die auf Normvolumenströme oder Normvolumina bezogen sind, werden in g/m3 N angegeben. Die Einheit m3 N entspricht dem Normvolumen.
Gasströme mit niedrigen Konzentrationen sind im Sinne der Erfindung Gasströme mit einer Konzentration der Inhaltsstoffe in einem Bereich von ca.
0,2 g/m3 N bis ca. 2 g/m3 N.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper weist vorzugsweise Strömungskanäle mit freien Querschnittsflächen auf, wobei die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 70 bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 bis ca. 85 % der Fläche einer Stirnseite des Wabenkörpers beträgt. Dies hat den Vorteil, dass zum einen eine gute Durchmischung des Rohgasstroms gewährleistet und zum anderen ein guter Kontakt zwischen erwärmtem Wabenkörper und dem Rohgasstrom ermöglicht werden kann, wodurch ein möglichst energieeffizientes Erwärmen des Rohgasstroms vor dem Einleiten in die Brennkammer realisiert werden kann.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Wabenkörper in einem Querschnitt parallel zu den ersten und zweiten Stirnseiten im Wesentlichen kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Wabenkörper problemlos an bereits bestehende Anlagengeometrien angepasst werden kann, - - ohne dass ein kompletter Umbau bereits bestehender Anlagen vorgenommen werden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wabenkörper mehrteilig ausgebildet. Er umfasst in dieser bevorzugten Ausführungsform zwei oder mehr Segmente, die sich von der ersten zur zweiten Stirnseite des Wabenkörpers erstrecken und planare und gegebenenfalls teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände aufweisen. Durch die Ausbildung des Wabenkörpers in Segmenten kann auch bei einem großen Querschnitt des Wabenkörpers parallel zu den Stirnseiten eine erleichterte Handhabung realisiert werden.
Im Falle, dass ein Segment zwei planare Seitenwände aufweist, die in den Eckbereichen aufeinander treffen, sind diese Seitenwände des Segments im rechten Winkel zueinander angeordnet. Der Einbau bzw. Austausch einzelner Segmente wird dadurch ermöglicht, während bei einem einteiligen Wabenkörper bei Verschleißerscheinungen oder ähnlichem der gesamte Wabenkörper ausgetauscht werden muss.
Im Sinne der Erfindung ist eine planare Seitenwand des Segments nicht als geschlossene und glatte Fläche des Wabenkörpers zu verstehen. Planar bedeutet im Sinne der Erfindung nicht, dass die Seitenwand keine Vor- und/oder Rücksprünge umfassen kann. Planar bzw. teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände sind im Sinne der Erfindung auch planare bzw. zylinderwandförmige Hüllflächen.
Vorzugsweise sind die einzelnen Strömungskanäle der Wabenstruktur im Querschnitt parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers gesehen polygonal, insbesondere rechteckig, beispielsweise quadratisch, pentagonal oder hexago- nal, ausgebildet. Mit einer derartigen Ausbildung der Strömungskanäle kann einerseits eine homogene Durchmischung des Rohgasstroms realisiert werden und andererseits ein ausreichend guter Kontakt durch eine hinreichend große Austauschfläche zwischen Rohgasstrom und Kanalwänden bereitgestellt werden. - -
Vorzugsweise weisen in dem polygonalen, insbesondere in dem rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt der Strömungskanäle im Wesentlichen parallele, einander gegenüber liegende Kanalwände eines Strömungskanals einen Abstand von ca. 8 bis ca. 20 mm, bevorzugt von ca. 11 bis ca. 17 mm, zueinander auf, so dass eine vergrößerte Wärmeaustauschfläche geschaffen wird . So sind der Kontakt zwischen Rohgasstrom und den Kanalwänden des Wabenkörpers sowie der Durchfluss bzw. die Durchflussgeschwindigkeit des Rohgasstroms in einem optimierten Gleichgewicht zueinander.
Die Kanalwände sind im Querschnitt parallel zu den Stirnseiten bevorzugt mit einer Höhe von 15 mm oder weniger, weiter bevorzugt von ca. 5 bis ca.
11 mm, insbesondere von ca. 7 bis ca. 10 mm, ausgebildet.
Vorzugsweise weisen die Kanalwände der Strömungskanäle der Wabenstruktur eine Dicke von ca. 0,8 bis ca. 2,1 mm auf.
Wabenkörper mit den zuvor beschriebenen Abmessungen sind optimiert im Hinblick auf Gewicht, Stabilität und Handhabbarkeit.
Das erste Kunststoffmaterial ist vorzugsweise durch eine Press-/Sinter-Technik verarbeitbar. Eine anschließende spanende Bearbeitung kann eine anwendungsspezifische Anpassung des Wabenkörpers, beispielsweise an bestehende Anlagen, ermöglichen und weist somit einen großen Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen Wabenkörpern aus keramischen Materialien auf, die - falls sie überhaupt verarbeitbar sind - zu durch die Verarbeitung hervorgerufene Bruchstellen bzw. Sprüngen im Material neigen.
Gegebenenfalls ist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers thermoplastisch verarbeitbar, was bei der Herstellung des Wabenkörpers von Vorteil ist.
Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,3 W/(m-K) oder mehr auf und/oder weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eine spezifische Wärmekapazität von ca. - -
0,9 J/(g-K) oder mehr auf. Dies hat den Vorteil, dass Wärme in der Brennkammer auf die gut wärmeleitfähigen Kanalwände der Wabenstruktur und von dem Wabenkörper an den Rohgasstrom abgegeben werden kann. Darüber hinaus können Bereiche, in denen eine höhere Temperatur vorherrscht - sogenannte Hot Spots, durch welche möglicherweise eine Voroxidation, von welcher sich Produkte an den Kanalwänden ablagern könnten, in der Aufnahmekammer stattfinden könnte - vermieden und eine ausreichend gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Aufnahmekammer realisiert werden.
Besonders bevorzugte erste Kunststoffmaterialien weisen über Füllstoffe optimierte Wärmeleitfähigkeiten auf. Beispielsweise lassen sich ca. 0,43 W/(m-K) bei einer spezifischen Wärmekapazität von 1,24 J/(g-K) erzielen, gemessen an einer Materialprobe mit einem Füllstoffgehalt von ca. 3 Gew.-% eines graphitbasierenden Füllstoffs C-THERM™ 002, Partikelgröße D50 ca. 38 pm (erhältlich von TimCal Graphite & Carbon). Diese Füllstoffe, über die die Wärmeleitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials optimiert werden kann, werden im Folgenden auch als Wärmeleitpigmente bezeichnet.
Vorzugsweise weist das PTFE-Polymermaterial eine Dichte von ca. 2,0 bis ca. 2,2 g/cm3 auf.
Insbesondere weist das erste Kunststoffmaterial eine Temperaturbeständigkeit von ca. 200 °C oder mehr, insbesondere ca. 250 °C oder mehr, auf. Kurzfristig weist das erste Kunststoffmaterial der erfindungsgemäßen Wabenkörper insbesondere eine Temperaturbeständigkeit von bis zu ca. 300 °C auf. Die erfindungsgemäßen Wabenkörper können so auch in Aufnahmekammern eingesetzt werden, in denen höhere Temperaturen von bis zu 300 °C von der Brennkammer auf die Aufnahmekammer übertragen werden.
Das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers weist vorzugsweise eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reissfestigkeit von ca. 10 bis ca. 30 N/mm2 auf. Dies hat den Vorteil, dass Wabenkörper mechanische Beanspruchungen aushalten ohne zu reißen. So kann eine verbesserte Handhabbarkeit beim - -
Einbau und Austausch erfindungsgemäßer Wabenkörper in Nachbereitungsbzw. Nachverbrennungsanlagen ermöglicht werden. Darüber hinaus können Transportschäden verringert werden.
Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers gemäß Prüfnorm EN ISO 12086-2 eine Reißdehnung von ca. 220 bis ca. 350 % auf. Dies ist, ähnlich wie die verbesserte Reißfestigkeit, für die Handhabbarkeit während des Einbaus, Austauschs und Transports der erfindungsgemäßen Wabenkörper von Vorteil.
Die verbesserten mechanischen Eigenschaften des ersten Kunststoffmaterials tragen insbesondere dazu bei, dass erfindungsgemäße Wabenkörper in dieser bevorzugten Ausführungsform hohe Lasten tragen können und dabei nur eine geringe Durchbiegung zeigen.
Beispielsweise zeigen Wabenkörper bei einer Flächenlast von 1,2 Tonnen und einer Temperaturbelastung von 230 °C während 8 Stunden nur eine Durchbiegung von ca. 6 mm.
Es ist für manche Ausführungsformen von Bedeutung, dass Wabenkörper eine möglichst geringe Gasdurchlässigkeit gegenüber Rohgasströmen, die reaktive, insbesondere korrosive, Inhaltsstoffe enthalten, aufweisen. Gasdurchlässigkeit wird typischerweise anhand einer Permeationsrate der Durchlässigkeit in cm3 gegenüber Testgasen pro Fläche in m2, Versuchsdauer in Tagen d und pro Druck des Gases in bar angegeben. Die Permeationsrate wird bei einer Folie mit definierter Folienstärke gemäß DIN 53380, Teil 2, gemessen.
Die Zusammensetzung des ersten Kunststoffmaterials kann an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
In einer bevorzugten Variante des ersten Kunststoffmaterials ohne Füllstoffe, bei der das PTFE-Polymermaterial ein Hochleistungspolymer umfasst, weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers insbesondere eine verminderte - -
Gasdurchlässigkeit oder Permeationsrate auf. Die Permeationsrate, gemessen an einer Folie mit einer Stärke von 1 mm, für diese bevorzugte Variante des ersten Kunststoffmaterials, umfassend ein Hochleistungspolymer, ist für gasförmiges HCl insbesondere ca. 440 cm3/(m2-d-bar) oder weniger. Falls eine noch geringere Gasdurchlässigkeit erwünscht sein sollte, kann die Permeationsrate mit einer nur um 1 mm dickeren Folie sogar halbiert werden oder mit einer noch dickeren Folie von z. B. 6 mm sogar um einen Faktor 7 oder mehr reduziert werden.
Aber auch im Falle, dass das erste Kunststoffmaterial gemäß einer weiteren Variante aus einem PTFE-Polymermaterial ohne Hochleistungspolymer und ohne Füllstoffe ausgewählt wird, kann eine Permeationsrate gegenüber Cl2, HCl oder S02 von ca. 620 cm3/(m2-d-bar) oder weniger, bei Cl2 oder S02 insbesondere ca. 300 cm3/(m2-d-bar) oder weniger, erzielt werden.
Wie eingangs erwähnt, kommt es beim Durchleiten des Rohgasstroms durch die Aufnahmekammer häufig zu Ablagerungen an der Oberfläche der Kanalwände des Wabenkörpers, wodurch Verschleiß oder Verstopfung der Strömungskanäle beschleunigt werden können. Insbesondere kann eine Oberflächenstruktur mit einer hohen Rauigkeit eine erhöhte Verschmutzungsanfälligkeit aufweisen.
Vorzugsweise weisen deshalb die Oberflächen der Kanalwände der erfindungsgemäßen Wabenkörper eine Oberflächenrauigkeit Rmax von ca. 250 pm oder weniger auf. So kann die Verschmutzungsanfälligkeit der Kanalwände des Wabenkörpers und auch die Anfälligkeit für Verstopfungen der Strömungskanäle verringert werden. Die Oberflächenrauigkeit Rmax wird nach DIN EN ISO 4288 als Rz lmax bestimmt.
In einer bevorzugten Variante enthält das PTFE-Polymermaterial virginales Po- lytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% oder mehr und gegebenenfalls ein von dem PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-% oder weniger. - -
Das virginale PTFE weist dabei bevorzugt einen Co-Monomeranteil von ca. 1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger, auf. Das virginale PTFE mit einem Co-Monomeranteil wird im Folgenden auch als virginales, modifiziertes PTFE bezeichnet.
Als Hochleistungspolymer eignet sich beispielsweise Perfluorpropylvinylether (PPVE).
Weiter bevorzugt weist das virginale PTFE und gegebenenfalls das von dem PTFE verschiedene Hochleistungspolymer im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 250 bis ca. 450 pm, auf. Die mittlere Partikelgröße D50 bezieht sich jeweils auf den mittleren Durchmesser der Partikel.
Ein geeignetes virginales, nicht agglomeriertes PTFE ist beispielsweise Inoflon 640 (Hersteller: Gujarat Fluorochemicals Limited) mit einer Primärpartikelgröße D50 von ca. 25 pm. In dem PTFE-Polymermaterial lassen sich beispielsweise Füllstoffe im Rahmen einer Compoundierung homogen verteilen. Anschließend wird das nicht rieselfähige Compound einer Granulierung zur Herstellung agglomerierter Partikel unterworfen. Die dabei erzielte Partikelgröße D50 der Agglomerate kann beispielsweise im Bereich von ca. 0,5 mm bis ca. 3 mm liegen. Die erzeugten Agglomerate weisen eine geringe Schüttdichte auf. Vorzugsweise weisen die Agglomerate eine gemäß DIN EN ISO 60 ermittelte Schüttdichte von ca. 650 g/l oder weniger auf. Dies hat den Vorteil, dass die Wabenkörper ein geringeres Gewicht aufweisen, und daraus resultierend die Belastung von Anlagen, in die erfindungsgemäße Wabenkörper mit geringerem Gewicht eingebaut sind, reduziert wird .
Die zuvor beschriebene bevorzugte Variante des ersten Kunststoffmaterials kann insbesondere ohne Schweißzusatz verschweißt werden. Dies erleichtert die Verarbeitbarkeit. - -
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porosität auf und sind insbesondere aus einem porös verarbeitbaren PTFE-Material hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass zum einen das Gewicht des Wabenkörpers reduziert, zum anderen die Austauschfläche zwischen Rohgasstrom und Kanalwänden des Wabenkörpers vergrößert werden kann.
Die Gasdurchlässigkeit für Wabenkörper mit porösen Kanalwänden ist im Vergleich zu nicht-porösen Wabenkörpern erhöht.
In dieser bevorzugten Ausführungsform weist das erste Kunststoffmaterial auch veränderte Materialeigenschaften auf:
Das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial enthaltende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände weist insbesondere eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 bis ca. 7 N/mm2 auf und/oder eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 bis ca. 80 %.
Das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial enthaltende erste Kunststoffmaterial weist in dieser bevorzugten Ausführungsform insbesondere eine gemäß EN ISO 12088 gemessene Dichte von ca. 1,1 bis ca. 1,6 g/cm3 auf.
Vorzugsweise weist das porös verarbeitbare PTFE-Polymermaterial zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 75 bis ca. 110 pm, auf.
Als porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial wird vorzugsweise ein vorgesintertes PTFE-Pulver verwendet.
Die Kanalwände des Wabenkörpers weisen in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Wabenkörpers mit porösen Kanalwänden eine Porengröße von ca. 1 bis ca. 30 pm auf. - -
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Kanalwände des Wabenkörpers offenporig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine vergrößerte Austauschfläche, an der eine chemische oder physikalische Reaktion, beispielsweise in einer Katalysatoreinheit, einer Nachbereitungsanlage oder in einem Wabenkörper, der zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen verwendet wird, zur Verfügung steht.
Um die Eigenschaften des ersten Kunststoffmaterials an die jeweiligen Anforderungen bzgl. der Inhaltsstoffe des Rohgasstroms anzupassen, kann das erste Kunststoffmaterial bevorzugt nichtmetallische Füllstoffe enthalten, wobei die nichtmetallischen Füllstoffe insbesondere ausgewählt sind aus PEEK, Graphit, Kohle, Russ, Bornitrid, Aluminiumsilikat, Oxidkeramiken, insbesondere aus Aluminiumoxid oder Mischoxiden, beispielsweise aus Titanoxid und Molybdänsulfiden, und Siliziumkarbid .
In der bevorzugten Variante, in der das erste Kunststoffmaterial nichtmetallische Füllstoffe enthält, kann insbesondere die Formstabilität sowie die Abrieb- und Verschleißfestigkeit des Wabenkörpers verbessert werden.
Beispielsweise enthält in einer bevorzugten Ausführungsform das erste Kunststoffmaterial eines Wabenkörpers mit porösen Kanalwänden zusätzlich Füllstoffe, die die Formstabilität verbessern.
Darüber hinaus lassen sich mit den Füllstoffen die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit optimieren. Besonders bevorzugt sind nichtmetallische Füllstoffe auf Kohlenstoffbasis, insbesondere auf Graphit-, Kohle- oder Russbasis, die auch als Wärmeleitpigmente bezeichnet werden.
Im Hinblick auf die bevorzugte Auswahl der Partikelgröße des Polymermaterials wird die Partikelgröße D50 der Füllstoffe im Hinblick auf die anzustrebende gleichmäßige Verteilung im Kunststoffmaterial ca. 0,4 bis ca. 300 pm, bevorzugt ca. 2 bis ca. 150 pm, betragen. - -
Insbesondere weisen die nichtmetallischen Füllstoffe eine Partikel große D50 des jeweiligen Füllstoffes von vorzugsweise ca. 100 μηι oder weniger auf.
Füllstoffe sind insbesondere mit einem Anteil von ca. 40 Gew.-% oder weniger in dem ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers enthalten.
Vorzugsweise lässt sich der Füllstoff im Rahmen einer Compoundierung (Herstellung eines kornförmigen Granulats) der Füllstoffe und des virginalen oder virginalen, modifizierten PTFE homogen in dem ersten Kunststoffmaterial verteilen. Anschließend wird das nicht rieselfähige Compound insbesondere einer Granulierung zur Herstellung agglomerierter Partikel unterworfen. Die dabei erzielte mittlere Partikelgröße D50 der Agglomerate beträgt bevorzugt ca. 1 bis ca. 3 mm.
Auch das porös verarbeitbare PTFE-Polymermaterial ist vorzugsweise com- poundierfähig .
Typischerweise werden die erfindungsgemäßen Wabenkörper in den oben genannten Anlagen in Aufnahmekammern eingebaut, deren Wände die Wabenkörper umgeben.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Wabenkörper ein aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf Basis von Polytetrafluorethylen(PTFE)-Polymerma- terial gefertigtes Dichtelement auf, welches sich parallel zur ersten bzw. zweiten Stirnseite des Wabenkörpers vom Wabenkörper weg erstreckt. Das Dichtelement verringert den Durchfluss zwischen Wabenkörper und Wand der Aufnahmekammer, so dass die Wand mit möglichst wenig korrosiven Inhaltsstoffen in Kontakt kommt oder im Bereich der Aufnahmekammerwand geringe Durchflussraten des die korrosiven Inhaltsstoffe enthaltenden Rohgasstroms herrschen. - -
Es reicht teilweise aus, wenn durch das Dichtelement der Durchfluss zwischen Wabenkörper und Wand der Aufnahmekammer verringert wird, insbesondere aber wird das Dichtelement zum fluiddichten Abdichten ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Dichtelement stoffschlüssig mit dem Wabenkörper verbunden. Es ist insbesondere einstückig mit dem Wabenkörper ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine möglichst gute Abdichtung realisiert werden kann.
In einer Ausführungsform, in der der Wabenkörper mehrteilig ausgebildet ist, ist auch das Dichtelement bevorzugt mehrteilig ausgebildet.
Gegebenenfalls kann das Dichtelement so konzipiert werden, dass es die Segmente des Wabenkörpers in eingebautem Zustand in der Aufnahmekammer stabilisiert. Dies hat den Vorteil, dass die Segmente des Wabenkörpers zwar zusammengehalten sind, jedoch ein Spannring oder eine Halterung für die Einbausituation in Aufnahmekammern überflüssig wird .
Wie eingangs bereits erwähnt, betrifft die Erfindung des Weiteren die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen und Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen.
Die Erfindung betrifft, wie eingangs schon erwähnt, darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage, welche eine Rohgaszufuhr, eine Brennkammer und eine erste Aufnahmekammer umfasst. Die Brennkammer umfasst ein Heizelement, einen Rohgaseinlass und einen Reingasauslass.
Das Heizelement der Brennkammer ist insbesondere in Form eines Brenners, der mit Brenngas wie z. B. Methan-haltigem Erdgas gespeist wird, ausgebildet. Es kann jedoch beispielsweise auch als elektrisches Heizelement ausgebildet sein. - -
Die Aufnahmekammer der Nachverbrennungsanlage weist eine Aufstromseite und eine Abstromseite auf und definiert einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage betrifft zunächst einen Rohgasbetrieb der ersten Aufnahmekammer. Typischerweise ist die Abstromseite der ersten Aufnahmekammer die zur Brennkammer hin weisende Seite, im Folgenden auch Brennerseite genannt.
Die erste Aufnahmekammer steht aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr und abstromseitig mit dem Rohgaseinlass der Brennkammer in Fließverbindung. In der ersten Aufnahmekammer sind ein oder mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper angeordnet, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite der ersten Aufnahmekammer durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper verläuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Nachverbrennungsanlage umfasst die folgenden Schritte:
Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr zur Aufnahmeseite der ersten Aufnahmekammer;
Durchleiten des Rohgasstroms entlang des Strömungsweges durch die erste Aufnahmekammer und die in der ersten Aufnahmekammer angeordneten Wabenkörper;
Erwärmen des Rohgasstroms während des Durchleitens durch die Wabenkörper;
Weiterleiten des erwärmten Rohgasstroms von der Abstromseite der ersten Aufnahmekammer in den Rohgaseinlass der Brennkammer;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Brennkammer unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass der Brennkammer. - -
Dadurch, dass der Rohgasstrom beim Durchleiten durch die erste Aufnahmekammer und die darin angeordneten Wabenkörper erwärmt wird, muss weniger Energie in Form von Brenngas bzw. Strom in der Brennkammer aufgewendet werden, um den Rohgasstrom und die in dem Rohgasstrom enthaltenen oxidierbaren Inhaltsstoffe auf eine zur Oxidation notwendige Temperatur aufzuheizen. So kann Energie gespart werden.
Darüber hinaus gelten die oben genannten Vorteile für erfindungsgemäße Wabenkörper in erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben von Nachverbrennungsanlagen, die solche Wabenkörper enthalten, gleichermaßen.
Vorzugsweise umfasst die Nachverbrennungsanlage ferner eine zweite Aufnahmekammer, welche eine Aufstromseite und eine Abstromseite umfasst. Die Aufstromseite der zweiten Aufnahmekammer steht mit der Brennkammer in Fließverbindung . Der Reingasstrom wird insbesondere nach dem Abführen durch den Reingasauslass der Brennkammer abstromseitig in die zweite Aufnahmekammer ein- und durch die zweite Aufnahmekammer und deren Wabenkörper durchgeleitet. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage mit einer ersten und einer zweiten Aufnahmekammer zyklisch betrieben werden kann, wobei nach einem definierten Zeitintervall ein Umschalten des Strömungsweges vorgenommen wird.
Das Umschalten wird vorzugsweise über Stellelemente geregelt, die je nach Zyklus einen Strömungsweg des Rohgasstroms durch eine Rohgasleitung zur ersten oder zweiten Aufnahmekammer freigeben oder sperren und einen Strömungsweg des Reingasstroms durch eine Reingasleitung zur jeweils anderen Aufnahmekammer freigeben oder sperren. Die Stellelemente sind bevorzugt pneumatisch betriebene Luftklappen.
In einem ersten Zyklus, in dem die erste Aufnahmekammer im Rohgasbetrieb und die zweite Aufnahmekammer im Reingasbetrieb betrieben wird, gibt jeweils ein Stellelement den Strömungsweg des Rohgasstroms durch die Rohgasleitung zur ersten Aufnahmekammer frei, und sperrt den Strömungsweg - - des Reingasstroms von der ersten Aufnahmekammer weg durch die Reingasleitung . Jeweils ein Stellelement sperrt den Strömungsweg des Rohgasstroms durch die Rohgasleitung zur zweiten Aufnahmekammer und gibt den Strömungsweg des Reingasstroms durch die Reingasleitung von der zweiten Aufnahmekammer weg frei.
Die Rohgasleitung und die Reingasleitung sind vorzugsweise jeweils auf einer von der Brennkammer weg weisenden Seite der ersten und zweiten Aufnahmekammer ausgebildeten Verrohrungsseite angeordnet.
Im Rohgasbetrieb ist die Aufstromseite als Verrohrungsseite ausgebildet.
Im Reingasbetrieb ist die Aufstromseite als Brennerseite zur Brennkammer hin ausgebildet.
Die Abstromseite ist im Reingasbetrieb als von der Brennkammer weg weisende Verrohrungsseite ausgebildet.
Nach dem Umschalten wird in einem zweiten Zyklus die erste Aufnahmekammer im Reingasbetrieb, die zweite Aufnahmekammer im Rohgasbetrieb betrieben. In dem zweiten Zyklus sind die Aufstromseite und die Abstromseite in der ersten Aufnahmekammer und die Aufstromseite und die Abstromseite in der zweiten Aufnahmekammer jeweils vertauscht. Brennerseite und Verrohrungsseite der ersten und zweiten Aufnahmekammer bleiben unabhängig von Rohgas- und Reingasbetrieb unverändert.
Im Rahmen der Erfindung sind auch mehr als zwei Aufnahmekammern denkbar. Beispielsweise kann eine dritte Aufnahmekammer in dem beschriebenen ersten Zyklus in einem Spülgasbetrieb betrieben werden. In den verschiedenen Zyklen wird dann jeweils eine andere Aufnahmekammer im Rohgasbetrieb, eine Aufnahmekammer im Reingasbetreib und eine Aufnahmekammer im Spülgasbetrieb betrieben. - -
Es ist dabei besonders energieeffizient, wenn diejenige Aufnahmekammer, die in einem Zyklus im Rohgasbetrieb betrieben wurde, im darauffolgenden Zyklus im Spülgasbetrieb betrieben wird. So kann sie von eventuellen Rückständen von Inhaltsstoffen des Rohgasstroms gereinigt werden.
Es ist ferner energieeffizient, wenn diejenige Aufnahmekammer, die in einem Zyklus im Reingasbetrieb betrieben wurde und dessen erfindungsgemäße Wabenkörper vom Reingasstrom erwärmt wurden, im darauffolgenden Zyklus im Rohgasbetrieb betrieben wird . Dies hat den Vorteil, dass weniger Energie aufgewendet werden muss, um die erfindungsgemäßen Wabenkörper zu erwärmen.
Weiter ist es energieeffizient, wenn diejenige Aufnahmekammer, die in einem Zyklus im Spülgasbetrieb betrieben wurde, im darauffolgenden Zyklus im Reingasbetrieb betrieben wird . Somit wird der Reingasstrom nicht mit Rückständen von Inhaltsstoffen aus dem Rohgasstrom verunreinigt.
Im Rahmen der Erfindung können die Aufnahmekammern in verschiedenen Behältern angeordnet werden. Sie können aber auch in einem gemeinsamen Behälter angeordnet und durch Trennwände in dem gemeinsamen Behälter voneinander getrennt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Reingasstrom nach dem Abführen durch den Reingasauslass erwärmt. Die zweite Aufnahmekammer ist in dieser bevorzugten Ausführungsform als Wärmespeichereinheit ausgebildet. Der Reingasstrom gibt, während er durch die Wärmespeichereinheit durchgeleitet wird, Wärme an die Wärmespeichereinheit ab. Die Wärmespeichereinheit nimmt die Wärme auf und gibt diese zeitlich versetzt an den Rohgasstrom ab, derart, dass der Rohgasstrom vor der Zufuhr zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer vorgewärmt wird . Am einfachsten lässt sich diese bevorzugte Ausführungsform mit einem sogenannten Rotationswärmetauscher als Wärmespeichereinheit realisieren. - -
Vorzugsweise weist der Rohgasstrom bei der Zufuhr zu der Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer eine Temperatur von ca. 20 bis ca. 30 °C und/oder der Reingasstrom beim Abführen durch den Reingasauslass der Brennkammer eine Temperatur von ca. 70 °C oder mehr auf.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer Nachbereitungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, insbesondere für lösemittelhaltige Abluft. Die Nachbereitungsanlage umfasst eine Heizkammer und eine Katalysatoreinheit, wobei die Heizkammer ein Heizelement und einen Rohgaseinlass aufweist.
Das Heizelement kann wiederum als Brenner, der mit Brenngas gespeist wird, z. B. mit Methan-haltigem Erdgas, oder als elektrisches Heizelement ausgebildet sein. Die Katalysatoreinheit umfasst eine Aufstromseite, eine Abstromseite mit einem Reingasauslass sowie ein oder mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper. Die Katalysatoreinheit definiert einen Strömungsweg vom Rohgaseinlass bis zum Reingasauslass.
