NL1014938C2 - Filterinstallatie en filtereenheid voor afgassen. - Google Patents

Description

Filterinstallatie en filtereenheid voor afgassen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een filterinstallatie voor afgassen omvattende ten minste één filtereenheid met een inlaat en een uitlaat waartussen een 5 filter is opgenomen om ongewenste componenten uit de afgassen althans in belangrijke mate te verwijderen.

Een dergelijke installatie is algemeen bekend en omvat gewoonlijk een set koolstoffilters met actieve koolstof dat in staat is om eventuele verontreinigingen in de 10 afgassen daaruit te verwijderen. Nationale en Internationale milieueisen schrijven in toenemende het gebruik van dergelijke filters voor om ervoor te zorgen dat eventuele schadelijke afgascomponenten niet in het milieu terecht komen. Actieve koolstoffilters bieden hiervoor slechts ten dele een oplossing. De werking daarvan is gebaseerd op adsorptie van schadelijke componenten aan het koolstofoppervlak. Dit dient daarom bij 15 voorkeur zo groot mogelijk te zijn, wat in de praktijk betekent dat de afgassen door een poreus bed van actieve koolstof worden geleid. Hoewel op zichtzelf een groot deel van de schadelijke bestanddelen aldus uit de afgassen kan worden verwijderd, levert dit een belangrijke weerstand in het stroompad van de afgassen. Het koolstofbed dient daarom relatief omvangrijk te zijn om deze weerstand niet ontoelaatbaar te laten stijgen, hetgeen 20 kostbaar is. Bovendien raakt het filterbed relatief snel verzadigd, waardoor de effectiviteit van het filter op den duur belangrijk afneemt. Om te vermijden dat de filterende werking uiteindelijk ontoereikend is, dient het filter voordien te worden verwisseld, waarvoor de installatie veelal uit bedrijf dient te worden genomen.

25 De hiervoor genoemde bezwaren kleven niet aan een filterinstallatie van de in de aanhef genoemde soort zoals bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 1000918. De daarin beschreven filterinstallatie is gebaseerd op een filtereenheid met daarin een vloeistofbad van een actieve filtervloeistof. De werkingsduur van een dergelijk vloeistofbad kan aanmerkelijk groter zijn dan van een koolstoffilter, terwijl eenvoudig al 30 of niet van buitenaf de hoeveelheid vloeistof na verloop van tijd kan worden aangevuld zonder de installatie uit bedrijf te hoeven nemen. De werking van deze installatie berust op een chemische interactie tussen de afgassen en de filtervloeistof, waardoor schadelijke componenten in de afgassen worden weggevangen en in de vloeistof 10 14 9 3 8 ""o·™ -2- worden. Een oppervlakkig contact tussen de afgassen en de vloeistof blijkt hiervoor reeds voldoende te zijn, zodat de weerstand van een dergelijke installatie in het stroompad van de afgassen beperkt kan blijven. Aldus kan een belangrijk deel van de ongewenste componenten in de afgassen daaruit worden verwijderd. Een bezwaar van 5 een dergelijk vloeistoffilter is evenwel dat de werking daarvan in meer of mindere mate specifiek is voor bepaalde componenten of groepen van componenten in de afgassen, afhankelijk van de specifieke keuze van de filtervloeistof, waardoor in de praktijk soms niet alle ongewenste componenten uit de afgassen afdoende kunnen worden verwijderd.