Die Wabenkörper weisen dabei ein Katalysatormaterial auf. Die Katalysatoreinheit steht aufstromseitig mit der Heizkammer in Fließverbindung . Der Strömungsweg verläuft von der Aufstromseite zur Abstromseite entlang der Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Anlage umfasst die folgenden Schritte:
Zufuhr eines Rohgasstroms zum Rohgaseinlass der Heizkammer;
Einleiten des Rohgasstroms in die Heizkammer;
Erwärmen des Rohgasstroms in der Heizkammer;
Überführen des erwärmten Rohgasstroms aus der Heizkammer in die
Katalysatoreinheit;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Katalysatoreinheit unter Bildung eines Reingasstroms; und - -
Abführen des Reingasstroms durch den Reingasauslass der Katalysatoreinheit.
Dadurch, dass die Oxidation der oxidierbaren Inhaltsstoffe in der Katalysatoreinheit durchgeführt wird, kann die Oxidation bei im Vergleich zu Nachverbrennungsanlagen reduzierten Temperaturen stattfinden, wodurch Energie gespart werden kann.
Auch für dieses erfindungsgemäße Verfahren gelten die oben genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Wabenkörper gleichermaßen.
Vorzugsweise wird eine die Nachbereitungsanlage einer ersten Aufnahmekammer mit einer Aufstromseite und einer Abstromseite sowie mit einer oder mehreren erfindungsgemäßen Wabenkörpern betrieben. Die Aufstromseite ist dabei eine von der Heizkammer weg weisende, zum Reingasauslass der insbesondere als Reingasleitung ausgebildeten Reingasleitung hin weisende Verrohrungsseite. Die Abstromseite ist eine zur Brennkammer hin weisende Brennerseite.
Die erste Aufnahmekammer steht insbesondere abstromseitig mit dem Roh- gaseinlass der Heizkammer in Fließverbindung . Der Rohgasstrom wird in dieser bevorzugten Ausführungsform, bevor er in die Heizkammer eingeleitet wird, durch die erste Aufnahmekammer und deren Wabenkörper entlang der Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper durchgeleitet. Der Rohgasstrom wird in der ersten Aufnahmekammer vorgewärmt.
In Nachbereitungsanlagen wird die Oxidation typischerweise bei niedrigeren Temperaturen des Rohgasstroms durchgeführt als in Nachverbrennungsanlagen. Die Oxidation der oxidierbaren Inhaltsstoffe des Rohgasstroms findet in der Katalysatoreinheit unter Verwendung des Katalysatormaterials statt. Das Katalysatormaterial beschleunigt die Oxidationsreaktion typischerweise derart, dass bei niedrigerer Temperatur auf molekularer Ebene gleich viele oxidierbare - -
Inhaltsstoffe umgesetzt, also oxidiert, werden können wie in einer Nachverbrennungsanlage bei höheren Temperaturen.
Das Katalysatormaterial ist insbesondere in Form von Füllstoffen in das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eingebettet. Dies hat den Vorteil, dass eine homogene Verteilung des Katalysatormaterials gewährleistet und somit auch die Oxidation der oxidierbaren Inhaltsstoffe gleichmäßig durchgeführt werden kann.
Als Katalysatormaterial in Form von Füllstoffen eignen sich bevorzugt Oxidkeramiken, insbesondere Aluminiumoxide oder Mischoxide, beispielsweise aus Titanoxid und Molybdänsulfid, und Siliziumkarbid.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanalwände der in der Katalysatoreinheit angeordneten Wabenkörper eine Porosität auf und sind insbesondere offenporig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass zum einen im Vergleich zu nichtporösen Kanalwänden bei gleichen Abmessungen das Gewicht der Wabenkörper reduziert und zum anderen eine größere Austauschfläche zur Oxidation der oxidierbaren Inhaltsstoffe des Rohgasstroms bereitgestellt werden kann.
Die Anlage, die mit den erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, ist insbesondere eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage, eine reku- perative thermische Nachverbrennungsanlage, eine katalytische Nachbereitungsanlage oder eine Mischform daraus. In Anlagen dieser Art können die erfindungsgemäßen Wabenkörper besonders vorteilhaft genutzt werden.
In Anlagen, die mit den erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, sind gegebenenfalls die Segmente des Wabenkörpers lose in der ersten und/oder zweiten Aufnahmekammer und/oder Katalysatoreinheit angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Handhabung während eines Austausches einzelner Segmente erleichtert wird . - -
In Nachverbrennungsanlagen mit ausschließlich einer ersten und keiner zweiten Aufnahmekammer sind gegebenenfalls die Segmente des Wabenkörpers lose angeordnet.
In Nachverbrennungsanlagen mit einer ersten und einer zweiten Aufnahmekammer sind gegebenenfalls die Segmente sowohl in der ersten als auch in der zweiten Aufnahmekammer lose angeordnet. Es sind aber auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen gegebenenfalls die Segmente des Wabenkörpers der ersten Aufnahmekammer lose angeordnet sind, in der zweiten Aufnahmekammer aber beispielsweise mit Spannringen zusammengehalten werden, oder umgekehrt.
In Nachbereitungsanlagen mit einer Katalysatoreinheit sind gegebenenfalls die Segmente lose in der Katalysatoreinheit angeordnet. In Ausführungsformen, in denen die Nachbereitungsanlage eine Katalysatoreinheit und eine erste Aufnahmekammer umfasst, sind gegebenenfalls die Segmente der Wabenkörper bevorzugt sowohl in der Aufnahmekammer als auch in der Katalysatoreinheit lose angeordnet.
Es sind aber auch Ausführungsformen der Nachverbrennungsanlage oder Nachbereitungsanlage denkbar, in denen gegebenenfalls die Segmente des Wabenkörpers entweder in der ersten Aufnahmekammer oder in der Katalysatoreinheit lose angeordnet sind oder in beiden beispielsweise durch Spannringe gehalten werden.
Vorzugsweise umfasst die erste Aufnahmekammer der Nachverbrennungsanlage oder Nachbereitungsanlage zwei oder mehr Wabenkörper, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind . Optional wird ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen entlang des Strömungsweges zwischen den Wabenkörpern angeordnet.
In Ausführungsformen der Nachverbrennungsanlage mit einer ersten und einer zweiten Aufnahmekammer umfassen insbesondere die erste und die zweite - -
Aufnahmekammer zwei oder mehr Wabenkörper, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind . Optional wird ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den hintereinander angeordneten Wabenkörpern angeordnet.
Es sind Ausführungsformen der Nachverbrennungsanlage denkbar, die eine erste und eine zweite Aufnahmekammer umfassen, in der entweder nur die erste oder nur die zweite Aufnahmekammer zwei oder mehr Wabenkörper umfassen, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind und bei denen optional ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den Wabenkörpern angeordnet wird .
Ebenso gut können aber auch Ausführungsformen mit einer ersten und einer zweiten Aufnahmekammer der Nachverbrennungsanlage jeweils genau einen Wabenkörper pro Aufnahmekammer aufweisen.
Die Höhe der hintereinander angeordneten Wabenkörper beträgt insbesondere ca. 300 mm.
Vorzugsweise umfasst die Katalysatoreinheit der Nachverbrennungsanlage zwei oder mehr Wabenkörper, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind. Optional wird ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den hintereinander angeordneten Wabenkörpern entlang des Strömungsweges platziert.
In Ausführungsformen, in denen die Nachbereitungsanlage eine Katalysatoreinheit und eine erste Aufnahmekammer umfasst, umfassen bevorzugt sowohl die Katalysatoreinheit als auch die erste Aufnahmekammer zwei oder mehr Wabenkörper, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind. Optional werden Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen entlang des Strömungsweges zwischen den Wabenkörpern angeordnet. - -
Es sind aber auch Ausführungsformen der Nachbereitungsanlage denkbar, in denen nur die Katalysatoreinheit oder die erste Aufnahmekammer zwei oder mehr Wabenkörper umfasst, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind, wobei optional ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den zwei oder mehr im Strömungsweg hintereinander angeordneten Wabenkörpern angeordnet wird.
Der Einsatz von Sockelelementen hat den Vorteil, dass die Wabenkörper in einem Abstand zueinander angeordnet sind und darüber hinaus ein optimierter Gasaustausch zwischen dem Wabenkörper, der im Strömungsweg vor den Sockelelementen und dem Rohgasstrom und darüber hinaus ein optimierter Gasaustausch zwischen dem Wabenkörper, der im Strömungsweg hinter den Sockelelementen abgeordnet ist und dem Rohgasstrom, ermöglicht werden kann. Darüber hinaus kann vermieden werden, dass sich entlang des Strömungsweges ein Überdruck des Rohgasstroms aufbaut.
In einer weiteren Ausführungsform der Nachbereitungsanlage umfassen die erste Aufnahmekammer und die Katalysatoreinheit jeweils genau einen erfindungsgemäßen Wabenkörper.
Vorzugsweise sind die Wabenkörper in der ersten Aufnahmekammer der Nachverbrennungsanlage oder der Nachbereitungsanlage auf der von der Brennkammer weg weisenden Seite angeordnet. Die erste Aufnahmekammer wird insbesondere zusätzlich zu den Wabenkörpern an ihrer Abstromseite mit Wärmetauscherelementen, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt.
In Ausführungsformen der Nachverbrennungsanlage, die eine erste und eine zweite Aufnahmekammer umfassen, sind die Wabenkörper bevorzugt sowohl in der ersten als auch in der zweiten Aufnahmekammer auf der von der Brennkammer weg weisenden Seite angeordnet. Die erste und/oder die zweite Aufnahmekammer wird hierbei insbesondere zusätzlich zu den Wabenkörpern an ihrer Abstromseite mit Wärmetauscherelementen, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt. - -
Es sind aber auch Ausführungsformen der Nachverbrennungsanlage vorstellbar, in denen die Wabenkörper nur in der ersten oder nur in der zweiten Aufnahmekammer oder sogar in keiner der Aufnahmekammern auf der von der Brennkammer weg weisenden Seite angeordnet sind. In Ausführungsformen, in denen die erfindungsgemäßen Wabenkörper auf der von der Brennkammer weg weisenden Seite angeordnet sind, wird die erste und/oder zweite Aufnahmekammer insbesondere zusätzlich an ihrer/ihren Abstromseite(n) bzw. Bren- nerseite(n) mit Wärmetauscherelementen, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt.
Die Wärmetauscherelemente können dabei in Form von Wabenkörpern aus keramischen Materialien, aber auch in Form von Schüttungen von keramischen Füllkörpern ausgebildet sein. Durch zusätzliche Wärmetauscherelemente können die erfindungsgemäßen Wabenkörper vor direktem Hitzeeintrag aus der Brennkammer geschützt werden. So kann die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Wabenkörper verlängert werden.
Bevorzugt sind die Wabenkörper auf der von der Heizkammer der Nachbereitungsanlage weg weisenden Seite angeordnet.
In Ausführungsformen, in denen die Nachbereitungsanlage eine erste Aufnahmekammer und eine Katalysatoreinheit umfasst, sind die Wabenkörper bevorzugt sowohl in der ersten Aufnahmekammer als auch in der Katalysatoreinheit auf der von der Heizkammer weg weisenden Seite angeordnet. Insbesondere wird die erste Aufnahmekammer zusätzlich zu den Wabenkörpern an ihrer Ab- stromseite mit Wärmetauscherelementen, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt.
Vorzugsweise wird der Rohgasstrom mit einem Volumenstrom von ca. 2.000 bis ca. 10.000 m3/h durch die Wabenkörper der ersten Aufnahmekammer durchgeleitet und/oder der Reingasstrom mit einem Volumenstrom von ca. 3.000 m3/h oder mehr durch die Wabenkörper der zweiten Aufnahmekammer geleitet. - -
Vorzugsweise weist der Rohgasstrom vor der Oxidation einen Gehalt an oxi- dierbaren Inhaltsstoffen von ca. 250 ppm oder weniger und/oder der Reingasstrom nach dem Ableiten aus der Brennkammer und/oder aus der Katalysatoreinheit einen Gehalt an oxidierbaren Inhaltsstoffen von ca. 4 ppm oder weniger auf.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen unter Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper, insbesondere Lösemitteln in Gasen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Durchleiten eines ersten Gasstroms mit einer ersten Konzentration der Inhaltsstoffe durch einen ersten Bereich eines Wabenkörpers entlang eines ersten Strömungsweges, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen des Wabenkörpers definiert ist, wobei die Inhaltsstoffe des Gasstroms in Kontakt mit den Kanalwänden des Wabenkörpers gebracht werden;
Ablagern von Inhaltsstoffen des Gasstroms an den Kanalwänden des Wabenkörpers;
Durchleiten eines zweiten Gasstroms durch einen zweiten Bereich des Wabenkörpers entlang eines zweiten Strömungsweges, der parallel zu oder entgegen dem ersten Strömungsweg verläuft; und
Freisetzen der aufgenommenen Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms in den zweiten Gasstrom.
Die oben erwähnten Vorteile für die erfindungsgemäßen Wabenkörper gelten für das Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen unter Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper gleichermaßen .
Die Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms weisen einen stoffspezifischen Siedepunkt auf. Vorzugsweise weisen die Kanalwände des ersten Bereichs des Wabenkörpers eine Temperatur auf, die unterhalb des Siedepunktes der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms liegt. Insbesondere weist der erste Gasstrom - - beim Durchleiten durch den ersten Bereich des Wabenkörpers eine Temperatur von ca. 40 °C oder weniger auf. So wird der erste Gasstrom auf eine Temperatur gebracht, die unterhalb des Siedepunktes der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms liegt.
Vorzugsweise wird das Ablagern von Inhaltsstoffen des ersten Gasstroms durch die Kanalwände des Wabenkörpers in Form einer Adsorption von Inhaltsstoffen an den Kanalwänden der Wabenkörper durchgeführt.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einer Ablagerung von Inhaltsstoffen auch deren Kondensation an den Kanalwänden des Wabenkörpers zu verstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Wabenkörper nach der Adsorption der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms an den Kanalwänden um eine zentrale Achse, die parallel zu den Strömungskanälen des Wabenkörpers ausgerichtet ist, gedreht. Dies hat den Vorteil, dass der erste Gasstrom und der zweite Gasstrom an örtlich verschiedenen Bereichen durch den Wabenkörper geleitet werden können, so dass eine erste Leitung für den ersten Gasstrom und eine zweite Leitung für den zweiten Gasstrom verwendet werden kann. Ohne eine Rotation muss dieselbe Leitung verwendet werden, was eine zeitliche Verzögerung des Verfahrens zur Folge hat, während der die Leitung insbesondere gespült wird . Diese Verfahrensweise lässt sich jedoch auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisieren.
Vorzugsweise wird der zweite Gasstrom aufgeheizt, bevor er durch den zweiten Bereich des Wabenkörpers geleitet wird . Dies kann durch Abwärme aus Produktionsprozessen oder in einem speziellen Heizschritt durchgeführt werden.
Der zweite Bereich des Wabenkörpers ist bei einer Ausführungsform ohne Drehung des Wabenkörpers im Sinne der Erfindung als zeitlich zweiter Bereich des Wabenkörpers zu verstehen, derart, dass die Ablagerung, insbesondere Adsorption, der Inhaltsstoffe an einem ersten Bereich stattfindet, der dann zu - - einem zweiten Bereich des Wabenkörpers wird, sobald zeitlich versetzt der zweite Gasstrom hindurchgeleitet wird .
In einer Ausführungsform, in der der Wabenkörper nach der Ablagerung insbesondere Adsorption der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms gedreht wird, wird die Position des ersten Bereiches des Wabenkörpers im Rahmen der Drehung verändert, derart, dass der zweite Bereich des Wabenkörpers eine im Vergleich zur Position vor der Drehung (als es der erste Bereich war) veränderte Position aufweist.
In einer energieeffizienten bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Gasstrom insbesondere ein Reingasstrom.
Vorzugsweise werden der zweite Bereich des Wabenkörpers und die an dessen Kanalwänden abgelagerten, insbesondere adsorbierten, Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms während des Durchleitens des zweiten Gasstroms, der vorzugsweise aufgeheizt ist, von dem zweiten Gasstrom erwärmt.
Vorzugsweise findet das Freisetzen der abgelagerten, insbesondere adsorbierten, Inhaltsstoffe in Form einer Desorption der abgelagerten, insbesondere adsorbierten, Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms statt.
Vorzugsweise werden die desorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms von dem zweiten Gasstrom aufgenommen.
Vorzugsweise beträgt die erste Konzentration der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms vor dem Durchleiten durch den ersten Bereich des Wabenkörpers ca. 0,2 g/m3 N bis ca. 2 g/m3 N.
Besonders bevorzugt beträgt die erste Konzentration der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms vor dem Durchleiten durch den ersten Bereich des Wabenkörpers ca. 1 g/m3 N oder weniger. - -
Vorzugsweise weisen der erste Gasstrom vor dem Aufnehmen von Inhaltsstoffen durch die Kanalwände des Wabenkörpers und der zweite Gasstrom nach dem Freisetzen der aufgenommenen Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms ein Konzentrationsverhältnis der Inhaltsstoffe von ca. 1 : 20 oder mehr auf.
Vorzugsweise weisen der erste und/oder der zweite Gasstrom während des Verfahrens einen Normvolumenstrom von ca. 2.000 bis ca. 300.000 m3 N/h auf. Der Normvolumenstrom ist wie oben beschrieben ein auf Normbedingungen bezogener Betriebsvolumenstrom. Die oben aufgeführten Normbedingungen sind nach DIN 1343 : 1990-01 definiert. Da der Betriebsvolumenstrom sehr von den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängt, sorgt der Normvolumenstrom für eine verbesserte Vergleichbarkeit der Werte.
Insbesondere betrifft die Erfindung gemäß dem ersten und zweiten Hauptaspekt die folgenden Ausführungsformen :
Der Übersichtlichkeit halber werden im Folgenden Produkte, Verwendungen und Verfahren als "Ausführungsform" bezeichnet.
Die Erfindung betrifft gemäß einer ersten Ausführungsform einen Wabenkörper, umfassend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen umfasst, die über Kanalwände aneinander angrenzen und wobei der Wabenkörper aus einem auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Wabenkörper gemäß der ersten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper Strömungskanäle mit freien Querschnittsflächen aufweist, wobei die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 70 bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 bis ca. 85 % der Oberfläche einer Stirnseite des Wabenkörpers beträgt. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer dritten Ausführungsform einen Wabenkörper nach der ersten oder zweiten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Strömungskanäle der Wabenstruktur parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers gesehen mit einem polygonalen, insbesondere rechteckigen, quadratischen, pentagonalen oder hexagonalen Querschnitt ausgebildet sind .
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierten Ausführungsform einen Wabenkörper nach der dritten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass in dem polygonalen, insbesondere in dem rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt der Strömungskanäle im Wesentlichen parallel einander gegenüberliegende Kanalwände eines Strömungskanals einen Abstand von ca. 8 bis ca. 20 mm, bevorzugt einen Abstand von ca. 11 bis ca. 17 mm, zueinander aufweisen und/oder dass die Kanalwände in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers mit einer Höhe von ca. 15 mm oder weniger, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 11 mm, weiter bevorzugt mit einer Höhe von ca. 7 bis ca. 10 mm ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünften Ausführungsform einen Wabenkörper gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,3 W/(m- K) oder mehr aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine spezifische Wärmekapazität von ca. 0,9 J/(g - K) oder mehr aufweist.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform ist ein Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5 ausgestaltet, wobei das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine Temperaturbeständigkeit von ca. 200 °C oder mehr, insbesondere ca. 250 °C oder mehr, bevorzugt kurzfristig bis zu 300 °C, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - - das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 10 bis ca. 30 N/mm2 aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 160 % bis ca. 350 % aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kanalwände eine Oberflächenrauigkeit Rmax von ca.
250 pm oder weniger aufweisen.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das PTFE-Polymermaterial virginales Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% oder mehr und gegebenenfalls ein von PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-% oder weniger enthält, wobei bevorzugt das virginale PTFE einen Co-Monomeranteil von ca. 1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zehnten Ausführungsform einen Wabenkörper gemäß der neunten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass das virginale PTFE und gegebenenfalls das von dem PTFE verschiedene Hochleistungspolymer zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 250 pm bis ca. 450 pm, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer elften Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porosität aufweisen und insbesondere aus einem porös verarbeitbaren PTFE-Material hergestellt sind, dass das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial enthaltende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 bis ca. 7 N/mm2 aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der - -
Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 bis ca. 80 % aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zwölften Ausführungsform einen Wabenkörper nach der elften Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porengröße von ca. 1 bis ca. 30 pm aufweisen und/oder offenporig ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreizehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach der elften oder zwölften Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass das porös verarbeitbare PTFE-Material zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 75 pm bis ca. 110 pm, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial nichtmetallische Füllstoffe enthält, wobei die nichtmetallischen Füllstoffe insbesondere ausgewählt sind aus PEEK, Graphit, Kohle, Bornitrid, Aluminiumsilikat, Oxidkeramiken, insbesondere aus Aluminiumoxid oder Mischoxide, beispielsweise aus Titanoxid und Molybdänsulfid, und Siliziumkarbid .
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünftzehnten Ausführungsform die Verwendung eines Wabenkörpers nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 in einer Nachverbrennungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, wobei die Nachverbrennungsanlage insbesondere eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage, eine rekuperative thermische Nachverbrennungsanlage ist und/oder in einer Nachbereitungsanlage, wobei die Nachbereitungsanlage insbesondere eine katalytische Nachbereitungsanlage ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechzehnten Ausführungsform die Verwendung eines Wabenkörpers nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 in ei- - - nem Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen, insbesondere in einem Verfahren zum Aufkonzentrieren von Lösemitteln in Gasen .
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebzehnten Ausführungsform ein Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage, welche eine Rohgaszufuhr, eine Brennkammer und eine erste Aufnahmekammer umfasst, wobei die Brennkammer ein Heizelement, einen Rohgaseinlass und einen Reingasauslass umfasst, wobei die erste Aufnahmekammer eine Aufstromseite und eine Abstrom- seite aufweist und einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstrom- seite definiert, wobei die erste Aufnahmekammer aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr und abstromseitig mit dem Rohgaseinlass der Brennkammer in Fließverbindung steht, wobei in der ersten Aufnahmekammer ein oder mehrere Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 angeordnet sind, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite der Aufnahmekammer durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper verläuft, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer;
Durchleiten des Rohgasstroms entlang des Strömungsweges durch die erste Aufnahmekammer und die in der ersten Aufnahmekammer angeordneten Wabenkörper;
Erwärmen des Rohgasstroms während des Durchleitens durch die Wabenkörper;
Weiterleiten des erwärmten Rohgasstroms von der Abstromseite der ersten Aufnahmekammer in den Rohgaseinlass der Brennkammer;
Oxidation von oxidierbaren Inhaltsstoffen des Rohgasstroms in der Brennkammer unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass der Brennkammer. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer achtzehnten Ausführungsform ein Verfahren nach der siebzehnten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachverbrennungsanlage ferner eine zweite Aufnahmekammer umfasst, dass die zweite Aufnahmekammer eine Aufstromseite und eine Abstromseite umfasst, dass die Aufstromseite der zweiten Aufnahmekammer mit der Brennkammer in Fließverbindung steht und dass der erwärmte Reingasstrom nach dem Abführen durch den Reingasauslass der Brennkammer aufstromseitig in die zweite Aufnahmekammer eingeleitet und durch die zweite Aufnahmekammer und deren Wabenkörper durchgeleitet wird .
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunzehnten Ausführungsform ein Verfahren nach der achtzehnten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass der Reingasstrom nach dem Abführen durch den Reingasauslass erwärmt wird, dass die zweite Aufnahmekammer als Wärmespeichereinheit ausgebildet ist und dass der Reingasstrom während er durch die Wärmespeichereinheit geleitet wird, Wärme an die Wärmespeichereinheit abgibt, die Wärmespeichereinheit die Wärme aufnimmt und zeitlich versetzt an den Rohgasstrom abgibt, derart dass der Rohgasstrom vor der Zufuhr zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer vorgewärmt wird .
Die Erfindung betrifft gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgasstrom bei der Zufuhr zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer eine Temperatur von ca. 20 °C bis ca. 30 °C und/ oder dass der Reingasstrom beim Abführen durch den Reingasauslass der Brennkammer eine Temperatur von ca. 70 °C oder mehr aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren zum Betreiben einer Nachbereitungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, wobei die Nachbereitungsanlage eine Heizkammer und eine Katalysatoreinheit umfasst, wobei die Heizkammer ein Heizelement und einen Rohgaseinlass aufweist, wobei die Katalysatoreinheit eine Aufstromseite, eine Abstromseite mit einem Reingasauslass sowie einen oder - - mehrere Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 umfasst, wobei die Katalysatoreinheit einen Strömungsweg vom Rohgaseinlass bis zum Reingasauslass definiert, wobei die Wabenkörper ein Katalysatormaterial aufweisen, wobei die Katalysatoreinheit aufstromseitig mit der Heizkammer in Fließverbindung steht, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite entlang der Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper verläuft und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Zufuhr eines Rohgasstroms zum Rohgaseinlass der Heizkammer;
Einleiten des Rohgasstroms in die Heizkammer;
Erwärmen des Rohgasstroms in der Heizkammer;
Überführen des erwärmten Rohgasstroms aus der Heizkammer in die Katalysatoreinheit;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Katalysatoreinheit unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des Reingasstroms durch den Reingasauslass der Katalysatoreinheit.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach der einundzwanzigsten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbereitungsanlage eine erste Aufnahmekammer mit einer Aufstromseite und einer Abstromseite sowie mit einem oder mehreren Wabenkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst, dass die erste Aufnahmekammer abstromseitig mit dem Rohgaseinlass der Heizkammer in Fließverbindung steht, dass der Rohgasstrom bevor er in die Heizkammer eingeleitet wird durch die erste Aufnahmekammer und deren Wabenkörper entlang der Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper durchgeleitet wird und dass der Rohgasstrom in der ersten Aufnahmekammer vorgewärmt wird .
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatormaterial in Form von Füllstoffen in das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eingebettet ist. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage, eine rekuperative thermische Nachverbrennungsanlage, eine katalytische Nachbereitungsanlage oder eine Mischform daraus ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünfundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass gegebenenfalls die Segmente des Wabenkörpers lose in der ersten und/oder zweiten Aufnahmekammer und/oder Katalysatoreinheit angeordnet sind .
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechsundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Aufnahmekammer und/oder die Katalysatoreinheit zwei oder mehr Wabenkörper umfasst, die in dem Strömungsweg hintereinander angeordnet sind, wobei optional ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den Wabenkörpern angeordnet wird .
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebenundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenkörper in der ersten und/oder zweiten Aufnahmekammer und/oder in der Katalysatoreinheit auf der von der Brennkammer bzw. Heizkammer weg weisenden Seite angeordnet und dass die erste und/oder zweite Aufnahmekammer insbesondere zusätzlich zu dem/den Wabenkörper/n an ihrer Abstromseite mit Wärmetauscherelementen, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt wird.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achtundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgasstrom mit einem Volumenstrom von ca. 2.000 bis ca. 10.000 m3/h durch die Wabenkörper der ersten Aufnahmekammer und/oder - - der Katalysatoreinheit durchgeleitet wird und/oder der Reingasstrom mit einem Volumenstrom von ca. 3.000 m3/h oder mehr durch die Wabenkörper der zweiten Aufnahmekammer durchgeleitet wird.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgasstrom vor der Oxidation einen Gehalt an oxidierbaren Inhaltsstoffen von ca. 250 ppm oder weniger und/oder dass der Reingasstrom nach dem Ableiten aus der Brennkammer und/oder aus der Katalysatoreinheit einen Gehalt an oxidierbaren Inhaltsstoffen von ca. 4 ppm oder weniger aufweist.