10 Met de onderhavige uitvinding wordt beoogd in een filterinstallatie van de in de aanhef genoemde soort te voorzien, waaraan deze bezwaren niet, althans in mindere mate kleven.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een filterinstallatie van de in de aanhef 15 genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de installatie modulair is opgebouwd en een aantal filtereenheden omvat die in serie in een stroompad van de afgassen zijn geplaatst en dat de filtereenheden ieder een filter omvatten afgestemd op een specifieke te verwijderen component of groep van componenten in de afgassen. In de installatie volgens de uitvinding wordt aldus uitgegaan van een modulaire opbouw, 20 waardoor per module de installatie kan worden aangepast aan de specifieke omstandigheden van het geval. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de filterinstallatie volgens de uitvinding heeft daarbij als kenmerk dat het filter een vloeistofbad omvat dat in staat is tot wisselwerking met de afgassen om daaruit een ongewenste component of groep van componenten althans in belangrijke mate te verwijderen, en meer in het 25 bijzonder dat de installatie een aantal filtereenheden met ieder een verschillende filtervloeistof omvat. Op deze wijze kunnen verschillende werkzame filtervloeistoffen tegelijkertijd in de installatie worden toegepast, waarbij de tweede of verdere vloeistof wordt af gestemd op de componenten of groepen van componenten die door de andere vloeistoffen) in onvoldoende mate worden afgevangen. Aldus kan voor althans 30 nagenoeg iedere situatie een vrijwel volledige luchtzuivering worden bewerkstelligd met 10 14 9 3 8 -3- behoud van de voordelen van het in voomoemde Nederlandse octrooiaanvrage beschreven filtersysteem.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de filterinstallatie volgens de uitvinding heeft als 5 kenmerk dat het stroompad van de afgassen langs een oppervlak van het vloeistofbad leidt. Slechts een dergelijk oppervlakkig contact tussen vloeistof en afgassen blijkt in de praktijk voldoende om een afdoende wisselwerking tussen beide te verkrijgen. Desgewenst kan daarnaast filtervloeistof actief in de afgassen worden verneveld om een voor- of nabehandeling te verkrijgen, doch in veel gevallen is dit niet noodzakelijk.

10

Gebleken is dat de filterende werking toeneemt met een toenemende contacttijd tussen vloeistof en afgassen. Om het rendement van de filtereenheid te bevorderen, zonder de uitwendige afmetingen daarvan te vergroten, heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de filterinstallatie volgens de uitvinding als kenmerk dat ter plaatse 15 van het vloeistofbad tenminste een eerste schot is aangebracht dat over een deel van een afstand tussen twee tegenover elkaar gelegen wanden van de filtereenheid zich uitstrekt. Aldus wordt ter plaatse van het vloeistofbad een (geringe) weerstand in het stroompad van de afgassen ingebouwd, waardoor de verblijftijd ter plaatse toeneemt en daarmee de effectiviteit van het filter. De afgassen worden daarbij bovendien door het schot of de 20 schotten langs het vloeistofoppervlak gedwongen waardoor tevens het contact tussen beide wordt bevorderd. In een bijzondere uitvoeringsvorm waarin dit is geoptimaliseerd, heeft de filterinstallatie volgens de uitvinding als kenmerk dat de filtereenheid ter plaatse van het vloeistofbad een stelsel van een aantal onderling versprongen schotten omvat. De schotten vormen aldus als het ware een labyrint waarin de afgasstroom 25 meandert om bij het passeren van het vloeistofbad daarmee zoveel mogelijk contact te hebben.

Verrassenderwijs is gebleken dat de effectiviteit van de installatie, al naar gelang de specifieke samenstelling van de afgassen in een concrete situatie, afhangt van de positie 30 van het stelsel van schotten ten opzichte van de inlaat en uitlaat van de filtereenheid.

Met het oog hierop heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de filterinstallatie i; U. ^ ? ^ «.· * ·' -4- volgens de uitvinding als kenmerk dat het stelsel van schotten axiaal handmatig verplaatsbaar in het stroompad van de afgassen is gemonteerd. Doordat de schotten aldus handmatig verplaatsbaar zijn, kan de inrichting ter plekke worden afgesteld en ingeregeld op een zo effectief mogelijke werking in een concrete situatie.