Die Erfindung gemäß einer dreißigsten Ausführungsform ein Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen unter Verwendung von Wabenkörpern nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14, insbesondere von oxidierbaren Inhaltsstoffen in Gasen, umfassend folgende Verfahrensschritte:
Durchleiten eines ersten Gasstroms mit einer ersten Konzentration der Inhaltsstoffe durch einen ersten Bereich eines Wabenkörpers entlang eines ersten Strömungsweges, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen des Wabenkörpers definiert ist, wobei die Inhaltsstoffe des Gasstroms in Kontakt mit den Kanalwänden des Wabenkörpers gebracht werden;
Ablagern von Inhaltsstoffen des Gasstroms an den Kanalwänden des Wabenkörpers;
Durchleiten eines zweiten Gasstroms durch einen zweiten Bereich des Wabenkörpers entlang eines zweiten Strömungsweges, der parallel zu oder entgegen dem ersten Strömungsweg verläuft; und
Freisetzen der aufgenommenen Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms in den zweiten Gasstrom. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer einunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhaltsstoffe einen Siedepunkt aufweisen, dass die Kanalwände des ersten Bereichs des Wabenkörpers eine Temperatur aufweisen, die unterhalb des Siedepunkts der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms liegt, und dass der erste Gasstrom beim Durchleiten durch den ersten Bereich des Wabenkörpers insbesondere eine Temperatur ca. 40 °C oder weniger aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zweiunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablagern von Inhaltsstoffen des ersten Gasstroms an den Kanalwänden des Wabenkörpers in Form einer Adsorption von Inhaltsstoffen an den Kanalwänden der Wabenkörper stattfindet.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreiunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper nach der Adsorption der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms an den Kanalwänden um eine zentrale Achse, die parallel zu den Strömungskanälen des Wabenkörpers ausgerichtet ist, gedreht wird .
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasstrom aufgeheizt wird, bevor er entlang des zweiten Strömungsweges durch den zweiten Bereich des Wabenkörpers geleitet wird und dass der zweite Gasstrom insbesondere ein Reingasstrom ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünfunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich des Wabenkörpers und die an dessen Kanalwänden adsorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms während des Durchleitens des zweiten Gasstroms von dem zweiten Gasstrom erwärmt werden. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechsunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Freisetzen der abgelagerten und/oder adsorbierten Inhaltsstoffe in Form einer Desorption der abgelagerten und/oder adsorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms stattfindet.
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebenunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 36, dadurch gekennzeichnet, dass die desor- bierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms von dem zweiten Gasstrom aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achtunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsform 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Konzentration der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms vor dem Durchleiten durch den ersten Bereich des Waben körpers ca. 0,2 g/m3 N bis ca. ca. 2 g/m3 N, beträgt.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neununddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Gasstrom während des Verfahrens einen Normvolumenstrom von ca. 2.000 bis ca. 300.000 m3 N/h, bevorzugt ca.
20.000 m3 N/h, aufweist/aufweisen, dass insbesondere die erste Konzentration der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 1 g/m3 N oder weniger beträgt und dass der erste Gasstrom vor dem Aufnehmen von Inhaltsstoffen durch die Kanalwände des Wabenkörpers und der zweite Gasstrom nach dem Freisetzen von Inhaltsstoffen und deren Absorption ein Konzentrationsverhältnis der Inhaltsstoffe von bevorzugt 1 : 20, aufweisen.
Diese und weitere Vorteile des ersten und zweiten Hauptaspekts der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen : - -
Figur 1-1 : eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers;
Figur 1-2A: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers;
Figur 1-2B: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers;
Figur 1-3A: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers;
Figur 1-3B: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers;
Figur 1-4: eine Schnittansicht einer Aufnahmekammer mit zwei erfindungsgemäßen Wabenkörpern;
Figur 1-5 : eine weitere Schnittansicht einer Aufnahmekammer mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper;
Figur 1-6: eine Nachverbrennungsanlage mit einer mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper bestückten Aufnahmekammer;
Figur 1-7 : eine katalytische Nachbereitungsanlage mit einer mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper bestückten Aufnahmekammer;
Figuren 1-8A
bis 1-8C: eine weitere Nachverbrennungsanlage mit drei Aufnahmekammern, die jeweils mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper bestückt sind, in verschiedenen Zyklen; - -
Figur 1-9 : einen erfindungsgemäßen Wabenkörper in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen.
Figur 1-1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 10 insbesondere zur Verwendung in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase und in Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen in einer perspektivischen Ansicht. Der Wabenkörper 10 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 12, 14. Der Wabenkörper 10 umfasst eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen 20, die über Kanalwände 22 aneinander angrenzen.
Der Wabenkörper 10 ist aus einem auf Polytetrafluorethylen(PTFE)-Polymer- material basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt. Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper 10 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 12, 14 kreisförmig ausgebildet, wodurch er problemlos in bestehende Anlagen mit rundem Querschnitt eingebaut werden und so herkömmliche Wabenkörper aus keramischen Materialien mit rundem Querschnitt ganz oder teilweise ersetzen kann.
Das erste Kunststoffmaterial weist eine hohe Chemikalienbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, so dass der Wabenkörper 10 auch bei Kontakt mit Rohgasströmen mit korrosiven oder reaktiven oxidierbaren Inhaltsstoffen eine lange Lebensdauer aufweist.
Darüber hinaus kann die Bruchanfälligkeit im Vergleich zu Wabenkörpern aus keramischen Materialien fast vollständig vermieden werden.
Im vorliegenden Fall sind die Strömungskanäle 20 parallel zu den Stirnseiten 12, 14 in einem hexagonalen Querschnitt ausgebildet und parallele, gegenüber liegende Kanalwände 22 sind in einem Abstand a von ca. 14 mm ausgebildet, - - wobei die Kanalwände 22 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 12, 14 des Wabenkörpers 10 mit einer Höhe h von ca. 8 mm ausgebildet sind .
Die Strömungskanäle 20 weisen eine freie Querschnittsfläche auf. Die Kanalwände 22 sind im vorliegenden Fall mit einer Dicke von ca. 1,1 mm gefertigt, und die Summe der freien Querschnittsflächen der Strömungskanäle 20 liegt in einem Bereich von ca. 89 bis 92 % der Fläche einer Stirnseite 12, 14 des Wabenkörpers 10. So kann zum einen der Kontakt von Kanalwänden 22 und dem Rohgasstrom und zum anderen die Durchmischung des Rohgasstroms optimiert werden.
Im vorliegenden Fall weist der Wabenkörper 10 eine spezifische Oberfläche von ca. 75 bis ca. 115 m2/m3 und ein Gewicht von ca. 400 bis ca. 420 kg/m3 auf.
Die Dichte des PTFE-Polymermaterials liegt im vorliegenden Fall bei ca.
2,16 g/cm3, wodurch eine hohe Permeationsfestigkeit des ersten Kunststoffmaterials gegeben ist.
Die Oberflächen der Kanalwände 22 weisen im vorliegenden Fall eine Oberflä- chenrauigkeit Rmax von weniger als ca. 250 pm auf, wodurch die ohnehin schon geringe Verschmutzungsanfälligkeit noch weiter minimiert wird. So können kaum Ablagerungen an den Kanalwänden 22 auftreten, wodurch das Risiko der Verstopfung von Strömungskanälen 20 minimiert wird .
Im vorliegenden Fall enthält das PTFE-Polymermaterial virginales PTFE mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% und ein von dem PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-%. Als von PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer eignet sich beispielsweise Perfluorpropylvinylether (PPVE). - -
Das virginale PTFE kann auch als PTFE mit einem Co-Monomeranteil eingesetzt werden; es wird im Folgenden auch als virginales, modifiziertes PTFE bezeichnet.
Vorzugsweise wird das virginale und das virginale, modifizierte PTFE zur Herstellung des Wabenkörpers 10 im Rohzustand in agglomerierter Form mit einer mittleren Partikelgröße D50 von ca. 250 bis ca. 650 pm, besonders bevorzugt von ca. 250 bis ca. 400 pm, eingesetzt.
Virginales und virginales, modifiziertes PTFE in nicht agglomerierter Form mit einer Partikelgröße D50 von ca. 10 bis ca. 200 pm, bevorzugt von ca. 25 bis ca. 100 pm, kann zur Herstellung von Compounds verwendet werden, welche dann vorzugsweise bei der Herstellung des Wabenkörpers 10 zum Einsatz kommen.
In einer weiteren Ausführungsform des Wabenkörpers 10 weisen die Kanalwände des Wabenkörpers 10 eine Porosität auf und sind insbesondere aus einem porös verarbeitbaren PTFE-Material hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht des Wabenkörpers 10 reduziert werden kann. Als porös verarbeitbares PTFE-Material eignet sich insbesondere vorgesintertes PTFE-Pulver.
In dieser weiteren Ausführungsform weist das erste Kunststoffmaterial auch veränderte Materialeigenschaften auf. Das das porös verarbeitbare PTFE-Poly- mermaterial enthaltende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände 22 weist insbesondere eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,7 bis ca. 7 N/mm2 auf und/oder eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 % bis ca. 80 %.
Vorzugsweise weist das porös verarbeitbare PTFE-Material zur Herstellung des Wabenkörpers 10 im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 75 pm bis ca. 110 pm auf. - -
Die Kanalwände 22 des Wabenkörpers 10 weisen in einer bevorzugten Variante der zuvor beschriebenen weiteren Ausführungsform des Wabenkörpers 10 mit porösen Kanalwänden 22 eine Porengröße von ca. 1 pm bis ca. 30 pm auf.
In einer besonders bevorzugten Variante dieser weiteren Ausführungsform sind die Kanalwände 22 des Wabenkörpers 10 offenporig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine vergrößerte Austauschfläche, an der eine chemische oder physikalische Reaktion stattfinden kann, zur Verfügung steht. Diese Variante wird besonders bevorzugt in Katalysatoreinheiten von Nachbereitungsanlagen und/oder Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen verwendet.
Das erste Kunststoffmaterial weist in der nichtporösen Ausführungsform bei einem Prüfkörper mit einer Folienstärke von 1 mm eine Permeationsrate gegenüber HCl von ca. 450 cm3/(m2-d-bar) auf. Gegenüber S02 und Cl2 liegt die Permeationsrate über 24 h, gemessen bei einer Folienstärke von 1 mm, bei ca. 190 cm3/(m2-d-bar) bzw. ca. 180 cm3/(m2-d-bar). Mit einer so niedrigen Permeationsrate kann die Menge an Gas des Rohgasstroms, die durch die Kanalwände 22 hindurchtritt und in Kontakt mit Wänden der Aufnahmekammer und/oder Katalysatoreinheit kommt, minimiert werden und so die Lebensdauer der Aufnahmekammern bzw. der Katalysatoreinheiten verlängert werden.
Das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 10 weist in der nicht-porösen Ausführungsform vorzugsweise eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 20 N/mm2 auf.
Das erste Kunststoffmaterial weist in der nicht-porösen Ausführungsform des Wabenkörpers 10 vorzugsweise eine Reißdehnung von ca. 200 % auf, gemessen nach EN ISO 12086-2.
Mit derartigen Eigenschaften kann der Wabenkörper 10 auch hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten, und es stellt sich nur ein geringer Ver- - - schleiß ein. So sind auch ein robuster Umgang mit den Wabenkörpern beim Einbau oder Austausch und sogar eine Hochdruckreinigung möglich .
Figur 1-2A zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers zur Verwendung in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen und/oder Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen in einer perspektivischen Ansicht. Der Wabenkörper 50 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 52, 54. Der Wabenkörper 50 umfasst eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen 60, die über Kanalwände 62 aneinander angrenzen. Der Wabenkörper 50 ist aus einem auf Polytetrafluorethylen(PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt.
Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper 50 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 52, 54 kreisförmig ausgebildet, wodurch der Wabenkörper 50 sich gut in bereits bestehende Anlagen mit kreisförmigem Querschnitt integrieren lässt.
Die Strömungskanäle 60 weisen einen hexagonalen Querschnitt auf, wodurch eine gute Durchmischung des Rohgasstroms und eine optimierte Kontaktfläche zwischen Rohgasstrom und Kanalwänden 62 realisiert werden kann.
Der Wabenkörper 50 ist im vorliegenden Fall mit denselben Abmessungen und daraus resultierenden Materialeigenschaften mit Ausnahme der Gasdurchlässigkeit und Vorteilen ausgestaltet wie der Wabenkörper 10 in Figur 1 mit nicht-porösen Kanalwänden.
Im Unterschied zum Wabenkörper 10 in Figur 1-1 ist der Wabenkörper 50 mehrteilig ausgebildet und umfasst im vorliegenden Fall neun Segmente 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, die sich von der ersten zur zweiten Stirnseite 52, 54 des Wabenkörpers 50 erstrecken und planar und teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände (beispielhaft die Seitenwände 88, 90, 92 bei Segment 82) aufweisen. - -
Zwei planare Seitenwände 90, 92, die in einem Eckbereich eines Segments 82 aufeinander treffen, sind in einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Die rechtwinklige Ausrichtung erleichtert die Herstellung der Segmente und deren Anordnung zur Bildung des Wabenkörpers 50 und macht diese wirtschaftlicher als bei in davon abweichenden Winkeln zueinander angeordneten planaren Seitenwänden.
Im vorliegenden Fall enthält das erste Kunststoffmaterial einen Füllstoff in Form eines Wärmeleitpigments. Das Wärmeleitpigment ist in einem Anteil von ca. 3 Gew.-% enthalten, bezogen auf den Gewichtsanteil des ersten Kunststoffmaterials.
Der Wabenkörper 50 weist im vorliegenden Fall eine Wärmekapazität von ca. 1,2 J/(g-K) und eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,4 W/(m-K) auf. So kann eine Übertragung von dem Wabenkörper 50 auf den Rohgasstrom gewährleistet werden und es entstehen keine Bereiche mit höherer Temperatur, sondern die Wärme wird über den gesamten Wabenkörper 50 gleichmäßig verteilt.
Figur 1-2B zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers zur Verwendung in Nachverbrennungsanlagen, Nachbereitungsanlagen und/oder Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen in einer perspektivischen Ansicht. Der Wabenkörper 100 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 102, 104. Der Wabenkörper 100 umfasst eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen 110, die über Kanalwände 112 aneinander angrenzen. Der Wabenkörper 100 ist aus einem auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymer- material basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt.
Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper 100 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 102, 104 rechteckig ausgebildet, wodurch der Wabenkörper 100 sich gut in bereits bestehende Anlagen mit rechteckigem Querschnitt integrieren lässt. - -
Die Strömungskanäle 110 weisen in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 102, 104 gesehen einen hexagonalen Querschnitt auf, wodurch ein guter Durchfluss des Rohgasstroms und eine optimierte Kontaktfläche zwischen Rohgasstrom und Kanalwänden 112 realisiert werden kann.
Im Unterschied zum Wabenkörper 1-1 in Figur 1 ist der Wabenkörper 100 mehrteilig ausgebildet und umfasst im vorliegenden Fall vier Segmente 120, 122, 124, 126, die sich von der ersten zur zweiten Stirnseite 102, 104 des Wabenkörpers 100 erstrecken und planar ausgebildete Seitenwände (beispielhaft 128, 130, 132 bei Segment 122) aufweisen.
Zwei planare Seitenwände 128, 130, die in einem Eckbereich eines Segments 126 aufeinander treffen, sind in einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Die rechtwinklige Ausrichtung erleichtert die Herstellung der Segmente und deren Anordnung zur Bildung des Wabenkörpers 100 und macht diese wirtschaftlicher als bei in davon abweichenden Winkeln zueinander angeordneten planaren Seitenwänden.
Planar bzw. teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände sind im Sinne der Erfindung auch planare bzw. zylinderwandförmige Hüllflächen.
Im vorliegenden Fall sind die Kanalwände 112 des Wabenkörpers 100 porös ausgebildet und insbesondere aus einem porös verarbeitbaren PTFE-Material mit einer mittleren Partikelgröße D50 von ca. 75 pm hergestellt. Die Kanalwände 112 des Wabenkörpers weisen insbesondere eine Porengröße von ca. 1 bis ca. 30 m auf.
Des Weiteren weist der Wabenkörper 100 im vorliegenden Fall einen Füllstoff Aluminiumsilikat mit einer mittleren Partikelgröße D50 von ca. 5 bis ca. 140 pm auf.
Der Wabenkörper 100 weist im vorliegenden Fall eine Wärmekapazität von ca. 1,2 J/(g-K) und eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,4 W/(m-K) auf. So kann eine - -
Übertragung von dem Wabenkörper 100 auf den Rohgasstrom gewährleistet werden und es entstehen keine Bereiche mit höherer Temperatur, sondern die Wärme wird über den gesamten Wabenkörper 100 gleichmäßig verteilt.
Figur 1-3A zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 150. Der Wabenkörper 150 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 152, 154, eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen 160, die über Kanalwände 162 aneinander angrenzen. Der Wabenkörper 150 ist wiederum aus einem Polytetra- fluorethylen (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt und mehrteilig mit Segmenten 170, 172, 174 ausgebildet. Der Wabenkörper 150 ist analog zu dem in Figur 1-2A gezeigten Wabenkörper 50 aufgebaut.
Der Wabenkörper 150 weist ferner Dichtelemente 180 auf, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf Basis von Polytetrafluorethylen(PTFE)-Polymer- material gefertigt sind . Die Dichtelemente 180 sind parallel zu der ersten bzw. zweiten Stirnseite 152, 154 angeordnet und erstrecken sich radial vom Wabenkörper 150 weg. Durch die Dichtelemente 180 wird der Spalt zwischen Wabenkörper 150 und der Wand der Aufnahmekammer (nicht gezeigt) reduziert oder gegebenenfalls ganz geschlossen und damit häufig korrosive oxidierbare Inhaltsstoffe, die in dem Rohgasstrom enthalten sind, von der Wand der Aufnahmekammer ferngehalten.
Das jeweilige Dichtelement 180 verringert oder unterbindet so den Durchfluss zwischen Aufnahmekammerwand und Wabenkörper 150 und ist insbesondere fluiddicht ausgebildet.
Im vorliegenden Fall ist das Dichtelement 180 stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben, etc., mit dem Wabenkörper 150 verbunden. Es kann aber auch kraftschlüssig mit dem Wabenkörper 150 verbunden sein. - -
Die Dichtelemente 180 stabilisieren die Segmente 170, 172, 174 des Wabenkörpers 150 im zusammengesetzten Zustand des Wabenkörpers 150, so dass kein Spannring oder eine andere Haltevorrichtung, wie bei herkömmlichen Wabenkörpern üblich, verwendet werden muss.
Die Dichtelemente 180 können bei Bedarf auch mehrteilig ausgebildet sein (nicht gezeigt).
Figur 1-3B zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 200. Der Wabenkörper 200 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 202, 204 und eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen 210, die über Kanalwände 212 aneinander angrenzen. Der Wabenkörper 200 ist aus einem Polytetrafluorethy- len (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt und mehrteilig mit Segmenten 220, 222, 224, 226 ausgebildet. Der Wabenkörper 200 ist analog zu dem in Figur 1-2B gezeigten Wabenkörper 100 aufgebaut.
Der Wabenkörper 200 weist ferner ein oberes und ein unteres Dichtelement 230 auf, die aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf Basis von Polytetra- fluorethylen(PTFE)-Polymermaterial gefertigt sind . Das jeweilige Dichtelement 230 ist parallel zu den ersten oder zweiten Stirnseite 202, 204 angeordnet und erstreckt sich radial vom Wabenkörper 200 weg. Durch das Dichtelement 230 wird der Spalt zwischen Wabenkörper 200 und der Wand der Aufnahmekammer (nicht gezeigt) reduziert oder gegebenenfalls ganz geschlossen und damit häufig korrosive oxidierbare Inhaltsstoffe, die in dem Rohgasstrom enthalten sind, von der Wand der Aufnahmekammer ferngehalten.
Die Dichtelemente 230 verringern oder unterbinden so den Durchfluss zwischen Aufnahmekammerwand und Wabenkörper 200 und sind insbesondere fluiddicht ausgebildet. - -
Im vorliegenden Fall sind die Dichtelemente 230 stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen, Verkleben, etc., mit dem Wabenkörper 200 verbunden. Sie können aber auch kraftschlüssig mit dem Wabenkörper 200 verbunden sein.
Die Dichtelemente 230 stabilisieren die Segmente 220, 222, 224, 226 des Wabenkörpers 200 im zusammengesetzten Zustand des Wabenkörpers 200, so dass kein Spannring oder eine andere Haltevorrichtung, wie bei herkömmlichen Wabenkörpern üblich, verwendet werden muss.
Gegebenenfalls kann bei den Ausführungsformen der Figuren 1-3A und 1-3B nur benachbart zu einer der beiden Stirnseiten des jeweiligen Wabenkörpers ein Dichtelement angeordnet werden.
Die Dichtelemente 230 können bei Bedarf auch mehrteilig ausgebildet sein.
Figur 1-4 zeigt eine Schnittansicht einer Aufnahmekammer 250 mit zwei erfindungsgemäßen Wabenkörpern 260, 270 mit ersten und zweiten parallel angeordneten Stirnseiten 262, 264, 272, 274 in einem Querschnitt senkrecht zu den Stirnseiten 262, 264, 272, 274.
Die Wabenkörper 260, 270 sind auf einem Trägerelement 290 angeordnet.
Die Wabenkörper 260, 270 weisen jeweils eine Wabenstruktur mit parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen auf, die über Kanalwände aneinander angrenzen, und sind aus einem auf Polytetrafluorethylen(PTFE)-Polymer- material basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt.
Die Wabenkörper 260, 270 sind jeweils wie der in Figur 1-1 gezeigte Wabenkörper 10 in der nicht-porösen Ausführungsform ausgebildet.
Zwischen den Wabenkörpern 260, 270 ist ein Abstandhalter 280 mit Sockelelementen 282, 284, 286, 288 angeordnet. - -
Die Sockelelemente 282, 284, 286, 288 sind in in Form der Sockelelemente 282, 284, 286, 288 ausgestalteten Rücksprüngen in die Wabenkörper 260, 270 eingerückt und stützen sich an den jeweiligen Stirnseiten 264 und 272 der Wabenkörper 260, 270 ab. So wird der Aufbau der Wabenkörper 260, 270 in der Aufnahmekammer 250 gegenüber einem möglichen Verrutschen stabilisiert. Außerdem kann durch die Sockelelemente 282, 284, 286, 288 ein geringer Strömungswiderstand beim Übergang von dem einen Wabenkörper 260 in den anderen Wabenkörper 270 und umgekehrt gewährleistet werden, und ein genaues Ausrichten der Strömungskanäle bei aufeinander folgenden Wabenkörpern kann entfallen.
Die Sockelelemente 282, 284, 286, 288 umfassen jeweils ein blockförmiges Wabenelement mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite, wobei die Wabenelemente der Sockelelemente 282, 284, 286, 288 eine Vielzahl an im Wesentlichen parallel angeordneten Strömungskanälen umfassen, die über Kanalwände aneinander angrenzen. Die Wabenelemente sind aus einem auf PTFE- Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt. Die Sockelelemente können jedoch auch aus einem kompakten Material gefertigt sein.
Die Strömungskanäle der Sockelelemente 282, 284, 286, 288 und der Wabenkörper 260, 270 sind im Wesentlichen parallel zum Strömungsweg in der Aufnahmekammer angeordnet und ermöglichen so einen minimalen Strömungswiderstand und ein guter Durchfluss des Rohgasstroms auch beim Übergang von einem Wabenkörper 260 in den anderen Wabenkörper 270 und umgekehrt.
Figur 1-5 zeigt eine Schnittansicht einer Aufnahmekammer 300 mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper 310 mit ersten und zweiten Stirnseiten 312, 314 in einem Querschnitt senkrecht zu den Stirnseiten 312, 314 des Wabenkörpers 310. In der Schnittansicht ist der erfindungsgemäße Wabenkörper 310 in seiner Einbausituation in der Aufnahmekammer 300 dargestellt. - -
Der Wabenkörper 310 umfasst eine Wabenstruktur mit im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen, die über Kanalwände aneinander angrenzen und sich von der ersten Stirnseite 312 zur zweiten Stirnseite 314 erstrecken. Der Wabenkörper 310 ist aus einem ersten auf Polytetrafluor- ethylen(PTFE)-Polymermaterial basierenden Kunststoffmaterial gefertigt. Die Wabenstruktur ist wie die in Figur 1-1 erläuterte nicht-poröse Ausführungsform ausgestaltet.
Das erste Kunststoffmaterial ist im vorliegenden Fall wie die im Zusammenhang mit der in Figur 1-1 beschriebene nicht-poröse Ausführungsform ausgestaltet und weist die dort beschriebenen Eigenschaften und Vorteile auf.
Der Wabenkörper 310 ist auf einem Trägerelement 320 angeordnet. In Richtung der Erdanziehungskraft gesehen, ist oberhalb des Wabenkörpers 310 eine Schicht 330 aus Füllkörpern lose aufgeschichtet. Anstelle der Schicht 330 aus Füllkörpern können ebenso Wabenkörper aus keramischen Materialien oberhalb des Wabenkörpers 310 angeordnet sein.
In einem wie in Figur 1-5 gezeigten Aufbau ist der Wabenkörper 310 auf der Niedertemperaturseite angeordnet.
Figur 1-6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Nachverbrennungsanlage 400, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Die Anlage 400 umfasst eine durch einen Pfeil angedeutete Rohgaszufuhr 402, eine Brennkammer 404 und eine erste Aufnahmekammer 414. Die Brennkammer 404 umfasst ein Heizelement 406 sowie einen Rohgaseinlass 410 und einen Reingasauslass 412. Das Heizelement 406 ist im vorliegenden Fall als Brenner ausgebildet, welcher über eine Brenngaszufuhr 408 mit Brenngas, insbesondere Erdgas, welches Methan enthält, gespeist wird.
Die erste Aufnahmekammer 414 weist eine Aufstromseite und eine Abstrom- seite auf und definiert einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Ab- stromseite. - -
In die Rohgaszufuhr 402 (Aufstromseite) mündet eine Rohgasleitung .
Im vorliegenden Fall wird die erste Aufnahmekammer 414 in einem Rohgasbetrieb betrieben. Im Rohgasbetrieb ist die Aufstromseite auf einer von der Brennkammer 404 weg und zu Leitungen wie der Rohgasleitung 402 hin weisenden Verrohrungsseite 416 und die Abstromseite auf einer zur Brennkammer 404 hin weisenden Brennerseite 418 der ersten Aufnahmekammer 414 angeordnet.
Die erste Aufnahmekammer 414 steht aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr 402 und abstromseitig mit dem Rohgaseinlass 410 der Brennkammer 404 in Fließverbindung. In der ersten Aufnahmekammer 414 sind ein oder mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper 420 angeordnet, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite, bzw. im Rohgasbetrieb von der Verrohrungsseite 416 zur Brennerseite 418 der ersten Aufnahmekammer 414 durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper 420 verläuft.
Die erste Aufnahmekammer 414 ist insbesondere auf der zur Brennkammer 404 hin weisenden Seite, d .h. der Brennerseite 418, zusätzlich mit Wärmetauscherelementen 430, bevorzugt aus keramischen Materialien, bestückt. Die zusätzlichen Wärmetauscherelemente 430 können insbesondere als Wabenkörper aus keramischen Materialien, aber auch als Schüttgut aus keramischen Materialien ausgebildet sein. An der Brennerseite 418 herrschen insbesondere Temperaturen von mehr als ca. 300 °C.
Die erfindungsgemäßen Wabenkörper 420 sind im vorliegenden Fall auf der von der Brennkammer 404 weg weisenden Seite, der Verrohrungsseite 416 der ersten Aufnahmekammer 414, angeordnet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr 402 zur Aufstromseite, im Rohgasbetrieb die Verrohrungsseite 416 der ersten Aufnahmekammer 414 durchgeführt. - -
Der Rohgasstrom wird durch die erste Aufnahmekammer 414 und die in der ersten Aufnahmekammer 414 angeordneten Wabenkörper 420 entlang des Strömungsweges hindurchgeleitet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise als oxidierbarer Inhaltsstoff das Lösemittel Dimethylformamid (DMF), das in der Lösemittel verarbeitenden Industrie im Rohgasstrom enthalten sein kann, größtenteils oxidiert und damit entfernt werden.
Die Wabenkörper 420 werden insbesondere vor der Zufuhr des Rohgasstroms durch in der Brennkammer 404 entstandene Wärme vorgewärmt. Im Betrieb wird laufend Wärme von Seiten der Brennkammer 404 zugeführt.
Während des Durchleitens durch die Wabenkörper 420 wird der Rohgasstrom erwärmt.
Der erwärmte Rohgasstrom wird von der Abstromseite, im Rohgasbetrieb die Brennerseite 418 der ersten Aufnahmekammer 414, in den Rohgaseinlass 410 der Brennkammer 404 weitergeleitet.
In der Brennkammer 404 wird eine Oxidation von oxidierbaren Inhaltsstoffen des Rohgasstroms unter Bildung eines Reingasstroms durchgeführt.
Nach der Oxidation der oxidierbaren Inhaltsstoffe in der Brennkammer 404 wird der erwärmte Reingasstrom durch den Reingasauslass 412 der Brennkammer 404 abgeführt.
Der Rohgasstrom hat bei der Zufuhr zur Aufstromseite, im Rohgasbetrieb die Verrohrungsseite 416 der ersten Aufnahmekammer 414, im Falle von DMF- haltigem Rohgas beispielsweise eine Temperatur von ca. 20 bis ca. 30 °C. - -
Der Reingasstrom hat beim Abführen durch den Reingasauslass 412 der Brennkammer 404 im Falle von DMF-haltigem Rohgas beispielsweise eine Temperatur von ca. 70 °C.
Die erste Aufnahmekammer 414 und die darin enthaltenen Wabenkörper 420 sind im vorliegenden Fall wie die erste Aufnahmekammer 300 in Figur 1-5 ausgestaltet.
Der Rohgasstrom wird beispielsweise im Falle eines DMF enthaltenden Rohgasstroms mit einem Volumenstrom von ca. 2.000 m3/h durch die Wabenkörper 420 der ersten Aufnahmekammer 414 durchgeleitet.
Der Rohgasstrom weist im Falle eines DMF enthaltenden Rohgasstroms vor der Oxidation einen Gehalt an oxidierbaren Inhaltsstoffen, z. B. DMF, von 250 ppm oder weniger auf.
Im Falle eines DMF enthaltenden Rohgasstroms weist der Reingasstrom nach dem Ableiten aus der Brennkammer 404 einen Gehalt an oxidierbaren Inhaltsstoffen, z. B. DMF, von ca. 4 ppm oder weniger auf.
Der Reingasstrom kann in einer einfachen Ausführungsform der Nachverbrennungsanlage 400, wie vorliegend gezeigt, ohne zweite Aufnahmekammer über eine Reingasleitung 432 direkt über einen Schornstein 434 abgeleitet werden. Der Reingasauslass 412 geht im vorliegenden Fall in die Reingasleitung 432 über und leitet den Reingasstrom entlang eines Strömungsweges, der von der Brennkammer 404 zum Schornstein 434 verläuft, zum Schornstein 434 weiter.
Es sind aber auch Nachverbrennungsanlagen vorstellbar, die neben der ersten Aufnahmekammer 414 eine zweite Aufnahmekammer umfassen, die in einem Zyklus, in dem die erste Aufnahmekammer 414 wie beschrieben im Rohgasbetrieb betrieben wird, insbesondere in einem Reingasbetrieb betrieben wird. Die zweite Aufnahmekammer (nicht gezeigt) umfasst erfindungsgemäße Wabenkörper, eine Aufstromseite und eine Abstromseite. Die Aufstromseite der zwei- - - ten Aufnahmekammer ist im Reingasbetrieb eine zur Brennkammer 404 hin weisende Brennerseite und die Abstromseite eine von der Brennkammer 404 weg weisende Verrohrungsseite 416.
Die Aufstromseite der zweiten Aufnahmekammer steht insbesondere mit der Brennkammer 404 in Fließverbindung und der erwärmte Reingasstrom wird in dieser bevorzugten Verfahrensweise nach dem Abführen durch den Reingas- auslass 412 über die Reingasleitung 432 in die zweite Aufnahmekammer eingeleitet und, insbesondere mit einem Volumenstrom von 3.000 m3/h oder mehr, durch die zweite Aufnahme und deren Wabenkörper durchgeleitet (nicht gezeigt).
In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise, in der die zweite Aufnahmekammer als Wärmespeichereinheit ausgebildet ist, gibt der Reingasstrom, während er durch die Wärmespeichereinheit geleitet wird, Wärme an die Wärmespeichereinheit ab. Die Wärmespeichereinheit nimmt die vom Reingasstrom abgegebene Wärme auf und gibt sie zeitlich versetzt an den Rohgasstrom ab, derart, dass der Rohgasstrom vor der Zufuhr zur Aufstromseite (Verrohrungsseite 416) der ersten Aufnahmekammer 414 vorgewärmt wird .
Die lässt sich besonders einfach realisieren, wenn die als Wärmespeichereinheit ausgebildete zweite Aufnahmekammer als sogenannter Rotationswärmetauscher ausgebildet ist. Derartige Anlagen mit einem Rotationswärmetauscher sind auch als rekuperative thermische Nachverbrennungsanlagen bekannt.
Figur 1-7 zeigt eine schematische Darstellung einer katalytischen Nachbereitungsanlage 500 für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Die Nachbereitungsanlage 500 umfasst eine Heizkammer 510 und eine Katalysatoreinheit 520. - -
Die Heizkammer 510 weist ein Heizelement 512 auf, das im vorliegenden Fall ein Brenner ist, der über eine Brenngaszufuhr 514 mit Brenngas betrieben wird .
Die Heizkammer 510 weist ferner einen Rohgaseinlass 516 auf. Der Rohgas- einlass 516 kann als Rohgasleitung ausgebildet sein, die Heizkammer 510 kann vorzugsweise aber auch direkt mit einer ersten Aufnahmekammer verbunden sein, in der ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelter Rohgasstrom erwärmt wird, wie beispielsweise in Figur 1-6 gezeigt.
Die Katalysatoreinheit 520 weist eine Aufstromseite, eine Abstromseite mit einem Reingasauslass 526 und einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 528 auf.
Die Katalysatoreinheit wird im vorliegenden Fall in einem Reingasbetrieb betrieben. Im Reingasbetrieb ist die Aufstromseite auf der zur Heizkammer 510 hin weisenden Seite angeordnet und als Brennerseite 522 ausgebildet. Die Abstromseite ist im Reingasbetrieb als eine von der Heizkammer 510 weg weisende Verrohrungsseite 524 ausgebildet.
Die Katalysatoreinheit 520 definiert einen Strömungsweg vom Rohgaseinlass 516 zum Reingasauslass 526, der durch Pfeile angedeutet ist. Die Katalysatoreinheit 520 steht aufstromseitig mit der Heizkammer 510 in Fließverbindung . Im Rahmen der Erfindung ist es vorstellbar, dass die Katalysatoreinheit 520 mit der Heizkammer 510 direkt verbunden ist, es kann aber auch, wie in Figur 1-7 gezeigt, eine Verbindungsleitung 515, die von der Heizkammer 510 zur Katalysatoreinheit 520 verläuft und mit der Heizkammer 510 und der Katalysatoreinheit 520 in Fließverbindung steht, verwendet werden.
Der Strömungsweg von der Aufstromseite, im Reingasbetrieb die Brennerseite 522, zur Abstromseite, im Reingasbetrieb die Verrohrungsseite 524, verläuft entlang der Vielzahl an Strömungskanälen des Wabenkörpers 528. Der Wa- - - benkörper 528 weist ein Katalysatormaterial auf, welches weiter unten noch genauer beschrieben wird .
Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem die Nachbereitungsanlage 500 betrieben wird, umfasst die folgenden Schritte:
Zufuhr eines Rohgasstroms zum Rohgaseinlass 516 der Heizkammer 510;
Einleiten des Rohgasstroms in die Heizkammer 510;
Erwärmen des Rohgasstroms in der Heizkammer 510;
Überführen des erwärmten Rohgasstroms aus der Heizkammer 510 in die Katalysatoreinheit 520;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Katalysatoreinheit 520 unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des Reingasstroms durch den Reingasauslass 526 der Katalysatoreinheit 520.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden in der Heizkammer 510 benötigte Temperaturen im Vergleich zu in Brennkammern thermischer Nachverbrennungsanlagen benötigten Temperaturen reduziert, und die Oxidation findet in der Katalysatoreinheit 520 unter Verwendung des Katalysatormaterials statt.
Aufgrund der katalytischen Beschleunigung der Oxidationsreaktion durch das Katalysatormaterial kann in Nachbereitungsanlagen bei niedrigeren Temperaturen ein Reaktionsumsatz der Oxidation von oxidierbaren Inhaltsstoffen erreicht werden, für den Nachverbrennungsanlagen bei höheren Temperaturen betrieben werden müssen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Nachbereitungsanlage 500, weist die Nachbereitungsanlage 500 eine wie in Figur 1-6 gezeigte erste Aufnahmekammer auf, die wie in Figur 1-6 erläutert betrieben wird . - -
Vorzugsweise ist das Katalysatormaterial in Form von Füllstoffen in das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 528 eingebettet.
Das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 528 weist beispielsweise einen Füllstoff Aluminiumoxid auf, welcher in einer mittleren Partikelgröße D50 von ca. 3 pm verwendet wird.
Der Wabenkörper 528 ist darüber hinaus wie die in Figur 1-1 beschriebene Ausführungsform mit porösen Kanalwänden ausgebildet.
Der Wabenkörper 528 kann aber auch in Segmenten ausgebildet sein, welche lose in der Katalysatoreinheit 520 angeordnet sind.
Vorzugsweise umfasst die Katalysatoreinheit 520 zwei oder mehr Wabenkörper, die im Strömungsweg hintereinander angeordnet sind . Optional wird ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen zwischen den Wabenkörpern angeordnet (Vergleich Figur 1-4).
Der Rohgasstrom wird im vorliegenden Fall mit einem Volumenstrom von ca. 5.000 m3/h durch den Wabenkörper 528 der Katalysatoreinheit 520 durchgeleitet. So kann für einen hinreichend großen Durchsatz gesorgt werden, der eine optimierte Energieeffizienz gewährleistet.
Vorzugsweise weist der Rohgasstrom vor der Oxidation einen Gehalt an oxi- dierbaren Inhaltsstoffen von 550 ppm oder weniger auf. Der Reingasstrom weist nach dem Ableiten aus der Katalysatoreinheit 520 einen Gehalt an oxi- dierbaren Inhaltsstoffen von ca. 4 ppm oder weniger auf.
Der Reingasauslass 526 ist im vorliegenden Fall mit einer Reingasleitung 525 verbunden, welche von der Katalysatoreinheit 520 zu einem Schornstein 530 verläuft und mit der Katalysatoreinheit 520 und dem Schornstein 530 in Fließverbindung steht. Nach dem Abführen des Reingasstroms durch den Reingasauslass 526 der Katalysatoreinheit 520 wird der Reingasstrom bevorzugt durch - - die Reingasleitung 525 über den Schornstein 530 an die Umgebungsluft abgeleitet.
Die Figuren 1-8A, 1-8B und 1-8C zeigen eine Nachverbrennungsanlage 600, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Die Nachverbrennungsanlage 600 wird im vorliegenden Fall zyklisch betrieben, wobei in Figuren 8A, 8B, 8C verschiedene Zyklen mit entsprechenden Strömungswegen von Rohgasstrom, Reingasstrom und Spülgasstrom schematisch dargestellt sind . Derartige Anlagen sind auch als regenerative thermische Nachverbrennungsanlagen bekannt.
Die Nachverbrennungsanlage 600 umfasst eine Rohgaszufuhr 602a, 602b, 602c, eine Brennkammer 610 und eine erste, zweite und dritte Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c. Die Rohgaszufuhren 602a, 602b, 602c werden typischerweise aus einer Rohgasleitung 604 (wie in Figur 1-8A bis 1-8C dargestellt) versorgt, durch die der Rohgasstrom aus Produktionsprozessen (nicht gezeigt) abgeführt und der Nachverbrennungsanlage 600 zugeführt wird .
Die Rohgasleitung 604 steht dabei in Fließverbindung mit der ersten, zweiten und dritten Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c über deren Rohgaszufuhren 602a, 602b, 602c.
Die Rohgasleitung 604 umfasst im vorliegenden Fall einen Notfallbypass 606 und eine Frischluftzufuhr 608, über die im Falle eines überhitzten Rohgasstroms aus den Produktionsprozessen oder eines Überdrucks ein Austausch mit der Umgebungsluft hergestellt werden kann.
Die Rohgasleitung 604 umfasst drei Stellelemente 609a, 609b, 609c, durch welche ein Strömungsweg des Rohgasstroms zu den jeweiligen Aufnahmekammern 620a, 620b, 620c freigegeben oder gesperrt wird . Die Stellelemente 609a, 609b, 609c sind insbesondere als pneumatisch betriebene Luftklappen ausgebildet. - -
Die Nachverbrennungsanlage 600 umfasst ferner im vorliegenden Fall eine Spülgasleitung 630, welche Stellelemente 632a, 632b, 632c umfasst. Durch die Stellelemente 632a, 632b, 632c der Spülgasleitung kann ein Strömungsweg für einen Spülgasstrom zur ersten, zweiten oder dritten Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c freigegeben oder gesperrt werden. Die Spülgasleitung steht dabei alternierend in Fließverbindung mit der ersten, zweiten und dritten Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c.
Die Nachverbrennungsanlage 600 umfasst ferner eine Reingasleitung 640, welche Stellelemente 642a, 642b, 642c, insbesondere in Form von pneumatisch betriebenen Luftklappen, umfasst, über die ein Strömungsweg von der ersten, zweiten oder dritten Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c zu einem Schornstein 660 alternierend freigegeben oder gesperrt werden kann. Die Reingasleitung 640 steht dabei in Fließverbindung mit der ersten, zweiten und dritten Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c und mit einem Schornstein 660, über den der Reingasstrom in die Umgebung abgeleitet werden kann.
Die Brennkammer 610 umfasst ein Heizelement 612, welches im vorliegenden Fall als Brenner ausgebildet ist, der über eine Brenngaszufuhr 614 mit Methan- haltigem Brenngas versorgt wird.
Die erste, zweite und dritte Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c weisen jeweils auf ihrer zur Brennkammer 610 hin weisenden Seite eine Brennerseite 622a, 622b, 622c und auf ihrer von der Brennkammer 610 weg weisenden zur Rohgasleitung 604, Spülgasleitung 630 und Reingasleitung 640 hin weisenden Seite eine Verrohrungsseite 624a, 624b, 624c auf.
Die erste, zweite und dritte Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c weisen ferner einen oder mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper 626a, 626b, 626c auf, die im vorliegenden Fall auf der von der Brennkammer 610 weg weisenden Seite, der Verrohrungsseite 624a, 624b bzw. 624c, angeordnet sind. - -
Im vorliegenden Fall umfassen die erste, zweite und dritte Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c auf ihrer zur Brennkammer 610 hin weisenden Seite, der Brennerseite 622a, 622b, 622c, zusätzliche Wärmetauscherelemente 628a, 628b, 628c auf, die bevorzugt als keramische Wabenkörper ausgebildet sind oder in Form eines keramischen Schüttguts vorliegen.
Die Wabenkörper 626a, 626b, 626c sind im vorliegenden Fall bevorzugt die Materialeigenschaften der nicht-porösen in Figur 1-1 beschriebenen Ausführungsform auf.
Es können auch mehrere Wabenkörper jeweils in einem Strömungsweg hintereinander angeordnet sein, wie beispielsweise in Figur 1-4 gezeigt. Optional ist in diesen Ausführungsformen ein Abstandhalter mit einem oder mehreren Sockelelementen im Strömungsweg zwischen den Wabenkörpern angeordnet.
Es sind auch Ausführungsformen mit einem oder mehreren Dichtelementen, wie in den Figuren 1-3A und 1-3B gezeigt, im Sinne der Erfindung möglich.
Für gewisse Anwendungen kann es auch von Vorteil sein, wenn die Wabenkörper 626a, 626b, 626c mehrteilig ausgebildet sind (vgl. Figuren 1-2A, 1-2B, 1-3A und 1-3B). In Ausführungsformen mit mehrteiligen in Form von Segmenten ausgebildeten Wabenkörpern 626a, 626b, 626c sind die Segmente bevorzugt lose in den Aufnahmekammern 620a, 620b, 620c angeordnet.
Der oben beschriebene Aufbau der Nachverbrennungsanlage 600 bleibt für die in den Figuren 1-8A, 1-8B, 1-8C beschriebenen Zyklen unverändert.
In den einzelnen Zyklen befindet sich jeweils eine Aufnahmekammer 620a, 620b, 620c im Rohgasbetrieb, im Reingasbetrieb und im Spülgasbetrieb.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage 600 wird zunächst der Rohgasbetrieb einer Aufnahmekammer beschrieben. - -
In Figur 1-8A ist eine schematische Darstellung eines ersten Zyklus' zum Betreiben der Nachverbrennungsanlage 600 gezeigt, in der die erste Aufnahmekammer 620a im Rohgasbetrieb betrieben wird . Dabei erhält die Brennkammer 610 Rohgas von einem Rohgaseinlass 648a an der Brennerseite 622a der ersten Aufnahmekammer 620a und gibt Reingas über einen Reingasauslass 650c an der Brennerseite der dritten Aufnahmekammer 620c, die im Reingasbetrieb betrieben wird, an die dritte Aufnahmekammer 620c ab.
Die erste Aufnahmekammer 620a weist eine Aufstromseite und eine Abstrom- seite auf, wobei im Rohgasbetrieb die Aufstromseite die Verrohrungsseite 624a und die Abstromseite die Brennerseite 622a ist. Die erste Aufnahmekammer 620a steht aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr 602a in Fließverbindung und definiert einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper 626a verläuft. Das Stellelement 609a der Rohgasleitung 604 ist dabei so eingestellt, dass der Strömungsweg des Rohgasstroms zur ersten Aufnahmekammer 620a freigegeben ist. Die Stellelemente 632a und 642a der Spülgasleitung 630 bzw. der Reingasleitung 640 sind so eingestellt, dass der Strömungsweg für Spülgasstrom und Reingasstrom gesperrt ist.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte :
Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr 602a zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer 620a;
Durchleiten des Rohgasstroms entlang des Strömungsweges durch die erste Aufnahmekammer 620a und die in der ersten Aufnahmekammer 620a angeordneten Wabenkörper 626a;
Erwärmen des Rohgasstroms während des Durchleitens durch die Wabenkörper 626a;
Weiterleiten des erwärmten Rohgasstroms von der Abstromseite der ersten Aufnahmekammer 620a in den Rohgaseinlass 648a der Brennkammer 610; - -
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Brennkammer 610 unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass 650c der Brennkammer 610.
Im in Figur 1-8A dargestellten Zyklus zum Betreiben der Nachverbrennungsanlage 600 wird die zweite Aufnahmekammer 620b im Spülgasbetrieb betrieben. Die zweite Aufnahmekammer 620b weist dabei eine Aufstromseite, die Verrohrungsseite 632b, und eine Abstromseite, die Brennerseite 622b, auf. Die Stellelemente 609b und 642b der Rohgasleitung 604 bzw. der Reingasleitung 640 sind im Spülgasbetrieb so eingestellt, dass der Strömungsweg für den Rohgasstrom und den Reingasstrom zur zweiten Aufnahmekammer 620b gesperrt wird .
Das Stellelement 632b der Spülgasleitung 630 wird so eingestellt, dass der Strömungsweg des Spülgasstroms freigegeben wird. Der Spülgasbetrieb um- fasst die folgenden Verfahrensschritte:
Einleiten eines Spülgasstroms durch die Spülgasleitung 630 in die zweite Aufnahmekammer 620b;
Durchleiten des Spülgasstroms entlang des Strömungsweges durch die zweite Aufnahmekammer 620b und die in der zweiten Aufnahmekammer 620b angeordneten Wabenkörper 626b;
Aufnehmen von Rückständen an den Kanalwänden der Wabenkörper 626b durch den Spülgasstrom;
Weiterleiten des Spülgasstroms von der Abstromseite der zweiten Aufnahmekammer 620b in die Brennkammer 610;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Spülgasstroms in der Brennkammer 610 unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass 650c der Brennkammer 610. - -
In dem in Figur 1-8A dargestellten Zyklus der Nachverbrennungsanlage 600 wird die dritte Aufnahmekammer 620c im Reingasbetrieb betrieben. Die dritte Aufnahmekammer 620c umfasst dabei eine Aufstromseite, die im Reingasbetrieb die Brennerseite 622c, und eine Abstromseite, die im Reingasbetrieb die Verrohrungsseite 624c ist.
Die Aufstromseite der im Reingasbetrieb betriebenen Aufnahmekammer (vorliegend die dritte Aufnahmekammer 620c) steht mit der Brennkammer 610 in Fließverbindung .
Das Stellelement 642c der Reingasleitung 640 ist dabei so eingestellt, dass der Strömungsweg des Reingasstroms zur dritten Aufnahmekammer 620c freigegeben ist.
Die Stellelemente 609c der Rohgasleitung 604 und 632c der Spülgasleitung 630 sind so eingestellt, dass der Strömungsweg für den Rohgasstrom bzw. den Spülgasstrom gesperrt ist.
Der Reingasbetrieb umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Einleiten des Reingasstroms von der Brennkammer 610 über den Rein- gasauslass 650c der dritten Aufnahmekammer 620c über die Aufstromseite der dritten Aufnahmekammer 620c in die dritte Aufnahmekammer 620c;
Durchleiten des Reingasstroms entlang des Strömungsweges durch die dritte Aufnahmekammer 620c und die in der dritten Aufnahmekammer 620c angeordneten Wabenkörper 626c von der Aufstromseite zur Abstromseite;
Abkühlen des Reingasstroms und Erwärmen der Wabenkörper 626c während des Durchleitens durch die Wabenkörper 626c;
Abführen des abgekühlten Reingasstroms über die Abstromseite der dritten Aufnahmekammer 620c in die Reingasleitung 640; und - -
Abführen des Reingasstroms durch die Reingasleitung 640 über den Schornstein 660 an die Umgebungsluft.
Figur 1-8B zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Zyklus' zum Betreiben der Nachverbrennungsanlage 600, in der die dritte Aufnahmekammer 620c im Rohgasbetrieb betrieben wird . Dies ist energetisch sinnvoll, da der Rohgasstrom im Rohgasbetrieb erwärmt wird und die Wabenkörper 626c der dritten Aufnahmekammer 620c im ersten Zyklus während des Reingasbetriebs bereits erwärmt wurden (vgl. Erläuterungen zu Figur 1-8A).
Dabei umfasst die Brennkammer 610 einen Rohgaseinlass 648c an der Brennerseite 622c der dritten Aufnahmekammer 620c und einen Reingasauslass 650b an der Brennerseite der zweiten Aufnahmekammer 620b, die im Reingasbetrieb betrieben wird.
Die dritte Aufnahmekammer 620c weist hierbei eine Aufstromseite und eine Abstromseite auf, wobei die Aufstromseite als Verrohrungsseite 624c und die Abstromseite als Brennerseite 622c ausgebildet ist. Die dritte Aufnahmekammer 620c steht aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr 602c in Fließverbindung und definiert einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper 626c verläuft.
Das Stellelement 609c der Rohgasleitung 604 ist dabei so eingestellt, dass der Strömungsweg des Rohgasstroms zur dritten Aufnahmekammer 620c freigegeben ist. Die Stellelemente 632c und 642c der Spülgasleitung 630 bzw. der Reingasleitung 640 sind so eingestellt, dass die Strömungswege für Spülgasstrom und Reingasstrom gesperrt sind .
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr 602c zur Aufstromseite der dritten Aufnahmekammer 620c; - -
Durchleiten des Rohgasstroms entlang des Strömungsweges durch die dritte Aufnahmekammer 620c und die in der dritten Aufnahmekammer 620c angeordneten Wabenkörper 626c;
Erwärmen des Rohgasstroms während des Durchleitens durch die Wabenkörper 626c;
Weiterleiten des erwärmten Rohgasstroms von der Abstromseite der dritten Aufnahmekammer 620c in den Rohgaseinlass 648c der Brennkammer 610;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Brennkammer 610 unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass 650b der Brennkammer 610.
Im in Figur 1-8B dargestellten Zyklus zum Betreiben der Nachverbrennungsanlage 600 wird die erste Aufnahmekammer 620a im Spülgasbetrieb betrieben. Dies ist besonders bevorzugt in aufeinanderfolgenden Zyklen, da die im vorherigen Zyklus im Rohgasbetrieb betriebene erste Aufnahmekammer 620c noch Rückstände vom im Rohgasstrom, der im vorherigen Rohgasbetrieb durchgeleitet wurde, enthaltenen Inhaltsstoffen aufweisen kann. Im Spülgasbetrieb wird die erste Aufnahmekammer 620a von diesen Rückständen gereinigt.
Die erste Aufnahmekammer 620a weist dabei eine Aufstromseite, die im Spülgasbetrieb als Verrohrungsseite 632a, und eine Abstromseite, die als Brennerseite 622a ausgebildet ist, auf. Die Stellelemente 609a und 642a der Rohgasleitung 604 bzw. der Reingasleitung 640 sind im Spülgasbetrieb so eingestellt, dass die Strömungswege für den Rohgasstrom und den Reingasstrom zur ersten Aufnahmekammer 620a gesperrt sind .
Das Stellelement 632a der Spülgasleitung 630 wird so eingestellt, dass der Strömungsweg für den Spülgasstrom freigegeben ist. Der Spülgasbetrieb um- fasst die folgenden Verfahrensschritte: - -
Einleiten eines Spülgasstroms durch die Spülgasleitung 630 in die erste Aufnahmekammer 620a;
Durchleiten des Spülgasstroms entlang des Strömungsweges durch die erste Aufnahmekammer 620a und die in der ersten Aufnahmekammer 620a angeordneten Wabenkörper 626a;
Aufnehmen von Rückständen oxidierbarer Inhaltsstoffe an den Kanalwänden der Wabenkörper 626a durch den Spülgasstrom;
Weiterleiten des Spülgasstroms von der Abstromseite der ersten Aufnahmekammer 620a in die Brennkammer 610;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Spülgasstroms in der Brennkammer 610 unter Bildung eines Reingasstroms; und
Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasauslass 650b der Brennkammer 610.
In dem in Figur 1-8B dargestellten Zyklus der Nachverbrennungsanlage 600 wird die zweite Aufnahmekammer 620b im Reingasbetrieb betrieben. Diese Abfolge ist besonders sinnvoll, da die zweite Aufnahmekammer 620b im vorherigen Zyklus von Rückständen von Inhaltsstoffen des Rohgasstroms gereinigt wurde und der Reingasstrom, der in diesem Zyklus durch die Wabenkörper 626b der zweiten Aufnahmekammer 620b geleitet wird, so in der gereinigten Aufnahmekammer keine neuen Rückstoffe aufnimmt.
Die zweite Aufnahmekammer 620b umfasst dabei eine Aufstromseite, im Reingasbetrieb die Brennerseite 622b, und eine Abstromseite, im Reingasbetrieb die Verrohrungsseite 624b.
Das Stellelement 642b der Reingasleitung 640 ist dabei so eingestellt, dass der Strömungsweg des Reingasstroms zur zweiten Aufnahmekammer 620b freigegeben ist.
Die Stellelemente 609b der Rohgasleitung 604 und 632b der Spülgasleitung 630 sind so eingestellt, dass die Strömungswege für den Rohgasstrom bzw. den Spülgasstrom sperrt sind . - -
Der Reingasbetrieb umfasst die folgenden Verfahrensschritte :
Einleiten des Reingasstroms von der Brennkammer 610 über den Rein- gasauslass 650b der zweiten Aufnahmekammer 620b über die Aufstromseite der zweiten Aufnahmekammer 620b in die zweite Aufnahmekammer 620b;
Durchleiten des Reingasstroms entlang des Strömungsweges durch die zweite Aufnahmekammer 620b und die in der zweiten Aufnahmekammer 620b angeordneten Wabenkörper 626b von der Aufstromseite zur Abstromseite;
Abkühlen des Reingasstroms und Erwärmen der Wabenkörper 626b während des Durchleitens durch die Wabenkörper 626b;
Abführen des abgekühlten Reingasstroms über die Abstromseite der zweiten Aufnahmekammer 620b in die Reingasleitung 640; und
Abführen des Reingasstroms durch die Reingasleitung 640 über den Schornstein 660 an die Umgebungsluft.
Figur 1-8C zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Zyklus' zum Betreiben der Nachverbrennungsanlage 600, in der die zweite Aufnahmekammer 620b im Rohgasbetrieb, die dritte Aufnahmekammer 620c im Spülgasbetrieb und die erste Aufnahmekammer 620a im Reingasbetrieb betrieben wird.
Die Verfahren laufen analog zu den in Figur 1-8A und 1-8B beschriebenen ab und die in Figur 1-8B erläuterten Vorteile gelten analog.
Figur 1-9 zeigt eine schematische Darstellung eines Wabenkörpers 700, der vorliegend in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen verwendet wird . Der Wabenkörper 700 ist bevorzugt in einer in Figur 1-1 beschriebenen Ausführungsform mit porösen Kanalwänden ausgebildet.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte : - -
Durchleiten eines ersten Gasstroms 722 mit einer ersten Konzentration der Inhaltsstoffe durch einen ersten Bereich 710 des Wabenkörpers 700 entlang eines ersten Strömungsweges, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen 704 des Wabenkörpers 700 definiert ist, wobei die Inhaltsstoffe des Gasstroms 722 in Kontakt mit den Kanalwänden 702 des Wabenkörpers 600 gebracht werden;
Ablagern von Inhaltsstoffen des ersten Gasstroms 722 an den Kanalwänden 702 des Wabenkörpers 700;
Durchleiten eines zweiten Gasstroms 724 durch einen zweiten Bereich 720 des Wabenkörpers 700 entlang eines zweiten Strömungsweges parallel zum ersten Strömungsweg oder entgegen dem ersten Strömungsweg; und
Freisetzen der aufgenommenen Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 und Aufnahme in den zweiten Gasstrom 724.
Die Kanalwände 702 des Wabenkörpers 700 weisen vorzugsweise eine Temperatur auf, die unterhalb des Siedepunkts der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 liegt. Insbesondere weist der erste Gasstrom 722 beim Durchleiten durch den ersten Bereich 710 des Wabenkörpers 700 eine Temperatur von ca. 40 °C oder weniger auf.
Im vorliegenden Beispielsfall weist der erste Gasstrom 722 einen Normvolumenstrom von 20.000 m3 N/h auf. Die erste Konzentration der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 beträgt im vorliegenden Fall weniger als 1 g/m3 N.
Das Ablagern von Inhaltsstoffen des ersten Gasstroms 722 an den Kanalwänden 702 des Wabenkörpers 700 findet insbesondere in Form einer Adsorption von Inhaltsstoffen an den Kanalwänden 702 des Wabenkörpers 700 statt.
Die Adsorption erfolgt bevorzugt derart, dass eine geschlossene Lage aus Inhaltsstoffen gebildet wird . - -
Im vorliegenden Fall wird der Wabenkörper 700 insbesondere nach der Adsorption der Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 an den Kanalwänden 702 um eine zentrale Achse, die parallel zu den Strömungskanälen 704 des Wabenkörpers 700 ausgerichtet ist, gedreht.
Im vorliegenden Fall wird der erste Bereich 710 des Wabenkörpers 700 nach der Drehung zum zweiten Bereich 720 des Wabenkörpers 700 und umgekehrt.
Der zweite Gasstrom 724 wird bevorzugt aufgeheizt, bevor er entlang des zweiten Strömungsweges durch den zweiten Bereich 720 des Wabenkörpers 700 geleitet wird . Der zweite Gasstrom 724 ist insbesondere ein Reingasstrom.
Insbesondere wird der zweite Bereich 720 des Wabenkörpers 700 und die an dessen Kanalwänden 702 adsorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 während des Durchleitens des zweiten Gasstroms 724 von dem zweiten Gasstrom 724 erwärmt.
Vorzugsweise findet das Freisetzen der abgelagerten und/oder adsorbierten Inhaltsstoffe in Form einer Desorption der abgelagerten und/oder adsorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 statt.
Insbesondere werden die desorbierten Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms 722 von dem zweiten Gasstrom 724 aufgenommen.
Der zweite Gasstrom 724 wird im vorliegenden Fall nach dem Aufnehmen der desorbierten Inhaltsstoffe einer regenerativen thermischen Nachverbrennungsanlage 600, wie in Figur 1-8A, 1-8B, 1-8C gezeigt, zugeführt und in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage behandelt. Es ist aber auch vorstellbar, dass der zweite Gasstrom 724 nach dem Aufnehmen der desorbierten Inhaltsstoffe einer Nachbereitungsanlage zugeführt wird . - -
Im vorliegenden Fall liegt ein Aufkonzentrationsverhältnis vom ersten Gasstrom 722 und dem zweiten Gasstrom 724, bezogen auf ein Konzentrationsverhältnis der Inhaltsstoffe, von 1 : 20 vor.
Ein erfindungsgemäßer Wabenkörper 700, der erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen, insbesondere zum Aufkonzentrieren von Lösemitteln in Gasen verwendet wird, weist bevorzugt poröse Kanalwände 702 auf und ist insbesondere aus einem porös verarbeitbaren PTFE-Material gefertigt.
Das porös verarbeitbare PTFE-Material ist insbesondere ein vorgesintertes PTFE-Pulver.
Weiter bevorzugt sind die Kanalwände 702 offenporig insbesondere mit einer Porengröße von ca. 1 bis ca. 30 pm ausgebildet. So kann eine größere Austauschfläche zwischen erstem Gasstrom und dem erfindungsgemäßen Wabenkörper 700 realisiert werden.
Das porös verarbeitbare PTFE-Material ist insbesondere compoundierfähig . Im Rahmen einer Compoundierung können Füllstoffe wie beispielsweise Aluminiumsilikate mit einer Partikelgröße von ca. 5 bis ca. 140 pm homogen im ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 700 verteilt werden.
Ein Aluminiumsilikat-Anteil von ca. 3 bis ca. 10 Gew.-% in dem ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 700 kann für eine höhere Stabilität des Wabenkörpers 700 sorgen.
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Die Erfindung betrifft neben dem zuvor detailliert dargestellten ersten und zweiten Hauptaspekt einen dritten Hauptaspekt, auf den im Folgenden näher eingegangen werden soll.
Gemäß dem dritten Hauptaspekt in Verbindung mit dem ersten Hauptaspekt betrifft die Erfindung die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in Anlagen zur Wasserreinigung und in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfä- higen Inhaltsstoffen von Fluiden sowie die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium.
Gemäß dem dritten Hauptaspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung, welche erfindungsgemäße Wabenkörper umfasst, und ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken, wobei das Trennbecken erfindungsgemäße Wabenkörper umfasst.
Die Erfindung betrifft wie eingangs beschrieben einen Wabenkörper, umfassend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen umfasst. Die Kanäle grenzen über Kanalwände aneinander an. Die Kanäle fungieren im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen des dritten Hauptaspekts der Erfindung auch als Strömungskanäle.
Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung erfindungsgemäßer Wabenkörper in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, insbesondere in Form eines Reaktionsfilms, und/oder zur Bereitstellung von Sedimen- - - tationsflächen, insbesondere in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere in Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung und ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken.
Anlagen zur biologischen Wasserreinigung, werden genutzt, um Wasser, insbesondere Abwasser und/oder Prozesswasser, von darin enthaltenen Inhaltsstoffen zu reinigen. Das Wasser kann nach einer umfassenden, häufig mehrstufigen, Reinigung als Frischwasser erneut verwendet werden.
In Anlagen zur biologischen Wasserreinigung werden organische Inhaltsstoffe des Wassers vorzugsweise mittels Bakterien in einer aeroben Reaktion in einem Stoffwechsel prozess der Bakterien umgesetzt. Dieses Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe in einem Stoffwechsel prozess der zugesetzten Bakterien kann nur stattfinden, sofern eine ausreichende Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas, wie z. B. Luft, besteht, das die Bakterien für die Reaktion mit Sauerstoff versorgt.
Aus der DE 43 29 239 C2 ist ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung bekannt, bei dem unter Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr Wasserinhalte von im Belebtschlamm-Abwassergemisch schwebenden Bakterien in einem Belebungsbecken veratmet werden. In dem Belebungsbecken sind Bauteile in Form von schräg ansteigend verlaufenden Lamellenpaketen angeordnet, wobei die Luft gezielt zwischen benachbarten Lamellen eingeleitet wird.
Ergänzend oder alternativ kann in der Wasserreinigung ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden eingesetzt werden. Die Fluide sind im Fall der Wasserreinigung, insbesondere der Abwasserreinigung, typischerweise Abwasser und/oder Prozesswasser. In derartigen Verfah- - - ren werden sedimentierfähige, feste Inhaltsstoffe durch Sedimentation von dem Fluid, insbesondere Wasser, abgetrennt. Es ist dabei von Bedeutung, für die Sedimentation geeignete Strömungsbedingungen zu gewährleisten.
Aus der EP 1 110 915 A2 ist ein Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung bekannt, das ein Belebungsbecken vorsieht, in dem unter Zufuhr eines Katalysatormittels Abwasserinhaltsstoffe von im Abwasser schwebenden Abbaumitteln abgebaut werden. In dem Belebungsbecken ist wenigstens ein Bauteil in Form eines Lamellenpakets angeordnet, in bzw. an dem die im Abwasser schwebenden Abbaumittel durch Sedimentation abgeschieden werden.
Herkömmliche Bauteile, beispielsweise Lamellenpakete oder auch andere Füllkörper aus dem Stand der Technik, deren Oberflächen häufig geneigt zur Schwerkraftrichtung angeordnet sind, sind typischerweise aus Edelstahl, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder Polyvinylidenchlorid (PVC) gefertigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil vorzuschlagen, das für die oben beschriebenen Verwendungen und Verfahren geeignet ist und wirtschaftlich herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird im Rahmen des ersten Hauptaspekts erfindungsgemäß durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Kanäle des Wabenkörpers sind typischerweise von der einen zur anderen Stirnseite durchgängig ausgebildet und eignen sich damit als Strömungskanäle.
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Wabenkörper aus einem aus Polytetra- fluorethylen (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist, weisen die Oberflächen inhärent antiadhäsive Eigenschaften auf, wodurch die erfindungsgemäßen Wabenkörper weniger verschmutzungsanfällig und weniger anfällig für Verstopfung durch Ablagerungen und/oder Anba- - - ckungen von Inhaltsstoffen aus dem Wasser und/oder Fluid sind als herkömmliche Bauteile aus Edelstahl oder anderen von PTFE verschiedenen Polymermaterialien. Darüber hinaus lassen sich gegebenenfalls die geringen Verschmutzungen und/oder Ablagerungen im Wesentlichen rückstandsfrei abreinigen. Der Ersatz erfindungsgemäßer Wabenkörper durch neue Wabenkörper wird typischerweise erst nach sehr langer Betriebsdauer notwendig.
Außerdem erfüllt der erfindungsgemäße Wabenkörper zum einen hohe Anforderungen bezüglich der Witterungsbeständigkeit, zum anderen ist gleichfalls eine hohe Chemikalienbeständigkeit gegeben. Dies ermöglicht eine Lagerung im Freien.
Des Weiteren weist der erfindungsgemäße Wabenkörper eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. So weisen die erfindungsgemäßen Wabenkörper auch im Falle von korrosiven Inhaltsstoffen im Wasser eine hohe Lebensdauer auf.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper aus einem auf PTFE-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial kann im Gegensatz zu herkömmlichen Bauteilen ohne Zusatz von Additiven, wie beispielsweise UV-Stabilisatoren, oder Oberflächenschutz, wie Lacke, UV-Strahlung ausgesetzt werden, ohne dass eine Vergilbung oder erhöhte Sprödigkeit und in Folge davon ein Sprödbruch auftritt.
Durch die geringe Anfälligkeit für Bruch, insbesondere Sprödbruch, werden die Ausfallzeiten aufgrund des Austausches gebrochener Wabenkörper reduziert.
Die erfindungsgemäßen Wabenkörper lassen sich deshalb mit vielfältigen Vorteilen in den eingangs beschriebenen Verfahren bzw. zu eingangs beschriebenen Verwendungszwecken als Bauteile nutzen.
Darüber hinaus wird bei Einlagerungsuntersuchungen bei den erfindungsgemäßen Wabenkörpern in Wasser gemäß DIN 53472/8.2 kein Aufquellen der Kanalwände gemessen. Dies ist von Vorteil, da die in Anlagen zur biologischen - -
Wasserreinigung und/oder Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden eingebauten Bauteile typischerweise einem wässri- gen Medium dauerhaft ausgesetzt sind.
Bei erfindungsgemäßen Wabenkörpern können somit ansonsten durch Aufquellen hervorgerufene verzerrte Geometrien und vermehrte Algenanlagerung an aufgequollenen, aufgerauten Oberflächen vermieden werden.
In einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Anwendungen fungieren die Kanäle der erfindungsgemäßen Wabenkörper als Strömungskanäle.
Besonders bevorzugte Wabenkörper für die oben genannten Verwendungen und Verfahren gemäß dem dritten Hauptaspekt werden im Folgenden noch näher erläutert.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen die Verwendung eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Wabenkörper in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Wabenkörper als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, insbesondere in Form eines Reaktionsfilms, und/oder zur Bereitstellung von Sedimentationsflächen, insbesondere in den im voranstehenden Absatz genannten Anlagen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung, welche ein Reaktionsbecken um- fasst, wobei in dem Reaktionsbecken ein oder mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper bereitgestellt werden. - -
Hierbei ist ein gleichmäßiger Durchfluss des Wassers durch das Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, in dem ein Schritt der biologischen Abwasserreinigung durchgeführt wird, für eine Vielzahl von Ausführungsformen von Bedeutung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden in einem Trennbecken, wobei das Trennbecken einen Zulauf, einen Ablauf und einen in einem von dem Zulauf zu dem Ablauf verlaufenden Strömungsweg umfasst. In dem Strömungsweg ist mindestens ein erfindungsgemäßer Wabenkörper angeordnet. Die Kanäle des erfindungsgemäßen Wabenkörpers fungieren in dieser Anwendung als Strömungskanäle. Der Strömungsweg verläuft erfindungsgemäß entlang einer Strömungsrichtung durch die Strömungskanäle des Wabenkörpers. Die Sedimentation der sedimentierfähigen Inhaltsstoffe findet in Schwerkraftrichtung und im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung in den Strömungskanälen der erfindungsgemäßen Wabenkörper statt.
Im Folgenden werden vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wabenkörper im Einzelnen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper weist vorzugsweise Kanäle mit freien Querschnittsflächen auf, wobei die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 70 % bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 % bis ca. 85 %, der Fläche einer Stirnseite des Wabenkörpers beträgt. Dies hat den Vorteil, dass ein gleichmäßiger Durchfluss durch die Kanäle des Wabenkörpers gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann im Falle von biologischer Abwasserreinigung eine optimierte Durchmischung von Bakterien, Wasser und gegebenenfalls des sauerstoffhaltigen Gases, wie z. B. Luft, realisiert werden.
Vorzugsweise sind die einzelnen Kanäle der Wabenstruktur parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers gesehen mit einem polygonalen, insbesondere rechteckigen, quadratischen, pentagonalen oder hexagonalen Querschnitt ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass zum einen gegebenenfalls ein gleichmäßi- - - ger Durchfluss des Wassers bzw. Fluids durch die Kanäle des Wabenkörpers realisiert werden kann und zum anderen, insbesondere bei der Verwendung in Trennbecken, ausreichend viele Sedimentationsflächen bereitgestellt werden können.
In dem polygonalen, insbesondere in dem rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt der Kanäle weisen im Wesentlichen parallel einander gegenüberliegende Kanalwände eines Kanals vorzugsweise einen Abstand von ca. 8 mm bis ca. 20 mm, bevorzugt einen Abstand von ca. 11 mm bis ca. 17 mm, zueinander auf.
Insbesondere sind die Kanalwände in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers mit einer Höhe von ca. 15 mm oder weniger, bevorzugt von ca. 5 mm bis ca. 11 mm, weiter bevorzugt mit einer Höhe von ca. 7 mm bis ca. 10 mm ausgebildet.
Vorzugsweise weisen die Kanalwände der Kanäle des Wabenkörpers eine Dicke von ca. 0,8 mm bis ca. 2,1 mm auf.
Erfindungsgemäße Wabenkörper mit den zuvor beschriebenen Abmessungen sind zusätzlich zu den genannten Vorteilen optimiert im Hinblick auf Gewicht, Stabilität und Handhabbarkeit.
In einem Querschnitt parallel zu den ersten und zweiten Stirnseiten ist der erfindungsgemäße Wabenkörper vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass der Wabenkörper problemlos an bereits bestehende Geometrien von Reaktionsbecken und/oder Trennbecken angepasst werden kann, ohne dass ein kompletter Umbau bereits bestehender Becken oder ganzer Anlagen vorgenommen werden muss.
Insbesondere ist der Wabenkörper parallelepipedförmig ausgebildet. In dieser bevorzugten, parallelepipedförmigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist die Längsrichtung der sich von der ersten zur zweiten Stirn- - - seite des Wabenkörpers erstreckenden Kanäle in einem Winkel von ca. 30° bis ca. 40° zur ersten Stirnseite ausgerichtet.
Korrespondierend dazu ist in dieser bevorzugten Ausführungsform die Längsrichtung der Kanäle in einem Winkel von ca. 150° bis ca. 140° zur zweiten Stirnseite ausgerichtet. Daraus ergibt sich bei einer horizontalen Ausrichtung der Stirnseiten des Wabenkörpers ein Winkel der Längsrichtung der Kanäle von ca. 60° bis ca. 50° zur Schwerkraftrichtung .
Diese in einem Winkel ausgerichtete Längsrichtung der Kanäle hat den Vorteil, dass im Falle vom Einbau in Trennbecken ein verbessertes Sedimentationsverhalten von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, insbesondere Wasser, entgegen der Strömungsrichtung erzielt werden kann. Durch einen im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen vergrößerten Winkel der Längsrichtung der Kanäle zur Schwerkraftrichtung wird ein verkürzter Sedimentationsweg in Schwerkraftrichtung bereitgestellt, den die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe zurücklegen, bevor sie auf die Kanalwände des Wabenkörpers treffen. Als Konsequenz der antiadhäsiven Eigenschaften der Oberfläche und der minimierten Gleitreibung kann trotzdem ein im Wesentlichen rückstaufreies Abgleiten der sedimentierfähigen Inhaltsstoffe erreicht werden.
Virginales PTFE weist, insbesondere aufgrund des antiadhäsiven Verhaltens der Oberflächen und einer geringen Polarisierbarkeit, eine geringe Oberflächenenergie auf. Beispielsweise weist virginales PTFE bei einer Temperatur von ca. 20 °C eine Oberflächenenergie von nur ca. 22,5 mN/m auf. Es konnte beispielsweise zu Wasser ein Kontaktwinkel von ca. 126° gemessen werden.
Darüber hinaus weisen die Oberflächen der Kanalwände in etwa gleich hohe statische und dynamische Reibungskoeffizienten auf, was ein optimiertes Gleitverhalten ermöglicht, bei dem ein ungleichförmiges Gleiten der sedimentierfähigen Inhaltsstoffe minimiert ist. Ungleichförmiges Gleiten wird im Folgenden auch als Ruckgleiten bezeichnet. - -
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wabenkörper mehrteilig ausgebildet und umfasst zwei oder mehr Segmente, die sich von der ersten zur zweiten Stirnseite des Wabenkörpers erstrecken und planar und gegebenenfalls kreisbogenförmig ausgebildete Seitenwände aufweisen . Im Falle, dass ein Segment zwei planare Seitenwände aufweist, die in einem Eckbereich des Segments aufeinandertreffen, sind diese Seitenwände in einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Der Einbau bzw. Austausch einzelner Segmente wird durch die mehrteilige Ausbildung des Wabenkörpers ermöglicht, während bei einem einteiligen Bauteil bei Verschleißerscheinungen oder ähnlichem das gesamte Bauteil ausgetauscht werden muss. Daraus ergibt sich auf Dauer gesehen ein geringerer Materialbedarf, woraus ein wirtschaftlicher Vorteil resultiert.
Im Sinne der Erfindung ist eine planare Seitenwand des Segments nicht als geschlossene und glatte Fläche des Wabenkörpers zu verstehen. Planar bedeutet im Sinne der Erfindung nicht, dass die Seitenwand keine Vor- und/oder Rücksprünge umfassen kann. Planar bzw. teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände sind im Sinne der Erfindung auch planare bzw. zylinderwandförmige Hüllflächen.
Vorzugsweise weisen die Oberflächen der Kanalwände der erfindungsgemäßen Wabenkörper eine Oberflächenrauigkeit Rmax von ca. 250 pm oder weniger auf. Dies hat den Vorteil, dass unerwünschte Ablagerungen von Inhaltsstoffen des Wassers bzw. Fluids reduziert werden. Im Falle der bevorzugten Ausführungsform mit einer in einem Winkel geneigten Ausrichtung der Längsrichtung der Kanäle zu den Stirnseiten kann die Gleitreibung während des Abgleitens vermindert sein. Die Oberflächenrauigkeit Rmax wird nach DIN EN ISO 4288 als Rz lmax bestimmt.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper ist vorzugsweise in einem Sinterverfahren, insbesondere in einem Press-/Sinterverfahren, hergestellt. Eine anschließende spanende Bearbeitung kann eine anwendungsspezifische Anpassung der Geometrie des Wabenkörpers, beispielsweise an bestehende Becken und/oder Anlagen ermöglichen und weist somit einen großen Vorteil im Vergleich zu - - herkömmlichen Bauteilen auf, die - falls sie überhaupt verarbeitbar sind - bei der Verarbeitung zu Verformungen neigen, da sie eine geringere mechanische Festigkeit als erfindungsgemäße Wabenkörper aufweisen.
Darüber hinaus können erfindungsgemäße Wabenkörper als Blöcke mit einer Vielzahl an Kanälen gefertigt werden und müssen nicht wie bei Lammellenpaketen aus vielen einzelnen Elementen, wie Lamellen, zusammengesetzt werden.
Die Sprödigkeit kann bei herkömmlichen Bauteilen, beispielsweise aus Polypropylen (PP), insbesondere bei niedrigen Temperaturen von ca. 0 °C oder weniger, drastisch zunehmen. Dies führt zu einer verminderten Witterungsbeständigkeit bei niedrigeren Temperaturen, denen Bauteile, die im Winter im Freien gelagert werden, ausgesetzt sein können. Erfindungsgemäße Wabenkörper weisen vorzugsweise auch bei niedrigen Temperaturen eine geringe Sprödigkeit auf, sodass eine Lagerung im Freien auch im Winter problemlos möglich ist.
Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,3 W/(m- K) oder mehr auf und/oder weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers eine spezifische Wärmekapazität von ca. 0,9 J/(g - K) oder mehr auf. Dies hat den Vorteil, dass Temperaturunterschiede in verschiedenen Bereichen des Wabenkörpers vermieden werden können. So können unterschiedlichen Materialausdehnungen und daraus resultierende Risse und/oder Sprünge im Wabenkörper vermieden werden .
Besonders bevorzugte erste Kunststoffmaterialien weisen eine über Füllstoffe optimierte Wärmeleitfähigkeit auf. Beispielsweise lassen sich ca. 0,43 W/(m- K) bei einer spezifischen Wärmekapazität von ca. 1,24 J/(g - K) erzielen, gemessen an einer Materialprobe mit einem Füllstoffgehalt von ca. 3 Gew.-% eines graphitbasierenden Füllstoffs Timrex C-TERM™ 002, mit einer Partikelgröße D50 von ca. 38 pm (erhältlich von TIMCAL Ltd., Schweiz). Diese Füllstoffe, über die - - die Wärmeleitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials optimiert werden kann, werden im Folgenden auch als Wärmeleitpigmente bezeichnet.
Vorzugsweise weist das PTFE-Polymermaterial eine Dichte von ca. 2,0 g/cm2 bis ca. 2,2 g/cm2 auf.
Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial eine Temperaturbeständigkeit von ca. 200 °C oder mehr, insbesondere ca. 250 °C oder mehr, auf. So können auch bei Wärmeeintrag Schäden am erfindungsgemäßen Wabenkörper vermieden werden.
Das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers weist vorzugsweise eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 10 N/mm2 bis ca.
30 N/mm2 auf. Dies hat den Vorteil, dass Wabenkörper mechanische Beanspruchungen, insbesondere durch einen hohen Schlammeintrag in Form von einer großen Menge organischer Inhaltsstoffe und/oder sedimentierfähiger Inhaltsstoffe, aushalten ohne zu reißen. So kann auch eine verbesserte Handhabbarkeit beim Einbau und/oder Austausch erfindungsgemäßer Wabenkörper in Anlagen zur Wasserreinigung und/oder Anlagen zum Abtrennen von sedi- mentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden ermöglicht werden. Darüber hinaus können Transportschäden reduziert werden.
Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers gemäß Prüfnorm EN ISO 12086-2 eine Reißdehnung von ca. 160 % bis ca. 350 % auf. Dies ist, ähnlich wie die verbesserte Reißfestigkeit, für die Handhabbarkeit während des Einbaus, Austauschs und Transports der erfindungsgemäßen Wabenkörper von erheblichem Vorteil.
Die verbesserten mechanischen Eigenschaften des ersten Kunststoffmaterials tragen insbesondere dazu bei, dass erfindungsgemäße Wabenkörper in dieser bevorzugten Ausführungsform hohe Lasten tragen können und dabei nur eine geringe Durchbiegung zeigen. - -
Beispielsweise zeigen erfindungsgemäße Wabenkörper bei einer Flächenlast von 1,3 t und einer Temperaturbelastung von 230 °C während 8 Stunden nur eine Durchbiegung von ca. 6 mm.
In einer bevorzugten Variante enthält das PTFE-Polymermaterial virginales Po- lytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% oder mehr und gegebenenfalls ein von dem PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-% oder weniger.
Das virginale PTFE weist bevorzugt einen Co-Monomeranteil von ca. 1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger, auf. Typische Co-Monomere sind Hexafluorpropylen, Perfluoralkylvinylether, insbesondere Perfluorpropylvinylether (PPVE), Perfluor-(2,2-dimethyl-l,3-dioxol) und Chlor- trifluorethylen. Das virginale PTFE mit einem Co-Monomeranteil wird im Folgenden auch als virginales modifiziertes PTFE oder einfach als modifiziertes PTFE bezeichnet. Modifiziertes PTFE ist typischerweise ohne Zusatz von
Fremdmaterialien schweißbar.
Weiter bevorzugt weist das agglomerierte virginale PTFE und gegebenenfalls das von dem PTFE verschiedene Hochleistungspolymer im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 250 bis ca. 450 pm, auf. Die mittlere Partikelgröße D50 bezieht sich jeweils auf den mittleren Durchmesser der Partikel.
Die zuvor beschriebene bevorzugte Variante des ersten Kunststoffmaterials kann insbesondere ohne Schweißzusatz verschweißt werden. Dies erleichtert die Verarbeitbarkeit.
Ein geeignetes virginales, nicht agglomeriertes PTFE ist beispielsweise Inoflon 640 (Hersteller: Gujarat Fluorochemicals Limited) mit einer Primärpartikelgröße D50 von ca. 25 pm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porosität auf und umfassen insbesondere ein porös verar- - - beitbares PTFE-Polymermaterial . Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht des Wabenkörpers reduziert werden kann und Material gespart werden kann.
Als porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial eignet sich vorzugsweise ein vorgesintertes PTFE-Polymermaterial, welches insbesondere in Pulverform eingesetzt wird .
Die Gasdurchlässigkeit für Wabenkörper mit porösen Kanalwänden ist im Vergleich zu der von Kanalwänden nicht poröser Wabenkörper erhöht.
In dieser bevorzugten porösen Ausführungsform weist das erste Kunststoffmaterial auch weitere veränderte Materialeigenschaften auf:
Das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial umfassende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände weist insbesondere eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 bis ca. 10 N/mm2 auf und/oder eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 bis ca. 110 %.
Das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial umfassende erste Kunststoffmaterial weist in dieser bevorzugten Ausführungsform insbesondere eine gemäß EN ISO 12088 gemessene Dichte von ca. 1,1 bis ca. 1,6 g/cm3 auf.
Vorzugsweise weist das porös verarbeitbare PTFE-Polymermaterial zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. ca. 75 bis ca. 110 pm, bevorzugt eine mittlere Partikelgröße D50 von ca.
100 pm, auf.
Die Kanalwände des Wabenkörpers weisen in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Wabenkörpers mit porösen Kanalwänden eine mittlere Porengröße von ca. 1 pm bis ca. 30 pm auf.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Kanalwände des Wabenkörpers offenporig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine vergrößerte - -
Austauschfläche, beispielsweise für eine erleichterte Ausbildung eines Reaktionsfilms, bereitgestellt ist.
Um die Eigenschaften des ersten Kunststoffmaterials an die jeweiligen Anforderungen bezüglich der organischen Inhaltsstoffe des Wassers oder der sedi- mentierfähigen Inhaltsstoffe des Fluids anzupassen, kann das erste Kunststoffmaterial bevorzugt metallische und/oder nichtmetallische Füllstoffe enthalten. Die nichtmetallischen Füllstoffe sind dabei insbesondere ausgewählt aus Polymeren, insbesondere aromatischem Polyester, Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylensulfon (PPS02), Polyimid (PI), sowie Copolymeren und Derivaten davon, Farbpigmenten, Wärmeleitpigmenten, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern.
Glasfasern und Kohlefasern weisen dabei vorzugsweise einen mittleren Faserdurchmesser von ca. 10 pm bis ca. 18 pm auf.
Mittels der Füllstoffe und deren Vorbehandlung lassen sich auch die Oberflächeneigenschaften wie z.B. Oberflächenrauigkeit und Benetzungsverhalten von Wasser an den Kanalwänden des Wabenkörpers an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
In der bevorzugten Variante, in der das erste Kunststoffmaterial nichtmetallische Füllstoffe enthält, kann insbesondere die Formstabilität sowie die Abrieb- und Verschleißfestigkeit des Wabenkörpers verbessert werden. Hierfür sind die Füllstoffe beispielsweise ausgewählt aus Polymeren, insbesondere aromatischem Polyester, Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylensulfon (PPS02), Polyimid (PI), sowie Copolymeren und Derivaten davon, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern.
Beispielsweise enthält in einer bevorzugten Ausführungsform das erste Kunststoffmaterial eines Wabenkörpers mit porösen Kanalwänden zusätzlich Füllstoffe, die die Formstabilität verbessern. Dazu eignen sich insbesondere PEEK, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern. - -
In einer bevorzugten Variante weisen die metallischen und/oder nichtmetallischen Füllstoffe des ersten Kunststoffmaterials eine Partikelgröße D50 von ca. 300 pm oder weniger, bevorzugt ca. 100 μηι oder weniger auf. Der nichtmetallische Füllstoff ist dabei insbesondere mit einem Anteil von ca. 40 Gew.-% oder weniger in dem ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers enthalten.
Vorzugsweise lässt sich der Füllstoff im Rahmen einer Compoundierung (Herstellung eines kornförmigen Granulats) der Füllstoffe und des nicht agglomerierten virginalen oder modifizierten PTFE homogen in dem ersten Kunststoffmaterial verteilen. Nicht rieselfähige Compounds werden vorzugsweise anschließend einer Granulierung unterworfen und die resultierenden Granulate bei der Herstellung der Wabenkörper eingesetzt. Die Granulate weisen insbesondere eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 1 mm bis ca. 3 mm auf.
Vorzugsweise weisen die Agglomerate eine gemäß DIN EN ISO 60 ermittelte Schüttdichte von ca. 850 g/l oder weniger auf. Aus einer optimierten Kombination von Partikelgröße und Partikelhärte der Granulatherstellung resultiert ein geringeres Gewicht der Wabenkörper, wodurch die Belastung von mit erfindungsgemäßen Wabenkörpern bestückten Anlagen reduziert wird.
Auch das porös verarbeitbare PTFE-Polymermaterial ist vorzugsweise com- poundierfähig .
In Verwendungen, bei denen der Durchfluss auf die Kanäle des erfindungsgemäßen Wabenkörpers beschränkt sein soll, kann der erfindungsgemäße Wabenkörper ein aus einem zweiten Kunststoffmaterial auf Basis von Polytetra- fluorethylen(PTFE)-Polymermaterial gefertigtes Dichtelement aufweisen, welches sich parallel zur ersten bzw. zweiten Stirnseite des Wabenkörpers vom Wabenkörper weg erstreckt. Damit lässt sich der Durchfluss zwischen Wabenkörper und Wand des jeweiligen Beckens verringern. Dichtelemente werden darüber hinaus insbesondere eingesetzt, wenn der Durchfluss auf die Kanäle des Wabenkörpers konzentriert sein soll. - -
Ein Dichtelement kann darüber hinaus beim Einbau des Waben körpers hilfreich sein, beispielsweise, in dem der Wabenkörper an dem Dichtelement, beispielsweise mittels Schrauben oder Einhängen in eine Haltevorrichtung, beispielsweise in eine Tragleiste, an den Beckenwänden befestigt ist.
Es reicht teilweise aus, wenn durch das Dichtelement der Durchfluss zwischen Wabenkörper und Wand des Beckens verringert wird, insbesondere aber ist das Dichtelement zum im Wesentlichen fluiddichten Abdichten ausgebildet.
Vorzugsweise ist das Dichtelement stoffschlüssig mit dem Wabenkörper verbunden. Es ist insbesondere einstückig mit dem Wabenkörper ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine möglichst gute Abdichtung realisiert werden kann.
In einer Ausführungsform, in der der Wabenkörper mehrteilig ausgebildet ist, ist auch das Dichtelement bevorzugt mehrteilig ausgebildet.
Gegebenenfalls kann das Dichtelement so konzipiert werden, dass es die Segmente des Wabenkörpers in eingebautem Zustand im Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder Umwälzbecken stabilisiert. Dies hat den Vorteil, dass die Segmente des Wabenkörpers zwar zusammengehalten sind, jedoch eine Halterung für die Einbausituation in Becken überflüssig wird.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der, insbesondere mehrteilige, Wabenkörper mittels eines Dichtelements an einer Halterung befestigt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft, wie bereits erwähnt, ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung, welche ein Reaktionsbecken umfasst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: - -
Bereitstellen von einem oder mehreren erfindungsgemäßen Wabenkörpern, wobei die Wabenkörper zumindest teilweise in das Volumen des Reaktionsbeckens eintauchen;
Bereitstellen eines Volumens eines sauerstoffhaltigen Gases;
Einleiten von organische Inhaltsstoffe enthaltendem Wasser in das Reaktionsbecken;
Zugeben von Bakterien zu dem organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wasser;
Einführen des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers sowie der Bakterien in die Kanäle der Wabenkörper;
Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen der Wabenkörper;
Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten; und
Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien.
Die oben genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Wabenkörper gelten für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung gleichermaßen.
Im Sinne der Erfindung können die Bakterien auch vor dem Einleiten des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers in das Reaktionsbecken dem Wasser zugesetzt werden.
Das Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen der Wabenkörper führt zu einem Kontakt des sauerstoffhaltigen Gases mit den Bakterien, sodass Sauerstoff für das Umsetzten der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechselprozess der Bakterien zur Verfügung steht.
Es ist für manche Ausführungsformen von Reaktionsbecken von Bedeutung, dass darin angeordnete Wabenkörper eine möglichst geringe Gasdurchlässigkeit aufweisen. Gasdurchlässigkeit wird typischerweise anhand einer Permea- - - tionsrate der Durchlässigkeit in cm3 gegenüber Testgasen pro Fläche in m2, Versuchsdauer in Tagen d und pro Druck des Gases in bar angegeben. Die Permeationsrate wird bei einer Folie mit definierter Folienstärke gemäß DIN 53380, Teil 2, gemessen.
In einer bevorzugten Variante des ersten Kunststoffmaterials ohne Füllstoffe, bei der das PTFE-Polymermaterial ein Hochleistungspolymer, insbesondere in Form von modifiziertem PTFE, umfasst, weist das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers insbesondere eine verminderte Gasdurchlässigkeit oder Permeationsrate auf. Die Permeationsrate, gemessen an einer Folie mit einer Stärke von 1 mm, für diese bevorzugte Variante des ersten Kunststoffmaterials, umfassend ein Hochleistungspolymer, ist für gasförmiges HCl, insbesondere ca. 440 cm3/(m2-d-bar) oder weniger. Falls eine noch geringere Gasdurchlässigkeit erwünscht sein sollte, kann die Permeationsrate mit einer nur um 1 mm dickeren Folie sogar halbiert werden oder sogar mit einer noch dickeren Folie von zum Beispiel 6 mm sogar um einen Faktor 7 oder mehr reduziert werden.
Aber auch im Falle, dass das erste Kunststoffmaterial gemäß einer weiteren Variante aus einem PTFE-Polymermaterial ohne Hochleistungspolymer und ohne Füllstoffe ausgewählt wird, kann eine Permeationsrate gegenüber Cl2, HCl oder S02 von ca. 620 cm3/(m2-d-bar) oder weniger, bei Cl2 oder S02 insbesondere ca. 300 cm3/(m2-d-bar) oder weniger, erzielt werden.
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens ist das Reaktionsbecken ein Durchmischungsbecken. In dieser bevorzugten Ausführungsform, in der das Reaktionsbecken ein Durchmischungsbecken ist, fungieren die Kanäle der Wabenkörper als Strömungskanäle. Die Wabenkörper sind dabei entlang eines Strömungswegs derart angeordnet, dass der Strömungsweg sich durch die Strömungskanäle der Wabenkörper erstreckt. Das bereitgestellte sauerstoffhaltige Gas und das Wasser werden, insbesondere homogen verteilt, durch die Strömungskanäle der Wabenkörper entlang des Strömungswegs durchgeleitet. Dies hat den Vorteil, dass das sauerstoffhaltige Gas und das Wasser über alle Strömungskanäle verteilt werden, so dass eine optimierte Durchmischung und - - somit ein optimiertes Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe in dem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien stattfinden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden in dem Durchmischungsbecken mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper angeordnet, wobei alle Wabenkörper im Wesentlichen dieselbe oder gar identische Form aufweisen. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Wabenkörper gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden. Das stoffschlüssige Verbinden erfolgt insbesondere durch Schweißen.
Alternativ sind die Wabenkörper bevorzugt lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten. In der vorgegebenen Ausrichtung zueinander sind Strömungskanäle von im Strömungsweg hintereinander angeordneten Wabenkörpern fluchtend zueinander angeordnet und grenzen aneinander an, derart, dass insbesondere ein durchgängiger Strömungsweg durch im Strömungsweg hintereinander angeordnete Wabenkörper verläuft. Die Halterung kann den gleichzeitigen Ausbau mehrerer Wabenkörper, beispielsweise zur Reinigung, ermöglichen und damit erleichtern.
In einer alternativen Variante des Verfahrens ist das Reaktionsbecken ein Umwälzbecken. Ein erster Bereich des Wabenkörpers taucht in das Wasser innerhalb des Umwälzbeckens ein und ein zweiter Bereich des Wabenkörpers ist innerhalb und/oder außerhalb des Umwälzbeckens dem bereitgestellten Volumen eines sauerstoffhaltigen Gases exponiert. Die Variante des Verfahrens umfasst die folgenden Schritte:
Ausbilden eines auf den Kanalwänden des Wabenkörpers angeordneten Reaktionsfilms;
Zumindest partielles Entleeren der Kanäle von Wasser zum Bereitstellen des sauerstoffhaltigen Gases in den Kanälen des Wabenkörpers; - -
Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen des Wassers in einem aeroben Stoffwechselprozess der Bakterien in dem Reaktionsfilm zu Reaktionsprodukten; und
Rotation des Wabenkörpers und Überführen des ersten Bereiches des Wabenkörpers in das Volumen an sauerstoffhaltigem Gas und Eintauchen des zweiten Bereiches des Wabenkörpers in das organische Inhaltsstoffe enthaltende Wasser.
Das Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe in einem Stoffwechselprozess der Bakterien findet vorzugsweise an Bereichen des Reaktionsfilms statt, die dem sauerstoffhaltigen Gas exponiert sind. Es ist aber auch denkbar, dass Sauerstoff im Reaktionsfilm eingeschlossen wird und/oder sich an den Reaktionsfilm anlagert, derart dass auch an Bereichen des Reaktionsfilms, die ins Wasser eintauchen, Sauerstoff des sauerstoffhaltigen Gases für eine aerobe Reaktion zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann auch in dem Wasser gelöster Sauerstoff oder in das Wasser eingeleiteter Sauerstoff in einem aeroben Stoffwechselprozess in eingetauchten Bereichen des Reaktionsfilms genutzt werden, damit organische Inhaltsstoffe des Wassers zu Reaktionsprodukten umgesetzt werden können.
In dieser alternativen Variante, in der das Reaktionsbecken ein Umwälzbecken ist, umfasst der Reaktionsfilm vorzugsweise Bakterien und organische Inhaltsstoffe des Wassers.
Typischerweise wird der Reaktionsfilm in einer Anfahrphase gebildet.
Während der Anfahrphase lagern sich nach dem Zugeben der Bakterien zu dem Wasser, zumindest teilweise Bakterien und organische Inhaltsstoffe unter Bildung des Reaktionsfilms an den Kanalwänden des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ab.
Dadurch, dass der Reaktionsfilm unter Rotation des Wabenkörpers ausgebildet werden kann, sind während der Betriebsphase zeitlich gemittelt gleiche Bedin- - - gungen in Bezug auf Eintauchen und dem sauerstoffhaltigen Gas Exponieren über den gesamten Wabenkörper gegeben.
Vorzugsweise wird die Rotation des Wabenkörpers kontinuierlich durchgeführt. Der Wabenkörper wird insbesondere mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,1 Umdrehungen/Minute bis ca. 5 Umdrehungen/Minute, bevorzugt ca. 1 Umdrehung/Minute bis ca. 2 Umdrehungen/Minute, um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu den Kanälen des Wabenkörpers ausgerichtet ist, rotiert.
Es ist im Sinne der Erfindung auch vorstellbar, dass zwei alternative Varianten des Verfahrens, wobei bei einer Variante das Reaktionsbecken ein Durchmischungsbecken ist und bei der anderen Variante das Reaktionsbecken ein Umwälzbecken ist, in zwei Schritten hintereinander durchgeführt werden, derart dass eine zweischrittige Wasserreinigung erfolgt. Dabei wird das Wasser typischerweise von einem Becken in das andere geleitet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken. Das Trennbecken umfasst einen Zulauf, einen Ablauf, einen in einem von dem Zulauf zu dem Ablauf entlang einer Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsweg und mindestens einen in dem Strömungsweg angeordneten erfindungsgemäßen Wabenkörper, wobei die Kanäle des erfindungsgemäßen Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren. Der Strömungsweg verläuft dabei durch die Strömungskanäle des Wabenkörpers. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Einleiten eines Fluids in das Trennbecken durch den Zulauf;
Durchleiten des Fluids durch das Trennbecken und durch die in dem Trennbecken angeordneten Wabenkörper entlang des Strömungswegs; Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in den Strömungskanälen des Wabenkörpers; und
Ableiten des Fluids aus dem Trennbecken durch den Ablauf. - -
Die oben genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Wabenkörper gelten für das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken gleichermaßen.
Sedimentierfähige Inhaltsstoffe, die von dem Fluid abgetrennt werden sollen, sind zum einen anorganische Feststoffe, wie zum Beispiel Kalk, Sand und/oder Schleifmittel. Zum anderen können auch organische Stoffe durch Sedimentation abgetrennt werden. Beispielsweise können in Verfahren zur biologischen Wasserreinigung Bakterien, häufig unter Zusatz eines Flockungsmittels und/ oder Stoffwechselunterstützungsmittels, die den Stoffwechselprozessumsatz erhöhen und/oder die Sedimentation erleichtern, nach dem Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien durch Sedimentation abgetrennt werden. Dies kann, je nach Aufbau der Anlage, in einem dem Umsetzen in einem Stoffwechselprozess nachgelagerten Schritt realisiert werden oder auch in einem einzigen Schritt in einem einzigen Becken durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist die Längsrichtung der Strömungskanäle in einem Winkel von ca. 50° bis ca. 60° zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet und die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe treffen während des Sedimentierens auf die Kanalwände und gleiten gegebenenfalls entlang der Kanalwände im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung ab.
Korrespondierend dazu ist die Längsrichtung der Strömungskanäle in einem Winkel von ca. 30° bis ca. 40° zur ersten Stirnseite und in einem Winkel von ca. 150° bis ca. 140° zur zweiten Stirnseite ausgerichtet.
Vorzugsweise wird das Fluid unter Einhaltung einer Reynoldszahl von ca. 500 bis ca. 2000, bevorzugt ca. 1000 oder weniger, durch die Strömungskanäle der Wabenkörper durchgeleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden in dem Trennbecken mehrere erfindungsgemäße Wabenkörper angeordnet, wobei alle Wabenkörper im We- - - sentlichen dieselbe Form aufweisen. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Wabenkörper gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden. Das stoffschlüssige Verbinden erfolgt insbesondere durch Schweißen.
Alternativ sind die Wabenkörper bevorzugt lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten. In der vorgegebenen Ausrichtung sind Strömungskanäle von im Strömungsweg hintereinander angeordneten Wabenkörpern fluchtend zueinander angeordnet und grenzen aneinander an, derart, dass insbesondere ein durchgängiger Strömungsweg durch im Strömungsweg hintereinander angeordnete Wabenkörper verläuft. Die Halterung kann den gleichzeitigen Ausbau mehrerer Wabenkörper, beispielsweise zur Reinigung, ermöglichen und damit erleichtern.
Bevorzugt ist das Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in Wasser und wird im Anschluss an ein Verfahren zur biologischen Wasserreinigung durchgeführt.
In einer bevorzugten Variante werden dem Wasser und/oder Fluid Hilfsstoffe, insbesondere Flockungsmittel und/oder Stoffwechselunterstützungsmittel, zugesetzt. So kann die Sedimentation beschleunigt werden und/oder ein Umsetzen in einem Stoffwechselprozess mit einem erhöhten Reaktionsumsatz, beispielsweise durch Zusatz eines Katalysatormittels, ermöglicht werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere die folgenden Ausführungsformen :
Im Verlauf der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gemäß dem ersten und dritten Hauptaspekt werden Produkte, Verwendungen und Verfahren der Übersichtlichkeit halber einheitlich mit "Ausführungsform" bezeichnet.
Die Erfindung betrifft gemäß einer ersten Ausführungsform einen Wabenkörper, umfassend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeord- - - neten Stirnseiten, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen umfasst, die über Kanalwände aneinander angrenzen, wobei der Wabenkörper aus einem auf Polyte- trafluorethylen (PTFE)-Polymermaterial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zweiten Ausführungsform einen Wabenkörper nach der ersten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper Kanäle mit freien Querschnittsflächen aufweist, wobei die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 70 % bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 % bis ca. 85 % der Fläche einer Stirnseite des Wabenkörpers beträgt.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dritten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kanäle der Wabenstruktur parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers gesehen mit einem polygonalen, insbesondere rechteckigen, quadratischen, pentagonalen oder hexagonalen Querschnitt ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierten Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem polygonalen, insbesondere in dem rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt der Kanäle im Wesentlichen parallel einander gegenüberliegende Kanalwände eines Strömungskanals einen Abstand von ca. 8 mm bis ca. 20 mm, bevorzugt einen Abstand von ca. 11 mm bis ca. 17 mm, zueinander aufweisen und/oder dass die Kanalwände in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers mit einer Höhe von ca. 15 mm oder weniger, bevorzugt von ca. 5 mm bis ca. 11 mm, weiter bevorzugt mit einer Höhe von ca. 7 mm bis ca. 10 mm ausgebildet sind .
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünften Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper in einem Querschnitt parallel zu den ersten und zweiten Stirnseiten im Wesentlichen kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechsten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der sich von der ersten zur zweiten Stirnseite des Wabenkörpers erstreckenden Kanäle in einem Winkel von ca. 30° bis ca. 40° zur ersten Stirnseite ausgerichtet ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper mehrteilig ausgebildet ist und zwei oder mehr Segmente umfasst, die sich jeweils von der ersten zur zweiten Stirnseite des Wabenkörpers erstrecken und planar und gegebenenfalls kreisbogenförmig ausgebildete Seitenwände aufweisen, wobei im Falle, dass ein Segment zwei planare Seitenwände aufweist, die in einem Eckbereich des Segments aufeinander treffen, diese Seitenwände in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände der Kanäle des Wabenkörpers eine Dicke von ca. 0,8 mm bis ca. 2,1 mm aufweisen.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper in einem Sinter-Verfahren, insbesondere in einem Press/Sinter-Verfahren hergestellt ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kanalwände eine Oberflächenrauigkeit Rmax von ca.
250 pm oder weniger aufweisen.
Die Erfindung betrifft gemäß einer elften Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das - -
PTFE-Polymermaterial virginales Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% oder mehr und gegebenenfalls ein von PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-% oder weniger enthält, wobei bevorzugt das virginale PTFE einen Co-Monomeranteil von ca.
1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zwölften Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 11, dadurch gekennzeichnet, dass das virginale PTFE und gegebenenfalls das von dem PTFE verschiedene Hochleistungspolymer zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 250 pm bis ca.
450 pm, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreizehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-
2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 10 N/mm2 bis ca. 30 N/mm2 aufweist und/ oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 160 % bis ca. 350 % aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porosität aufweisen und insbesondere ein porös verarbeitbares PTFE-Material umfassen, dass das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial umfassende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 N/mm2 bis ca. 10 N/mm2 aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 % bis ca. 110 % aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanal- - - wände des Wabenkörpers eine mittlere Porengröße von ca. 1 pm bis ca. 30 pm aufweisen und/oder offenporig ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das porös verarbeitbare PTFE-Material zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 75 pm bis ca. 110 pm, bevorzugt ca. 100 pm, aufweist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial metallische und/oder nichtmetallische Füllstoffe enthält, wobei die nichtmetallischen Füllstoffe insbesondere ausgewählt sind aus Polymeren, insbesondere aromatischem Polyester, Polyetheretherke- ton (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylensulfon (PPS02), Polyimid (PI) sowie Copolymeren und Derivaten davon, Farbpigmenten, Wärmeleitpigmenten, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achtzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 17, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen und/oder nichtmetallischen Füllstoffe eine Partikelgröße D50 von ca. 100 pm oder weniger aufweisen und dass vorzugsweise der nichtmetallische Füllstoff mit einem Anteil von ca. 40 Gew.-% oder weniger, in dem ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers enthalten ist.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunzehnten Ausführungsform einen Wabenkörper nach Ausführungsform 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe mittels einer Compoundierung in das erste Kunststoffmaterial eingebracht sind, dass vorzugsweise ein nicht rieselfähiges Compound als Granulat aufbereitet ist und dass insbesondere das Granulat eine mittlere Partikelgröße von ca. 1 mm bis ca. 3 mm aufweist. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform die Verwendung eines Wabenkörpers nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19 in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Die Erfindung betrifft gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform die Verwendung eines Wabenkörpers nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19 als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, insbesondere in Form eines Reaktionsfilms, und/oder zur Bereitstellung von Sedimentationsflächen, insbesondere in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung, welche ein Reaktionsbecken umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen von einem oder mehreren Wabenkörpern nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19, wobei die Wabenkörper zumindest teilweise in das Volumen des Reaktionsbeckens eintauchen; Bereitstellen eines Volumens eines sauerstoffhaltigen Gases; Einleiten von organische Inhaltsstoffe enthaltendem Wasser in das Reaktionsbecken;
Zugeben von Bakterien zu dem organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wasser;
Einführen des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers sowie der Bakterien in die Kanäle der Wabenkörper;
Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen der Wabenkörper; - -
Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten; und
Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsbecken ein Durchmischungsbecken ist, dass die Kanäle der Wabenkörper als Strömungskanäle fungieren, dass die Wabenkörper entlang eines Strömungswegs derart angeordnet sind, dass sich der Strömungsweg durch die Strömungskanäle der Wabenkörper erstreckt, und dass das bereitgestellte sauerstoffhaltige Gas und das Wasser, insbesondere homogen verteilt, durch die Strömungskanäle der Wabenkörper entlang des Strömungswegs durchgeleitet werden.
Die Erfindung betrifft gemäß einer vierundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchmischungsbecken mehrere Wabenkörper angeordnet werden, wobei die Wabenkörper im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen, und dass die Wabenkörper gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder dass die Wabenkörper lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer fünfundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsbecken ein Umwälzbecken ist, dass ein erster Bereich des Wabenkörpers in das Wasser innerhalb des Umwälzbeckens eintaucht und ein zweiter Bereich des Wabenkörpers innerhalb und/oder außerhalb des Umwälzbeckens dem bereitgestellten Volumen eines sauerstoffhaltigen Gases exponiert ist, umfassend die folgenden Schritte:
Ausbilden eines auf den Kanalwänden des Wabenkörpers angeordneten Reaktionsfilms; - -
Zumindest partielles Entleeren der Kanäle von Wasser zum Bereitstellen des sauerstoffhaltigen Gases in den Kanälen des Wabenkörpers;
Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen des Wassers in einem aeroben Stoffwechselprozess der Bakterien in dem Reaktionsfilm zu Reaktionsprodukten; und
Rotation des Wabenkörpers und Überführen des ersten Bereiches des Wabenkörpers in das Volumen an sauerstoffhaltigem Gas und Eintauchen des zweiten Bereiches des Wabenkörpers in das organische Inhaltsstoffe enthaltende Wasser.
Die Erfindung betrifft gemäß einer sechsundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsfilm Bakterien und organische Inhaltsstoffe des Wassers umfasst.
Die Erfindung betrifft gemäß einer siebenundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des Wabenkörpers kontinuierlich, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,1 Umdrehungen/min bis ca. 5 Umdrehungen/min um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu den Kanälen des Wabenkörpers ausgerichtet ist, durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft gemäß einer achtundzwanzigsten Ausführungsform ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken, wobei das Trennbecken einen Zulauf, einen Ablauf, einen in einem von dem Zulauf zu dem Ablauf entlang einer Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsweg und mindestens einen in dem Strömungsweg angeordneten Wabenkörper nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19 umfasst, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei der Strömungsweg durch die Strömungskanäle des Wabenkörpers verläuft, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Einleiten eines Fluids in das Trennbecken durch den Zulauf; - -
Durchleiten des Fluids durch das Trennbecken und durch die in dem Trennbecken angeordneten Wabenkörper entlang des Strömungswegs;
Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in den Strömungskanälen des Wabenkörpers; und
Ableiten des Fluids aus dem Trennbecken durch den Ablauf.
Die Erfindung betrifft gemäß einer neunundzwanzigsten Ausführungsformen ein Verfahren nach Ausführungsform 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrichtung der Strömungskanäle in einem Winkel von ca. 50° bis ca. 60° zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist und dass die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe während des Sedimentierens auf die Kanalwände treffen und gegebenenfalls entlang den Kanalwänden im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung abgleiten.
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach Ausführungsform 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid unter Einhaltung einer Reynoldszahl von ca. 500 bis ca. 2000 durch die Strömungskanäle der Wabenkörper durchgeleitet wird.
Die Erfindung betrifft gemäß einer einunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trennbecken mehrere Wabenkörper angeordnet werden, wobei die Wabenkörper im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen, und dass die Wabenkörper gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden sind oder dass die Wabenkörper lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten sind.
Die Erfindung betrifft gemäß einer zweiunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in Wasser ist und dass es im Anschluss an ein Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27 durchgeführt wird. - -
Die Erfindung betrifft gemäß einer dreiunddreißigsten Ausführungsform ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser und/oder Fluid Hilfsstoffe, insbesondere Flockungsmittel und/oder Stoffwechselunterstützungsmittel, zugesetzt werden.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung gemäß dem ersten und dritten
Hauptaspekt werden im Folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigen im Einzelnen :
Fig. 2-1A
bis 2-1D: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers aus verschiedenen Perspektiven und Schnittansichten;
Fig. 2-2 : eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Wabenkörpers gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Halterung;
Fig. 2-3 : eine schematische Darstellung einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper;
Fig. 2-4: eine perspektivische Darstellung einer weiteren Anlage zur biologischen Wasserreinigung mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper;
Fig. 2-5 : eine Schnittansicht eines Trennbeckens, bestückt mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper;
Fig. 2-6: eine Schnittansicht eines weiteren Trennbeckens, bestückt mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper; und - -
Fig. 2-7 : eine Schnittansicht einer Anlage zur Wasserreinigung umfassend zwei erfindungsgemäße Wabenkörper in unterschiedlicher Funktion.
Die im Folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 2-1A bis 2-lD, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 und 2-7 verwendeten Bezugszeichen überlappen sich teilweise mit den im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 1-1, 1-2A, 1-2B, 1-3A, 1-3B, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8A bis 1-8C und 1-9 verwendeten Bezugszeichen. Die Verwendung ist allerdings vollkommen unabhängig voneinander. Auf eine nähere Kennzeichnung der Bezugszeichen bezüglich ihrer Zuordnung zu den einzelnen Figuren wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet.
Figur 2-1A zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 10, insbesondere zur Verwendung in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken in einer perspektivischen Ansicht.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Wabenkörper 10 in den genannten Anlagen als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, insbesondere in Form eines Reaktionsfilms, und/oder zur Bereitstellung von Sedimentationsflächen verwendet.
Der Wabenkörper 10 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallele Stirnseiten 12, 14. Der Wabenkörper umfasst ferner eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen 20, die in einer Vielzahl von Ausführungsformen als Strömungskanäle fungieren. Der Einfachheit halber wird im Folgenden auch von Strömungskanälen gesprochen. Im Sinne der Erfindung gelten die genannten Vorteile und Merkmale auch für Ka- - - näle insgesamt. Die Strömungskanäle 20 grenzen über Kanalwände 22 aneinander an.
Typischerweise verlaufen die Strömungskanäle 20 von der ersten Stirnseite 12 zur zweiten Stirnseite 14 und weisen dabei eine Längsrichtung L auf, die in der Zeichnung durch einen Pfeil L verdeutlicht ist.
Der Wabenkörper 10 ist aus einem auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymer- material basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt. Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper 10 in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten 12, 14 rechteckförmig ausgebildet, wodurch er problemlos in bestehende Anlagen mit rechteckförmigem Querschnitt eingebaut werden und so herkömmliche Bauteile aus Edelstahl oder Polypropylen (PP) mit rechteckförmigem Querschnitt ganz oder teilweise ersetzen kann.
Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper parallelepipedförmig ausgebildet.
Das erste Kunststoffmaterial weist eine hohe Chemikalienbeständigkeit, eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Bruchfestigkeit und eine geringe Tendenz zum Aufzuquellen auf, so dass der Wabenkörper auch bei dauerhaftem Kontakt mit Wasser oder reaktiven oder korrosiven Inhaltsstoffen des Wassers seine Geometrie beibehält und eine lange Lebensdauer aufweist.
So wurde beispielsweise bei Einlagerungsversuchen gemäß DIN 53472/8.2 in Wasser kein Aufquellen des ersten Kunststoffmaterials der Kanalwände gemessen. Für die Versuche wurde eine Folie aus virginalem PTFE ohne Füllstoffe verwendet.
Der Wabenkörper 10 ist vorzugsweise in einem Press-/Sinterverfahren hergestellt.
Figur 2-1B zeigt eine Seitenansicht des Wabenkörpers 10 in Richtung des in Figur 2-1A eingezeichneten Pfeils IB gesehen. Die Längsrichtung L der Strö- - - mungskanäle 20 des Wabenkörpers 10 ist in einem Winkel α von ca. 35° zur ersten Stirnseite 12 ausgerichtet. Korrespondierend dazu ist die Längsrichtung L der Strömungskanäle 20 in einem Winkel von ca. 145° zur zweiten Stirnseite 14 ausgerichtet.
Figur 2-1C zeigt eine Draufsicht des in Figur 2-1A und 2-lB dargestellten Wabenkörpers 10 in Richtung des mit IC gekennzeichneten Pfeils in Figur 2-lB, in der die geneigte Ausrichtung der Längsrichtung der Strömungskanäle 20 zu den ersten und zweiten Stirnseiten 12, 14 deutlich wird.
In Figur 2-1D ist ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L der Strömungskanäle 20 des Wabenkörpers 10 gezeigt, längs der Linie ID-ID in Figur 2-lB. Die Strömungskanäle 20 weisen einen hexagonalen Querschnitt auf, und parallele, gegenüberliegende Kanalwände 22 sind in einem Abstand a von ca. 14 mm ausgebildet, wobei die Kanalwände 22 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Strömungskanäle 20 mit einer Höhe h von ca. 8 mm ausgebildet sind .
Die Strömungskanäle 20 weisen parallel zu den Stirnseiten 12, 14 eine freie Querschnittsfläche auf. Die Kanalwände 22 sind im vorliegenden Fall mit einer Dicke von ca. 1,2 mm gefertigt.
Die Summe der freien Querschnittsflächen der Strömungskanäle 20 liegt vorzugsweise in einem Bereich von ca. 70 % bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 % bis ca. 85 % der Fläche einer Stirnseite 12, 14 des Wabenkörpers 10. Im vorliegenden Fall beträgt die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 83 % der Fläche der Stirnseiten 12, 14. So kann ein gleichmäßiger Durchfluss des Wassers und/oder Fluids erreicht werden.
Vorzugsweise enthält das PTFE-Polymermaterial des ersten Kunststoffmaterials virginales PTFE mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% und ein von dem PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-%. - -
Das virginale PTFE umfasst als modifiziertes PTFE vorzugsweise einen Co-Mo- nomeranteil von ca. 1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger.
Vorzugsweise wird Perfluorpropylvinylether (PPVE) als Co-Monomer eingesetzt.
Der Wabenkörper 10 besteht bevorzugt aus virginalem, modifiziertem oder porös verarbeitbarem PTFE, welches gegebenenfalls Füllstoffe umfasst. Der Wabenkörper 10 weist vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von ca.
75 m2/m3 bis ca. 155 m2/m3 und ein spezifisches Gewicht von ca. 280 kg/m3 bis 420 kg/m3 auf. Beispielsweise beträgt die spezifische Oberfläche ca.
150 m2/m3 und der Wabenkörper 10 hat ein spezifisches Gewicht von ca.
360 kg/m3.
Die Dichte eines virginalen PTFE-Polymermaterials ohne Füllstoffe liegt vorzugsweise bei ca. 2,16 g/cm3, wodurch eine hohe Permeationsfestigkeit des ersten Kunststoffmaterials gegeben ist.
Die Oberflächen der Kanalwände 22 weisen bevorzugt eine Oberflächenrauig- keit Rmax von weniger als 250 pm auf, wodurch die ohnehin schon geringe Verschmutzungsanfälligkeit noch weiter minimiert wird . Im vorliegenden Fall, bei virginalem oder modifizierten PTFE ohne Füllstoffe, beträgt die Oberflächen- rauigkeit Rmax ca. 40 pm oder weniger. So können kaum unerwünschte Ablagerungen an den Kanalwänden 22 auftreten, wodurch das Risiko der Verstopfung von Strömungskanälen 20 minimiert wird . Darüber hinaus kann im Falle einer Bereitstellung von Sedimentationsflächen ein optimiertes Gleitverhalten von Sedimenten gegen die Strömungsrichtung in den Kanälen 20 erreicht werden.
Beispielsweise wird modifiziertes PTFE zur Herstellung des Wabenkörpers 10 im Rohzustand in agglomerierter Form mit einer mittleren Partikelgröße D50 von 450 m eingesetzt. Im Rahmen der Erfindung wird das virginale und das modifizerte PTFE zur Herstellung des Wabenkörpers 10 im Rohzustand vor- - - zugsweise in agglomerierter Form eingesetzt. Insbesondere wird das virginale oder modifizierte PTFE agglomeriert mit einer mittleren Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 650 μιτι, weiter bevorzugt von ca. 250 μηι bis ca. 450 μηι eingesetzt.
In einer alternativen Ausführungsform des Wabenkörpers 10 weisen die Kanalwände 22 des Wabenkörpers 10 eine Porosität auf (nicht gezeigt). Sie umfassen in dieser alternativen Ausführungsform insbesondere ein porös verarbeitbares PTFE-Material. Als porös verarbeitbares PTFE-Material wird insbesondere vorgesintertes PTFE-Pulver eingesetzt.
Das das porös verarbeitbare PTFE-Material umfassende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände 22 in der beschriebenen alternativen Ausführungsform weist vorzugsweise eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 N/mm2 bis ca. 10 N/mm2 auf. Vorzugsweise weist das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände 22 in der alternativen Ausführungsform eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 % bis 110 % auf. Beispielsweise beträgt die Reißfestigkeit ca. 4 N/mm2 und die Reißdehnung beträgt ca. 45 %.
Vorzugsweise weist das porös verarbeitbare PTFE Material zur Herstellung des Wabenkörpers 10 im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 75 pm bis ca. 110 pm auf. Ein bevorzugtes Beispiel hierfür ist eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 100 pm.
Die Kanalwände 22 des Wabenkörpers 10 weisen in der zuvor beschriebenen alternativen Ausführungsform bevorzugt eine mittlere Porengröße von ca. 1 pm bis ca. 30 pm auf.
Kanalwände 22 mit einer Porosität haben den Vorteil, dass zum einen Wabenkörper 10 mit einem geringeren Gewicht im Vergleich zu nicht-porösen Bauteilen mit den gleichen Abmessungen hergestellt werden können und zum anderen auch Material gespart wird. - -
In einer bevorzugten Variante der alternativen Ausführungsform sind die Kanalwände 22 des Wabenkörpers 10 offenporig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass für bestimmte Anwendungen, in denen ein Austausch des zu behandelnden Mediums mit der Oberfläche der Kanalwände 22 von Bedeutung ist, eine vergrößerte Oberfläche bereitgestellt wird .
Das erste Kunststoffmaterial weist in der nicht-porösen Ausführungsform bei einem Prüfkörper aus modifiziertem PTFE mit einer Folienstärke von 1 mm eine Permeationsrate gegenüber HCl von ca. 440 cm3/(m2-d-bar) auf. Gegenüber S02 und Cl2 liegt die Permeationsrate über 24 Stunden, gemessen bei einer Folienstärke von 1 mm bei ca. 190 cm3/(m2-d-bar) bzw. ca.
180 cm3/(m2-d-bar).
Das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 10 weist in der nicht-porösen Ausführungsform vorzugsweise eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 30 N/mm2 oder weniger auf.
Das erste Kunststoffmaterial weist in der nicht-porösen Ausführungsform des Wabenkörpers 10 vorzugsweise eine Reißdehnung von ca. 350 % oder weniger auf, gemessen nach EN ISO 12086-2.
Mit derartigen Eigenschaften kann der Wabenkörper 10 auch hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten, und es stellt sich nur ein geringer Verschleiß ein. So sind ein robuster Umgang mit den Wabenkörpern, wie beispielsweise beim Einbau oder Austausch und sogar eine Hochdruckreinigung möglich.
Bevorzugt enthält das erste Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 10 metallische und/oder nichtmetallische Füllstoffe. Die nichtmetallischen Füllstoffe sind insbesondere ausgewählt aus Polymeren, insbesondere aromatischem Polyester, Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenylensulfon (PPS02), Polyimid (PI) sowie Copolymeren und Derivaten davon, Farbpigmen- - - ten, Wärmeleitpigmenten, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern.
Beispielsweise kann Moldflon® (erhältlich von der ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH) als Hochleistungspolymer in dem ersten Kunststoffmaterial verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann Moldflon® gegebenenfalls als Hilfsstoff beim Schweißen von mehreren Wabenkörpern oder Wabenkörperseg- menten eingesetzt werden.
Im Falle von Füllstoffen in Form von Kohlefasern und/oder Glasfasern, weisen die Kohlefasern und/oder Glasfasern vorzugsweise einen mittleren Faserdurchmesser von ca. 10 pm bis ca. 18 pm auf.
Die metallischen und/oder nichtmetallischen Füllstoffe weisen insbesondere eine Partikelgröße D50 von ca. 100 pm oder weniger auf.
Vorzugsweise ist der nichtmetallische Füllstoff mit einem Anteil von ca.
40 Gew.-% oder weniger in dem ersten Kunststoffmaterial des Wabenkörpers 10 enthalten. Beispielsweise können Glasfasern als Füllstoff mit einem mittleren Faserdurchmesser von ca. 14 pm und einem Anteil von ca. 10 Gew.-% in dem ersten Kunststoffmaterial verwendet werden.
Die Füllstoffe sind vorzugsweise mittels einer Compoundierung in das erste Kunststoffmaterial eingebracht. Anschließend wird das nicht rieselfähige Compound einer Granulierung unterworfen. Die Granulate weisen vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von ca. 1 mm bis ca. 3 mm auf.
Die Verwendung von Füllstoffen hat den Vorteil, dass die Eigenschaften des Wabenkörpers 10 an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können.
Insbesondere kann auf UV-Stabilisatoren, wie sie zum Beispiel bei Verwendung von Polypropylen nötig sind, damit bei Außenanwendungen Bauteile nicht in Folge von Photooxidation geschädigt werden, verzichtet werden. Dies - - ist insbesondere von Vorteil, da Abbaustoffe der UV-Stabilisatoren mit Inhaltsstoffen des Wassers reagieren können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wabenkörper 10 mehrteilig ausgebildet (nicht gezeigt) und umfasst zwei oder mehr Segmente. Eine mehrteilige Ausbildung ist ebenso vorstellbar, wenn der Wabenkörper in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
In der bevorzugten mehrteiligen Ausführungsform des Wabenkörpers 10 erstrecken sich die Segmente jeweils von der ersten Stirnseite 12 zur zweiten Stirnseite 14 und weisen planar ausgebildete Seitenwände auf. Im Falle, dass ein Segment zwei planare Seitenwände aufweist, die in einem Eckbereich aufeinander treffen, sind diese in einem Eckbereich aufeinandertreffenden Seitenwände in einem rechten Winkel zueinander angeordnet.
Im Sinne der Erfindung ist eine planare Seitenwand des Segments nicht als geschlossene und glatte Fläche des Wabenkörpers zu verstehen. Planar bedeutet im Sinne der Erfindung nicht, dass die Seitenwand keine Vor- und/oder Rücksprünge umfassen kann. Planar bzw. teilzylindrisch ausgebildete Seitenwände sind im Sinne der Erfindung auch planare bzw. zylinderwandförmige Hüllflächen.
Figur 2-2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 50, der lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung 70 gehalten ist. Der Wabenkörper 50 ist dabei wie der in Figur 2-1A bis 2-1D dargestellte Wabenkörper 10 in der nicht-porösen Ausführungsform ausgebildet.
Ein oder mehrere Wabenkörper (vorliegend beispielhaft anhand eines Wabenkörpers 50 gezeigt) können lose in einer Halterung 70 gehalten sein. Dies vereinfacht den Einbau bzw. Austausch eines oder mehrerer erfindungsgemäßer Wabenkörper in Trennbecken und/oder Durchmischungsbecken. - -
Der Wabenkörper 50 weist vorliegend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten 52, 54 und ein Vielzahl an parallel zueinander angeordneten, von der ersten Stirnseite 52 zur zweiten Stirnseite 54 verlaufende Strömungskanäle 60 auf, die eine Längsrichtung L aufweisen. Die Strömungskanäle 60 grenzen über Kanalwände 62 aneinander an. Der Wabenkörper 50 weist darüber hinaus vier Seitenwände 63, 64, 65, 66 auf, die jeweils in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind . Die Halterung 70 umfasst zu zwei Rahmen 92, 94 verbundene Stege 72, 74, 76, 78, 80 und 82, 84, 86, 88, 90.
Der Rahmen 92 umfasst die Stege 72, 74, 76, 78, 80, und der Rahmen 94 umfasst die Stege 82, 84, 86, 88, 90.
Die zwei Rahmen 92, 94 sind parallel zueinander ausgerichtet. Ebenen, die jeweils von den Rahmen 92, 94 definiert werden, verlaufen jeweils parallel zur Längsrichtung L der Strömungskanäle 60 des Wabenkörpers 50.
Im vorliegenden Fall ist die Längsrichtung L der Strömungskanäle 60 in einem Winkel von ca. 35° zur ersten Stirnseite 52 ausgerichtet. In demselben Winkel von ca. 35° zur ersten Stirnseite 52 sind auch die Ebenen, die von den Rahmen 92, 94 definiert werden, zur ersten Stirnseite 52 ausgerichtet.
In Ausführungsformen des Wabenkörpers, in denen die Längsrichtung L senkrecht zu den Stirnseiten verläuft, sind vorzugsweise auch die Rahmen bzw. die Ebenen, die von den Rahmen definiert werden, senkrecht zu den Stirnseiten ausgerichtet.
Gegebenenfalls kann die Halterung 70 mit weiteren Wabenkörpern übereinander bestückt werden (nicht gezeigt).
Die beiden Rahmen 92, 94 sind über Streben 96, 98, 100, die sich im Wesentlichen vollständig über die Fläche der ersten bzw. zweiten Stirnseite 52, 54 er- - - strecken (Streben, auf denen die zweite Stirnseite 54 des Wabenkörpers 50 aufliegt, sind nicht gezeigt), miteinander verbunden und auf Abstand gehalten.
Diese korbartige oder käfigartige Struktur der Halterung 70 kann bequem aus Richtung der Seitenwände 63, 65 mit weiteren Wabenkörpern bestückt werden.
Mehrere Wabenkörper werden bevorzugt derart angeordnet, dass ihre jeweiligen ersten und zweiten Stirnseiten aneinander grenzen und die Strömungskanäle fluchtend zueinander angeordnet sind. So kann ein Strömungsweg durch die Strömungskanäle mehrerer Wabenkörper definiert sein.
Lose bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Wabenkörper oder Segmente des Wabenkörpers nicht stoffschlüssig miteinander und/oder mit der Halterung verbunden sind.
Bei Bedarf können die Wabenkörper nach ihrer Platzierung in der Halterung 70 fixiert werden, beispielsweise durch das Einstecken von Bolzen zwischen mehreren Wabenkörpern (nicht gezeigt).
Auch mehrteilig ausgebildete Wabenkörper, die Segmente umfassen, können lose in der Halterung gehalten werden (nicht gezeigt).
Die Halterung 70 mit den darin lose angeordneten Wabenkörpern 50 kann bequem in Trennbecken und/oder Durchmischungsbecken eingebaut werden. Eine der Möglichkeiten, die Halterung 70 im jeweiligen Becken zu fixieren besteht darin, dass die Halterung beispielsweise mittels Bolzen und/oder Leisten fixiert wird.
Alternativ kann die Halterung 70 auch anders in den Becken befestigt werden, beispielsweise indem sie in dafür vorgesehene Vorsprünge im Trennbecken und/oder Durchmischungsbecken eingehängt wird. - -
Figur 2-3 zeigt eine Anlage zur biologischen Wasserreinigung 150 in einer perspektivischen Darstellung . Die Anlage zur biologischen Wasserreinigung 150 umfasst ein Reaktionsbecken 152, das vorliegend als Durchmischungsbecken ausgebildet ist und im Folgenden auch als Durchmischungsbecken bezeichnet wird .
Die Anlage 150 umfasst im vorliegenden Fall ferner einen Zulauf 154, einen Ablauf 156 und eine Luftzufuhr 158.
Des Weiteren umfasst die Anlage 150 einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 160. Der erfindungsgemäße Wabenkörper 160 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten 162, 164 und eine Vielzahl an parallel zueinander angeordneten, sich von der ersten Stirnseite 162 zur zweiten Stirnseite 164 erstreckende Kanäle, die als Strömungskanäle 170 fungieren und die über Kanalwände 172 aneinander angrenzen.
Die Anlage 150 wird vorliegend mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte :
Bereitstellen von einem oder mehreren erfindungsgemäßen Wabenkörpern 160, wobei der Wabenkörper 160 zumindest teilweise in das Volumen des Reaktionsbeckens 152 (hier: Durchmischungsbecken) eintaucht;
Bereitstellen eines Volumens eines sauerstoffhaltigen Gases;
Einleiten von organische Inhaltsstoffe enthaltendem Wasser in das Reaktionsbecken 152 (hier: Durchmischungsbecken);
Zugeben von Bakterien zu dem organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wasser;
Einführen des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers sowie der Bakterien in die Kanäle des Wabenkörpers 160;
Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen 170 (hier: Strömungskanäle) des Wabenkörpers 160; - -
Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten; und
Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien.
Im vorliegenden Fall wird das organische Inhaltsstoffe enthaltende Wasser durch den Zulauf 154 eingeleitet. Das spätere Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien erfolgt über den Ablauf 156.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 2-1A bis 2-1D gezeigten Wabenkörper 10 ist der Wabenkörper 160 in einem Querschnitt parallel zu den ersten und zweiten Stirnseiten 162, 164 im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet, so dass er problemlos in das Durchmischungsbecken 152 mit einem kreisförmigem Querschnitt eingebaut werden kann. Die Strömungskanäle 170 weisen eine Längsrichtung L auf, die im Unterschied zu dem in Figur 2-1A bis 2-1D gezeigten Wabenkörper 10 in einem im Wesentlichen rechten Winkel zu den ersten und zweiten Stirnseiten 162, 164 ausgebildet ist. Abgesehen von den beschriebenen Unterschieden, ist der Wabenkörper 160 wie der in Zusammenhang mit Figur 2-1A bis 2-1D gezeigte Wabenkörper 10 in der nicht-porösen Ausführungsform ausgebildet.
Das Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas ist in der vorliegenden Anlage 150 mittels einer Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas (hier: der Luftzufuhr 158) realisert. Die Luftzufuhr 158 ist vorliegend als Rotor ausgebildet, dessen Rotationsarme 181, 182, 183, 184 um eine Achse senkrecht zu den ersten und zweiten Stirnseiten 162, 164 rotieren. Dies hat den Vorteil, dass der zugeführte Sauerstoff, beispielsweise über die zugeführte Luft, sich gleichmäßig in dem Durchmischungsbecken 152 verteilt. Der Sauerstoff wird auch gleichmäßig über die Strömungskanäle 170 verteilt, sodass eine optimierte Durchmischung von Sauerstoff und Bakterien erzielt werden kann. Dadurch kann über im Wesentlichen alle Strömungskanäle 170 des Wabenkörpers 160 ein gleichmäßiges Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in dem aerober Stoff- wechselprozess der Bakterien realisiert werden. - -
Vorzugsweise umfasst das Durchmischungsbecken 152 einen zusätzlichen Rotor 186, der auch eine Durchmischung von Bakterien, Sauerstoff und orgain- schen Inhaltsstoffen des Wassers oberhalb des Wabenkörpers 160 gewährleisten kann.
Es sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen die Luftzufuhr 158 stationär ausgebildet ist (nicht gezeigt), und das sauerstoffhaltige Gas (hier: Luft) punktuell dem Wasser zugeführt und so bereitgestellt wird. Günstig ist es hierbei, wenn die stationär zugeführte Luft zusätzlich über einen Verteiler über alle Strömungskanäle des Wabenkörpers verteilt wird.
Im vorliegenden Fall ist der Wabenkörper 160 entlang eines Strömungswegs derart angeordnet, dass der Strömungsweg durch die Strömungskanäle 170 des Wabenkörpers 160 verläuft. Das bereitgestellte sauerstoffhaltige Gas (hier: Luft) und das Wasser werden, insbesondere homogen verteilt, durch die Strömungskanäle 170 des Wabenkörpers 160 entlang des Strömungswegs durchgeleitet. Durch die zuvor beschriebenen Vorteile des Wabenkörpers 160 kann ein gleichmäßiger Durchfluss des Wassers realisiert werden.
Vorzugsweise sind in dem Durchmischungsbecken 152 mehrere Wabenkörper hintereinander in Strömungsrichtung angeordnet (nicht gezeigt). Die mehreren Wabenkörper weisen insbesondere im Wesentlichen dieselbe Form auf und sind gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden. Alternativ sind die mehreren Wabenkörper lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten (ähnlich wie in Zusammenhang mit Fig . 2-2 beschrieben).
Nachdem ein hinreichend großer Anteil der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einer aeroben Reaktion in einem Stoffwechselprozess der Bakterien umgesetzt worden sind, wird das Wasser durch den Ablauf 156 abgeleitet.
Die Anlage 150 wird vorzugsweise kontinuierlich betrieben, derart, dass kontinuierlich organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser durch den Zulauf 154 - - eingeleitet und kontinuierlich Wasser, Reaktionsprodukte und Bakterien durch den Ablauf 156 abgeleitet werden.
Es ist im Sinne der Erfindung aber auch denkbar, dass die Anlage 150 diskontinuierlich in Zyklen betrieben wird, wobei organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser eingeleitet wird, das oben beschriebene Verfahren durchgeführt wird und anschließend das gesamte Wasser, Reaktionsprodukte und Bakterien abgeleitet wird, bevor ein weiterer Zyklus beginnt, in welchem erneut organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser in das Durchmischungsbecken 152 eingeleitet wird .
Figur 2-4 zeigt eine Anlage zur biologischen Wasserreinigung 200, die mit einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann. Die Anlage 200 umfasst ein Reaktionsbecken 202, welches vorliegend als Umwälzbecken ausgebildet ist und im Folgenden auch als Umwälzbecken 202 bezeichnet wird . Ferner umfasst die Anlage 200 vorliegend einen Zulauf 204 und einen Ablauf 206.
Über den Zulauf 204 wird das organische Inhaltsstoffe enthaltende Wasser eingeleitet und nach einem ausreichenden Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe über den Ablauf 206 abgeleitet.
Ferner umfasst die Anlage zur biologischen Wasserreinigung 200 einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 210 mit ersten und zweiten im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stirnseiten 212, 214 und einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten, sich von der ersten Stirnseite 212 zur zweiten Stirnseite 214 ersteckende Kanäle 220. Die Kanäle 220 grenzen über Kanalwände 222 aneinander an.
Wie beim Wabenkörper 160 in der Figur 2-3 gezeigt weisen die Kanäle 220 eine Längsrichtung auf, die senkrecht zu der ersten und zweiten Stirnseite 212, 214 ausgerichtet ist. Ebenso wie der in Figur 2-3 gezeigte Wabenkörper 160 weist der Wabenkörper 210 einen Querschnitt parallel zu den ersten und zwei- - - ten Stirnseiten 212, 214 auf, der im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Im Übrigen ist der Wabenkörper 210 wie der in Figur 2-lA bis 2-lD gezeigte Wabenkörper 10 und in der im Zusammenhang damit beschriebenen nicht-porösen Ausführungsform ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem die Anlage zur biologischen Wasserreinigung 200 betrieben wird, umfasst wie das in Figur 2-3 beschriebene Verfahren die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 210, beispielsweise in Form eines Rotors, wobei der Wabenkörper 210 zumindest teilweise in das Volumen des Reaktionsbeckens 202 (hier: Umwälzbecken) eintaucht;
Bereitstellen eines Volumens eines sauerstoffhaltigen Gases 208;
Einleiten von organische Inhaltsstoffe enthaltendem Wasser in das Reaktionsbecken 202 (hier: Umwälzbecken);
Zugeben von Bakterien zu dem organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wasser;
Einführen des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers sowie der Bakterien in die Kanäle 220 des Wabenkörpers 210;
Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen 220 des Wabenkörpers 210;
Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechselprozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten; und
Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien.
In Figur 2-4 ist beispielhaft eine Füllhöhe FH des Wassers eingezeichnet, die das Wasser nach dem Einleiten in das Umwälzbecken 202 vorzugsweise erreicht. Die Füllhöhe FH kann variieren, liegt aber typischerweise in Schwerkraftrichtung unterhalb derjenigen Höhe, bei der der Wabenkörper 210 vollständig von dem Wasser bedeckt wäre und vollständig in das Wasser eintauchen würde. - -
Vorzugsweise taucht ein erster Bereich 230 des Wabenkörpers 210 in das Wasser innerhalb des Umwälzbeckens 202 ein und ein zweiter Bereich 232 des Wabenkörpers 210 ist innerhalb und/oder außerhalb des Umwälzbeckens 202 dem bereitgestellten Volumen eines sauerstoffhaltigen Gases 208 exponiert.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte, die in einer Betriebsphase auf den zuvor geschilderten Zustand folgen :
Ausbilden eines auf den Kanalwänden 222 des Wabenkörpers 210 angeordneten Reaktionsfilms;
Zumindest partielles Entleeren der Kanäle 220 von Wasser zum Bereitstellen des sauerstoffhaltigen Gases in den Kanälen 220 des Wabenkörpers 210;
Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien in dem Reaktionsfilm zu Reaktionsprodukten; und
Rotation des Wabenkörpers 210 und Überführen des ersten Bereiches 230 des Wabenkörpers 210 in das Volumen an sauerstoffhaltigem Gas 208 und Eintauchen des zweiten Bereiches 232 des Wabenkörpers 210 ins organische Inhaltsstoffe enthaltende Wasser.
Die perspektivische Darstellung der Figur 2-4 zeigt wie zuvor erwähnt einen Zustand vor der mit den Verfahrensschritten beschriebenen Betriebsphase. Während der Rotation wechseln die Kanäle 220 des Wabenkörpers 210 sukzessive entlang eines Rotationswegs vom ersten (eingetauchten) Bereich 230 zum zweiten Bereich 232, in dem das sauerstoffhaltige Gas Zutritt zu den Kanälen 220 hat, und wieder zurück.
Vorzugsweise umfasst der Reaktionsfilm auf den Kanalwänden 222 Bakterien und organische Inhaltsstoffe des Wassers.
Das Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien in dem Reaktionsfilm wird vorzugsweise an - - dem jeweiligen Bereich des Wabenkörpers 210 durchgeführt, der sauerstoffhaltigem Gas (hier: Luft) exponiert ist. So ist ein maximierter Kontakt des Reaktionsfilms mit Sauerstoff realisiert, wodurch eine aerobe Reaktion ermöglicht wird .
Es ist im Sinne der Erfindung aber auch vorstellbar, dass Sauerstoff in den Reaktionsfilm eingeschlossen wird und/oder sich an dem Reaktionsfilm anlagert und/oder ablagert, so dass auch ein Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien in Bereichen des Reaktionsfilms stattfinden kann, die gerade in das Wasser eintauchen.
Vorzugsweise wird die Rotation des Wabenkörpers kontinuierlich, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,1 Umdrehungen/min bis ca. 5 Umdrehungen/min, insbesondere ca. 1 Umdrehung/min bis ca. 2 Umdrehungen/min, um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu den Kanälen 220 des Wabenkörpers 210 ausgerichtet ist, durchgeführt. Im vorliegenden Fall rotiert der Wabenkörper 210 mit einer Geschwindigkeit von ca. 1 Umdrehung/min.
Die Achse verläuft vorliegend im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Kanäle 220. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Achse in einem Winkel geneigt zur Längsrichtung der Kanäle 220 ausgerichtet ist, um das Entleeren der Kanäle 220 von Wasser zu beschleunigen bzw. ein im Wesentlichen vollständiges Entleeren zu ermöglichen (nicht gezeigt).
Im vorliegenden Fall rotiert der Wabenkörper 210 um eine Achse, die von einer Welle 234 definiert wird. Zur Aufnahme der Welle umfasst das Umwälzbecken 202 Lager (nicht gezeigt).
Werden Kanäle 220 in einem Bereich des Wabenkörpers 210 nach dem Eintauchen in das Wasser entleert, fließt das Wasser aus den Kanälen 220 des entsprechenden Bereichs heraus, so dass eine vergrößerte Oberfläche im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenpaketen oder Rotationskörpern, die nur an ihrer Mantelfläche eine durch Strukturen vergrößerte Oberfläche aufweisen, - - bereitgestellt wird . Durch die einzelnen Kanalwände 222 der Wabenstruktur des Wabenkörpers 210 wird eine im Vergleich zu herkömmlichen Rotationskörpern vergrößerte Oberfläche als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, im vorliegenden Fall in Form eines Reaktionsfilms, bereitgestellt.
Vorzugsweise werden dem Wasser Hilfsstoffe, insbesondere Stoffwechselunterstützungsmittel, die einen erhöhten und/oder beschleunigten Stoffwechsel- prozess-Umsatz ermöglichen, zugesetzt.
Die vorliegende Anlage 200 wird vorzugsweise diskontinuierlich in Zyklen betrieben. Über den Zulauf 204 wird vorzugsweise organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser in des Umwälzbecken 202 eingeleitet, die oben beschriebene Variante des Verfahrens wird durchgeführt und das Wasser, die Reaktionsprodukte und die Bakterien werden nach Ablauf der Zykluszeit über den Ablauf 206 abgeleitet, bevor in einem weiteren Zyklus erneut organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser eingeleitet wird.
In manchen Fällen kann auch ein kontinuierlicher Betrieb vorteilhaft sein.
Figur 2-5 zeigt eine Schnittansicht eines Trennbeckens 250, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden betrieben werden kann. Es kann zum einen als Teil einer mehrstufigen Anlage zur Wasserreinigung verwendet werden, die zusätzlich noch andere Reinigungsschritte umfasst, zum anderen kann das dargestellte Trennbecken 250 aber auch separat verwendet werden.
Das Trennbecken 250 umfasst einen Zulauf 252, einen Ablauf 254, einen in einem von dem Zulauf 252 zu dem Ablauf 254 entlang einer Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsweg und einen in dem Strömungsweg angeordneten erfindungsgemäßen Wabenkörper 260.
Der Wabenkörper 260 ist vorzugsweise in der in Figur 2-1A bis 2-1D beschriebenen nicht-porösen Ausführungsform des Wabenkörpers 10 ausgebildet. - -
Der Wabenkörper 260 umfasst erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Stirnseiten 262, 264 und eine Vielzahl an parallel zueinander angeordneten, sich von der ersten Stirnseite 262 zur zweiten Stirnseite 264 ersteckende Kanäle, die als Strömungskanäle 270 fungieren, die über Kanalwände 272 aneinander grenzen.
Der Strömungsweg verläuft erfindungsgemäß durch die Strömungskanäle 270 des Wabenkörpers 260. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Einleiten eines Fluids in das Trennbecken 250 durch den Zulauf 252; Durchleiten des Fluids durch das Trennbecken 250 und durch den in dem Trennbecken 250 angeordneten Wabenkörper 260 entlang des Strömungswegs;
Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in den Strömungskanälen 270 des Wabenkörpers 260; und
Ableiten des Fluids aus dem Trennbecken 250 durch den Ablauf 254.
Vorzugsweise ist die Längsrichtung der Strömungskanäle 270 in einem Winkel von ca. 55° zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet, was einem Winkel α von ca. 35° zur ersten Stirnseite 262 entspricht. Die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe treffen vorzugsweise während des Sedimentierens auf die Kanalwände 272 und gleiten gegebenenfalls entlang der Kanalwände 272 im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung ab.
Dadurch, dass die Kanalwände 272 des erfindungsgemäßen Wabenkörpers 260 antiadhäsive Oberflächeneigenschaften sowie eine geringe Oberflächenenergie aufweisen, weisen sie ein optimiertes Gleitverhalten auf. Aus diesem Grund können die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe gegebenenfalls kontinuierlich an den Kanalwänden 272 abgleiten und ein Ruckgleiten kann vermieden werden. Das Gleitverhalten ist insbesondere im Vergleich zu anderen Polymermaterialien verbessert, da die Kanalwände 272 des Wabenkörpers 260 einen - - im Wesentlichen gleich großen statischen und dynamischen Gleitreibungskoeffizienten aufweisen.
Dadurch, dass die Längsrichtung der Strömungskanäle 270 in einem im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen vergrößerten Winkel zur Schwerkraftrichtung (verkleinerten Winkel α zur ersten Stirnseite 262) ausgerichtet ist, kann ein verbessertes Sedimentationsverhalten der sedimentierfähigen Inhaltsstoffe erzielt werden.
Die Sedimentation erfolgt in Schwerkraftrichtung. Im vorliegenden Fall, bei in einem Winkel zur Schwerkraftrichtung geneigt ausgerichteter Längsrichtung der Strömungskanäle 270, erfolgt die Sedimentation quer zur Strömungsrichtung . Gemäß den Grundsätzen der Strömungslehre ist die Strömung allgemein im Kanalquerschnitt senkrecht zur Längsrichtung gesehen zur Kanalwand hin geringer als im Zentrum eines Kanals. Diese Grundsätze wurden in der vorliegenden Ausführungsform des Wabenkörpers 260 genutzt um optimierte Sedimentationsbedingungen zu realisieren.
Durch den Neigungswinkel der Längsrichtung der Strömungskanäle 270 zur Schwerkraftrichtung müssen sedimentierfähige Inhaltsstoffe einen kürzeren Weg zurücklegen, bis sie aus Bereichen mit stärkerer Strömung im Zentrum der Kanäle in Bereiche geringerer Strömung im Bereich der Kanalwände 272 gelangen als beispielsweise in Ausführungsformen, wie Lamellenpaketen, in denen häufig ein geringerer Neigungswinkel der Kanäle 270 zur Schwerkraftrichtung besteht. Sobald die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe die Kanalwände 272 erreicht haben, können sie unter Ausnutzung der optimierten Gleiteigenschaften des ersten Kunststoffmaterials der Kanalwände 272 gegebenenfalls kontrolliert im Wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung an den Kanalwänden 272 abgleiten.
Vorzugsweise wird das Fluid unter Einhaltung einer Reynoldszahl von ca. 500 bis ca. 2000, insbesondere ca. 1000 oder weniger, durch die Strömungskanäle - -
270 des Wabenkörpers 260 durchgeleitet. Die Reynoldszahl, beispielsweise ca. 1000, bezieht sich jeweils auf den gesamten Kanalquerschnitt.
Im vorliegenden Fall ist das Trennbecken 250, insbesondere durch Einbringen einer Rampe 280, derart ausgestaltet, dass die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe im Wesentlichen selbstständig zu einem Schlammauslass 282 gleiten und durch diesen entsorgt werden können.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass in dem Trennbecken 250 mehrere Wabenkörper angeordnet werden (nicht gezeigt), wobei alle Wabenkörper im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen. Die Wabenkörper sind dabei bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere durch Schweißen, oder lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander in einer Halterung gehalten (wie in Figur 2-2 gezeigt).
In Fällen, in denen es von besonderem Interesse ist, die Strömung auf die Strömungskanäle 270 zu konzentrieren, erstreckt sich insbesondere ein Dichtelement 276 parallel zu den ersten und zweiten Stirnseiten 262, 264, von der ersten Stirnseite 262 weg und zur Beckenwand hin. Dichtelemente können auch die Befestigung des Wabenkörpers 260 erleichtern.
Insbesondere erstreckt sich ein weiteres Dichtelement 277 von der zweiten Stirnseite 264 weg und zur Beckenwand hin.
Vorzugsweise ist das Verfahren ein Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in Wasser. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Wasser zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in Wasser im Anschluss an ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung durchgeführt wird . Dies ist detaillierter in Figur 2-7 gezeigt.
Das Trennbecken 250 kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich in Zyklen betrieben werden. - -
Bei Bedarf können dem Wasser und/oder Fluid Hilfsstoffe, insbesondere Flockungsmittel, zugesetzt werden.
Figur 2-6 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Trennbeckens 300, das in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden verwendet werden kann. Das Trennbecken 300 wird im vorliegenden Fall mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden betrieben. Das Fluid, von dem im vorliegenden Fall die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe abgetrennt werden, ist Wasser.
Das Trennbecken 300 umfasst einen Zulauf 302, einen Ablauf 304 und einen in einem von dem Zulauf 302 zu dem Ablauf 304 entlang einer Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsweg, dessen Beginn hier mit Pfeilen angedeutet ist. Das Trennbecken 300 umfasst ferner einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 310, mit ersten und zweiten parallel zueinander angeordneten Stirnseiten 312, 314 sowie einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten, sich von der ersten Stirnseite 312 zur zweiten Stirnseite 314 erstreckenden Kanälen, die als Strömungskanäle 320 fungieren. Die Strömungskanäle 320 grenzen über Kanalwände 322 aneinander.
Der Wabenkörper 310 ist wie der in Figur 2-lA bis 2-lD gezeigte Wabenkörper 10 ausgebildet und weist vorzugsweise die in Zusammenhang mit Figur 2-lA bis 2-lD beschriebenen Merkmale der nicht-porösen Ausführungsform auf.
Das Trennbecken 300 weist im vorliegenden Fall Seitenwände 301, 303 auf, die parallel zueinander und parallel zur Längsrichtung der Strömungskanäle 320 des Wabenkörpers 310 ausgerichtet sind. Dies hat den Vorteil, dass das Volumen des Trennbeckens 300 zwischen den Seitenwänden 301, 303 im Wesentlichen vollständig mit erfindungsgemäßen Wabenkörpern 310 bestückt werden kann und das Totvolumen minimiert ist.
Der Strömungsweg verläuft durch die Strömungskanäle 320 des Wabenkörpers 310. - -
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Einleiten eines Fluids (hier: Wasser) in das Trennbecken 300 durch den Zulauf 302;
Durchleiten des Fluids (hier: Wasser) durch das Trennbecken 300 und durch den in dem Trennbecken 300 angeordneten Wabenkörper 310 entlang des Strömungswegs;
Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in den Strömungskanälen 320 des Wabenkörpers 310; und
Ableiten des Fluids (hier: Wasser) aus dem Trennbecken 300 durch den Ablauf 304.
Im vorliegenden Fall ist die Längsrichtung der Strömungskanäle 320 des Wabenkörpers 310 in einem Winkel von ca. 55° zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet. Die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe treffen während des Sedimentie- rens auf die Kanalwände 322 und gleiten gegebenenfalls entlang der Kanalwände gegen die Strömungsrichtung 322 ab.
Vorzugsweise werden in dem Trennbecken 300 mehrere Wabenkörper hintereinander angeordnet (nicht gezeigt), wobei alle Wabenkörper im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen und gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden sind . Das stoffschlüssige Verbinden kann insbesondere durch Schweißen erfolgen. Alternativ sind die Wabenkörper lose mit einer vorgegebenen Ausrichtung zueinander hintereinander entlang des Strömungswegs in einer Halterung gehalten (wie in Figur 2-2 gezeigt).
Gegebenenfalls ist der einzelne Wabenkörper 310 mehrteilig ausgebildet (nicht gezeigt) und umfasst zwei oder mehr Segmente, die sich jeweils von der ersten zur zweiten Stirnseite 312, 314 des Wabenkörpers 310 erstrecken und pla- nar ausgebildete Seitenwände aufweisen, wobei im Falle, dass ein Segment zwei planare Seitenwände aufweist, die in einem Eckbereich des Segments aufeinander treffen, diese Seitenwände in einem rechten Winkel zueinander - - angeordnet sind . Die Ausbildung in Segmenten ermöglicht den Austausch einzelner Segmente, ohne dass der gesamte Waben körper ausgetauscht werden muss.
Im vorliegenden Fall ist der Zulauf 302 als Zulaufleitung ausgebildet, wobei ein Zulaufendstück 306, durch das das Wasser in das Trennbecken 300 eingeleitet wird, von dem Wabenkörper 310 abgewandt ausgerichtet ist, und in Richtung eines trichterförmigen Schlammbereichs 330 des Trennbeckens 300 weist. Das Wasser wird nach dem Einleiten durch das Zulaufendstück 306 entlang des Strömungswegs von der zweiten Stirnseite 314 zur ersten Stirnseite 312 des Wabenkörpers 310 durch die Strömungskanäle 320 und zu dem Ablauf 304 hin geleitet.
Dadurch, dass das Zulaufendstück 306 von dem Wabenkörper 310 weg weist, wird beim Einleiten des Wassers eine im Wesentlichen gleichförmige Anströmgeschwindigkeit auf einer Anströmseite der Strömungskanäle 320 erzielt. Ein gleichmäßiger Durchfluss durch alle Strömungskanäle 320 des Wabenkörpers 310 kann so realisiert werden.
Gut sedimentierfähige Inhaltsstoffe werden dabei direkt dem Bodenbereich oder Schlammbereich 330 des Trennbeckens 300 zugeführt.
Das Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen findet hauptsächlich in den Strömungskanälen 320 des Wabenkörpers 310 statt. Das Wasser wird insbesondere unter Einhaltung einer Reynoldszahl von ca. 500 bis ca. 2000, bevorzugt ca. 1000 oder weniger, durch die Strömungskanäle 320 des Wabenkörpers 310 durchgeleitet. Dadurch, dass in den Strömungskanälen 320 insbesondere laminare Strömung vorliegt, kann ein verlängerter Sedimentationsweg aufgrund von der Strömung verursachten Turbulenzen vermieden werden.
Um die Sedimentationsbedingungen weiter zu optimieren, werden dem Wasser Hilfsstoffe, insbesondere Flockungsmittel, zugesetzt. - -
Das in Figur 2-6 gezeigte Verfahren wird vorzugsweise im Anschluss an ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung durchgeführt.
Die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe verlassen den Wabenkörper 310 an der zweiten Stirnseite 314 und sedimentieren in Schwerkraftrichtung in den Schlammbereich 330. Aufgrund der Trichterform des Schlammbereichs 330 sammeln sich die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe nach der Sedimentation in den Strömungskanälen 320 des Wabenkörpers 310 am in Schwerkraftrichtung tiefsten Punkt des Schlammbereichs 330 und werden über einen Schlammablauf 332 abgeführt.
Figur 2-7 zeigt eine Schnittansicht einer Anlage zur Wasserreinigung 350, umfassend ein Umwälzbecken 352 und ein Trennbecken 400.
Das Umwälzbecken 352 umfasst einen Zulauf 354, einen Ablauf 356 und eine Luftzufuhr 358 in Form eines Luftvolumens sowie einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 360. Der Wabenkörper 360 ist wie der in Figur 2-4 gezeigte Wabenkörper 210 ausgebildet. Die Anlage wird mit dem in Figur 2-4 näher beschriebenen Verfahren betrieben.
Vorliegend wird die Anlage diskontinuierlich in Zyklen betrieben.
Der Ablauf 356 mündet vorliegend in eine Verbindungsleitung 362, die von dem Umwälzbecken 352 zu dem Trennbecken 400 bzw. dessen Zulauf 402 führt.
Nach der in Figur 2-4 beschriebenen Variante des Verfahrens zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Abwasserreinigung in dem Umwälzbecken (wie ausführlich in Zusammenhang mit Figur 2-4 beschrieben), in dem die organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechselprozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten umgesetzt werden, werden das Wasser, die - -
Reaktionsprodukte und die Bakterien über die Verbindungsleitung 362 in das Trennbecken 400 geleitet.
Das Trennbecken 400 umfasst einen Zulauf 402, in den vorliegend die Verbindungsleitung 362 mündet, einen Ablauf 404, einen in einem von dem Zulauf 402 zu dem Ablauf 404 verlaufenden Strömungsweg und einen in dem Strömungsweg angeordneten erfindungsgemäßen Wabenkörper 410, wobei der Strömungsweg durch die Strömungskanäle 420 des Wabenkörpers 410 verläuft. Im vorliegenden Fall wird in dem Trennbecken 400 das Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden (hier: Wasser) wie in Figur 2-5 beschrieben durchgeführt.
Die sedimentierfähigen Inhaltsstoffe sind im vorliegenden Fall hauptsächlich die Bakterien und Reaktionsprodukte, die durch Umsetzen von organischen Inhaltsstoffen mit Bakterien in einem aeroben Stoffwechsel prozess entstanden sind (biologische Wasserreinigung). Die Bakterien und Reaktionsprodukte se- dimentieren, vorzugsweise bei zugesetzten Hilfsstoffen, insbesondere Flockungsmitteln und/oder Stoffwechselunterstützungsmitteln, in den Strömungskanälen 420 des Wabenkörpers 410 und werden in einem Schlammsammler 430, der in Schwerkraftrichtung unterhalb des Wabenkörpers 410 angeordnet ist, aufgefangen. Die aufgefangenen Bakterien können in einem nächsten Zyklus in dem Reaktionsbecken (hier: Umwälzbecken 352) erneut zu dem Wasser zugegeben werden.
Im vorliegenden diskontinuierlichen Betrieb in Zyklen kann, sobald das Wasser, die Reaktionsprodukte und die Bakterien aus dem Umwälzbecken 352 abgeleitet und in das Trennbecken 400 eingeleitet wurden, erneut organische Inhaltsstoffe enthaltendes Wasser in das Umwälzbecken 352 eingeleitet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Wabenkörper, umfassend erste und zweite im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Stirnseiten, wobei der Wabenkörper eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl an parallel zueinander angeordneten Kanälen umfasst, die über Kanalwände aneinander angrenzen, wobei der Wabenkörper aus einem auf Polytetrafluorethylen (PTFE)-Polymermate- rial basierenden ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist.
2. Wabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wabenkörper Kanäle mit freien Querschnittsflächen aufweist, wobei die Summe der freien Querschnittsflächen ca. 70 % bis ca. 92 %, insbesondere ca. 75 % bis ca. 85 % der Fläche einer Stirnseite des Wabenkörpers beträgt.
3. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kanäle der Wabenstruktur parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers gesehen mit einem polygonalen, insbesondere rechteckigen, quadratischen, pentagonalen oder hexagonalen Querschnitt ausgebildet sind.
4. Wabenkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem polygonalen, insbesondere in dem rechteckigen, quadratischen oder hexagonalen Querschnitt der Kanäle im Wesentlichen parallel einander gegenüberliegende Kanalwände eines Kanals einen Abstand von ca. 8 mm bis ca. 20 mm, bevorzugt einen Abstand von ca. 11 mm bis ca. 17 mm, zueinander aufweisen und/oder dass die Kanalwände in einem Querschnitt parallel zu den Stirnseiten des Wabenkörpers mit einer Höhe von ca. 15 mm oder weniger, bevorzugt von ca. 5 mm bis ca. 11 mm, weiter bevorzugt mit einer Höhe von ca. 7 mm bis ca. 10 mm ausgebildet sind.
5. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kanalwände eine Oberflächenrauigkeit Rmax von ca. 250 pm oder weniger aufweisen.
6. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das PTFE-Polymermaterial virginales Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einem Anteil von ca. 80 Gew.-% oder mehr und gegebenenfalls ein von PTFE verschiedenes Hochleistungspolymer mit einem Anteil von ca. 20 Gew.-% oder weniger enthält, wobei bevorzugt das virginale PTFE einen Co-Monomeranteil von ca. 1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt ca. 0,1 Gew.-% oder weniger, aufweist.
7. Wabenkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das virginale PTFE und gegebenenfalls das von dem PTFE verschiedene Hochleistungspolymer zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt ca. 250 pm bis ca. 450 pm, aufweist.
8. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 10 N/mm2 bis ca.
30 N/mm2 aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 160 % bis ca. 350 % aufweist.
9. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände des Wabenkörpers eine Porosität aufweisen und insbesondere ein porös verarbeitbares PTFE-Material umfassen, dass das porös verarbeitbares PTFE-Polymermaterial umfassende erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißfestigkeit von ca. 3,5 N/mm2 bis ca. 10 N/mm2, bevorzugt ca. 3,5 N/mm2 bis ca. 7 N/mm2, aufweist und/oder dass das erste Kunststoffmaterial der Kanalwände eine gemäß EN ISO 12086-2 gemessene Reißdehnung von ca. 40 % bis ca. 110 %, bevorzugt ca. 40 % bis ca. 80 %, aufweist.
10. Wabenkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwände des Wabenkörpers eine mittlere Porengröße von ca. 1 pm bis ca. 30 pm aufweisen und/oder offenporig ausgebildet sind.
11. Wabenkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das porös verarbeitbare PTFE-Material zur Herstellung des Wabenkörpers im Rohzustand eine mittlere Partikelgröße D50 von ca. 10 pm bis ca. 600 pm, bevorzugt von ca. 75 pm bis ca. 110 pm, insbesondere von ca. 100 pm, aufweist.
12. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial metallische und/oder nichtmetallische Füllstoffe enthält, wobei die nichtmetallischen Füllstoffe insbesondere ausgewählt sind aus Polymeren, insbesondere aromatischem Polyester, Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphe- nylensulfon (PPS02), Polyimid (PI) sowie Copolymeren und Derivaten davon, Graphit, Kohle, Bornitrid, Aluminiumsilikat, Oxidkeramiken, insbesondere aus Aluminiumoxid oder Mischoxiden, beispielsweise aus Titanoxid und Molybdänsulfid, Siliziumkarbid, Farbpigmenten, Wärmeleitpigmenten, Borsilikat, Glashohlkugeln, Glasfasern und Kohlefasern.
13. Verwendung eines Wabenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Nachverbrennungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei die Nachverbrennungsanlage insbesondere eine regenerative thermische Nachverbrennungsanlage, eine rekuperative thermische Nachverbrennungsanlage ist und/oder in einer Nachbereitungsanlage, wobei die Nachbereitungsanlage insbesondere eine katalytische Nachbereitungsanlage ist.
14. Verwendung eines Wabenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen in Gasen, insbesondere in einem Verfahren zum Aufkonzentrieren von Lösemitteln in Gasen, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren.
15. Verfahren zum Betreiben einer Nachverbrennungsanlage, welche eine Rohgaszufuhr, eine Brennkammer und eine erste Aufnahmekammer umfasst, wobei die Brennkammer ein Heizelement, einen Rohgaseinlass und einen Reingasauslass umfasst, wobei die erste Aufnahmekammer eine Aufstromseite und eine Abstromseite aufweist und einen Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite definiert, wobei die erste Aufnahmekammer aufstromseitig mit der Rohgaszufuhr und ab- stromseitig mit dem Rohgaseinlass der Brennkammer in Fließverbindung steht, wobei in der ersten Aufnahmekammer ein oder mehrere Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angeordnet sind, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite der Aufnahmekammer durch die Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper verläuft, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Zufuhr eines Rohgasstroms durch die Rohgaszufuhr zur Aufstromseite der ersten Aufnahmekammer;
Durchleiten des Rohgasstroms entlang des Strömungsweges durch die erste Aufnahmekammer und die in der ersten Aufnahmekammer angeordneten Wabenkörper;
Erwärmen des Rohgasstroms während des Durchleitens durch die Wabenkörper;
Weiterleiten des erwärmten Rohgasstroms von der Abstromseite der ersten Aufnahmekammer in den Rohgaseinlass der Brennkammer;
Oxidation von oxidierbaren Inhaltsstoffen des Rohgasstroms in der Brennkammer unter Bildung eines Reingasstroms; und Abführen des erwärmten Reingasstroms durch den Reingasaus- lass der Brennkammer.
16. Verfahren zum Betreiben einer Nachbereitungsanlage für oxidierbare Inhaltsstoffe enthaltende Gase, wobei die Nachbereitungsanlage eine Heizkammer und eine Katalysatoreinheit umfasst, wobei die Heizkammer ein Heizelement und einen Rohgaseinlass aufweist, wobei die Katalysatoreinheit eine Aufstromseite, eine Abstromseite mit einem Reingas- auslass sowie einen oder mehrere Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, wobei die Katalysatoreinheit einen Strömungsweg vom Rohgaseinlass bis zum Reingasauslass definiert, wobei die Wabenkörper ein Katalysatormaterial aufweisen, wobei die Katalysatoreinheit aufstromseitig mit der Heizkammer in Fließverbindung steht, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei der Strömungsweg von der Aufstromseite zur Abstromseite entlang der Vielzahl an Strömungskanälen der Wabenkörper verläuft und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Zufuhr eines Rohgasstroms zum Rohgaseinlass der Heizkammer;
Einleiten des Rohgasstroms in die Heizkammer;
Erwärmen des Rohgasstroms in der Heizkammer;
Überführen des erwärmten Rohgasstroms aus der Heizkammer in die Katalysatoreinheit;
Oxidation oxidierbarer Inhaltsstoffe des Rohgasstroms in der Katalysatoreinheit unter Bildung eines Reingasstroms; und Abführen des Reingasstroms durch den Reingasauslass der Katalysatoreinheit.
17. Verfahren zum Aufkonzentrieren von Inhaltsstoffen, insbesondere von oxidierbaren Inhaltsstoffen, in Gasen unter Verwendung von Wabenkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kanäle des jeweiligen Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Durchleiten eines ersten Gasstroms mit einer ersten Konzentration der Inhaltsstoffe durch einen ersten Bereich eines Wabenkörpers entlang eines ersten Strömungsweges, welcher durch die Vielzahl an Strömungskanälen des Wabenkörpers definiert ist, wobei die Inhaltsstoffe des Gasstroms in Kontakt mit den Kanalwänden des Wabenkörpers gebracht werden;
Ablagern von Inhaltsstoffen des Gasstroms an den Kanalwänden des Wabenkörpers;
Durchleiten eines zweiten Gasstroms durch einen zweiten Bereich des Wabenkörpers entlang eines zweiten Strömungsweges, der parallel zu oder entgegen dem ersten Strömungsweg verläuft; und
Freisetzen der aufgenommenen Inhaltsstoffe des ersten Gasstroms in den zweiten Gasstrom.
18. Verwendung eines Wabenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
19. Verwendung eines Wabenkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Trägerkörper für ein biologisches Reaktionsmedium, insbesondere in Form eines Reaktionsfilms, und/oder zur Bereitstellung von Sedimentationsflächen, insbesondere in Anlagen zur Wasserreinigung, bevorzugt in Reaktionsbecken, insbesondere Durchmischungsbecken und/oder Umwälzbecken, und/oder in Anlagen zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen von Fluiden, bevorzugt in Trennbecken.
Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur biologischen Wasserreinigung, welche ein Reaktionsbecken umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von einem oder mehreren Waben körpern nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Wabenkörper zumindest teilweise in das Volumen des Reaktionsbeckens eintauchen;
Bereitstellen eines Volumens eines sauerstoffhaltigen Gases;
Einleiten von organische Inhaltsstoffe enthaltendem Wasser in das Reaktionsbecken;
Zugeben von Bakterien zu dem organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wasser;
Einführen des organische Inhaltsstoffe enthaltenden Wassers sowie der Bakterien in die Kanäle der Wabenkörper;
Bereitstellen von sauerstoffhaltigem Gas in den Kanälen der Wabenkörper;
Umsetzen der organischen Inhaltsstoffe des Wassers in einem aeroben Stoffwechsel prozess der Bakterien zu Reaktionsprodukten; und
Ableiten des Wassers, der Reaktionsprodukte und der Bakterien.
Verfahren zum Abtrennen von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen aus Fluiden in einem Trennbecken, wobei das Trennbecken einen Zulauf, einen Ablauf, einen in einem von dem Zulauf zu dem Ablauf entlang einer Strömungsrichtung verlaufenden Strömungsweg und mindestens einen in dem Strömungsweg angeordneten Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst, wobei die Kanäle des Wabenkörpers als Strömungskanäle fungieren, wobei der Strömungsweg durch die Strömungskanäle des Wabenkörpers verläuft, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Einleiten eines Fluids in das Trennbecken durch den Zulauf;
Durchleiten des Fluids durch das Trennbecken und durch die in dem Trennbecken angeordneten Wabenkörper entlang des Strömungswegs;
Sedimentieren von sedimentierfähigen Inhaltsstoffen in den Strömungskanälen des Wabenkörpers; und
Ableiten des Fluids aus dem Trennbecken durch den Ablauf.
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