5

Om het contact tussen vloeistof en afgassen verder te bevorderen, heeft een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm van de filterinstallatie volgens de uitvinding als kenmerk dat althans ter plaatse van het vloeistofbad ten minste één verticale binnenwand van de filtereenheid met een poreuze laag is bekleed. Door een dergelijke bekleding van de 10 wanden zal een capillaire werking optreden, waarbij filtervloeistof in het bekledingsmateriaal wordt opgezogen en uitstijgt boven het niveau van de vloeistof. Het totale contactoppervlak in de installatie kan aldus in belangrijke mate worden verhoogd, zonder dat de afmetingen of weerstand van de inrichting praktisch toenemen. Het materiaal van de wandbekleding is hierbij van betrekkelijk ondergeschikt belang zolang 15 het maar over voldoende porositeit beschikt om een voldoende capillaire werking te verzekeren. Eventueel in het materiaal aanwezige verontreinigingen worden daarbij overigens en-passant n meer of mindere mate door de daarin opgenomen filtervloeistof geneutraliseerd, al naar gelang de aard van de verontreiniging.

20 In een verdere bijzondere uitvoeringsvorm heeft de filterinstallatie volgens de uitvinding als kenmerk dat de filtereenheid een althans in hoofdzaak rechthoekige doorsnede heeft, dat de inlaat en uitlaat diametraal ten opzichte van elkaar zijn geplaatst en dat de uitlaat althans praktisch gasdicht in de inlaat past. Door aldus de inlaat en uitlaat diametraal ten opzichte van elkaar te plaatsen en de maten daarvan op elkaar af te stemmen, kunnen 25 filtereenheden aldus zonder verdere tussenleidingen of koppelingen aaneen worden geschakeld door de eenheden rechtstreeks in elkaar te steken. Aldus wordt een bijzonder compact geheel verkregen, dat bovendien in een handomdraai als bouwstenen verder kan worden uitgebreid.

30 In een verdere uitvoeringsvorm heeft de filterinstallatie volgens de uitvinding als kenmerk dat na een laatste filtereenheid een neutralisatie-eenheid is geplaatst met een 1 0 IA 938 -5- neutralisatievloeistofbad dat in staat is om in contact te treden met de afgassen om eventuele in de afgassen aanwezige reactieproducten van een filtereenheid althans in belangrijke mate daaruit te verwijderen. Hierbij is tot slot een eenheid in de installatie opgenomen die eventuele reactieproducten van de voorafgaande filtereenheden uit de 5 afgassen kan verwijderen, althans kan neutraliseren, zodat ook deze producten niet, in plaats van de oorspronkelijke verontreiniging, in het milieu terecht kunnen komen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een filtereenheid ten gebruike in een filterinstallatie volgens de uitvinding zoals hiervoor omschreven en zal thans nader 10 worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont: figuur 1 een langdoorsnede van een filtereenheid uit een uitvoeringsvorm van een filterinstallatie volgens de uitvinding; figuur 2 een eerste zijaanzicht van de filtereenheid van figuur 1; 15 figuur 3 een tweede zijaanzicht van de filtereenheid van figuur 1; figuur 4 een langdoorsnede van een neutralisatie-eenheid uit een uitvoeringsvorm van een filterinstallatie volgens de uitvinding; figuur 5 een dwarsdoorsnede van de neutralisatie-eenheid van figuur 4 volgens de lijn V-V; 20 figuur 6 een doorsnede van een deel van een voorkeursuitvoeringsvorm van een filtereenheid volgens de uitvinding; en figuur 7 een langsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van een filterinstallatie volgens de uitvinding.

De figuren zijn overigens zuiver schematisch en niet op schaal getekend. Met name zijn 25 terwille van de duidelijkheid sommige dimensies overdreven weergegeven.

Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

Een praktische uitvoeringsvorm van een filterinstallatie volgens de uitvinding is opgebouwd op basis van een filtereenheid, zoals in figuur 1 in langsdoorsnede en in 30 figuur 2 en 3 in verschillende zij-aanzichten weergegeven. De filtereenheid omvat een solide, onderhoudsvrije behuizing 1 van hoogwaardig roestvast plaatsstaal met een 1014938 -6- inlaat 2 en een uitlaat 3. De inlaat 2 is daarbij voorzien van een pakking 4 die in staat is om een pijp met althans nagenoeg de uitwendige dimensies van de uitlaat 3 luchtdicht af te dichten. Door aldus de inlaat 2 en uitlaat 3 diametraal ten opzichte van elkaar te plaatsen en aldus de dimensioneren, kunnen afzonderlijke filtereenheden eenvoudig in 5 elkaar worden gestoken om zo in een serie-opstelling aaneen te worden gekoppeld.

In de behuizing 1 bevindt zich een over de volledige bodem een vloeistofbad 5 met een filtervloeistof die in staat is om althans een deel van de ongewenste componenten in de afgassen daaruit te verwijderen. Deze filtervloeistof wordt afgestemd op de specifieke 10 samenstelling van de afgassen in een concrete situatie. Ter plaatse van het vloeistofbad bevindt zich tussen de inlaat 2 en de uitlaat 3 een stelsel van schotten 6 die handmatig verplaatsbaar zijn opgesteld. De schotten 6 aan beide zijden van de eenheid zijn onderling verbonden en zo in een geheel in de gewenste positie te brengen. Hiertoe bevindt zich aan de buitenzijde van de eenheid een tweetal niet nader aangegeven 15 bedieningsorganen, waarmee de eenheid kan worden afgesteld en ingeregeld om een zo optimaal mogelijke werking te verkrijgen. Proefondervindelijk is vastgesteld dat de positie van het schottenstelsel 6 ten opzichte van de inlaat 2 en uitlaat 3 van invloed is op de effectiviteit van de eenheid.

20 Zoals in de zijaanzichten van figuur 2 en 3 is aangegeven strekken de schotten 6 zich over de volledige hoogte van de inrichting uit waardoor de afgassen in een meanderend stroompad tussen de schotten door worden gedwongen. Dit bevordert het contact met de vloeistof 5 en daarmee de effectiviteit en het rendement van de installatie. Voor de vloeistof wordt met voordeel de commercieel onder de naam GL-D Aromatec 25 verkrijgbare filtervloeistof toegepast die in de praktijk bewezen heeft de meest gangbare verontreinigingen in afgassen probaat te neutraliseren. Aldus kunnen onder meer ammoniakdampen, voorkomende koolwaterstoffen, zoals met name styreen-, terpentine-en ethylacetaatdampen, en onaangename geuren, zoals onder meer die van gebakken vis en van slacht- en visafval, effectief uit afgassen worden verwijderd. De genoemde 30 vloeistof blijkt zelfs in staat zware metalen uit afgassen te verwijderen en irreversibel in zich neer te slaan. Aan een buitenzijde van de behuizing kan desgewenst een toevoer 1 0 1 4 9 3 8 -7- naar de vloeistofbad 5 worden aangebracht, waardoor de vloeistof kan worden bijgevuld zonder dat daarvoor de eenheid behoeft te worden geopend en buiten bedrijf gesteld. Deze toevoer is in de figuur niet nader aangegeven, maar de concrete uitvoering daarvan wordt voor een gemiddelde vakman voldoende bekend verondersteld.

5

Om ervoor te zorgen dat eventuele reactieproducten van de filtereenheid niet in het milieu terecht kunnen komen, in plaats van de oorspronkelijk verontreiniging, omvat de filterinstallatie van dit voorbeeld als laatste trap een neutralisatie-eenheid 21 zoals die in figuur 4 in langsdoorsnede en in figuur 5 in dwarsdoorsnede, volgens de lijn V-V in 10 figuur 4, schematisch is aangegeven. De neutralisatie-eenheid omvat een inlaat 22 en een uitlaat 23 en, evenals de daaraan voorafgaande filtereenheid 1, een vloeistofbad 25. Dit vloeistofbad 25 is optimaal afgestemd om reactieproducten van de filtereenheid 1 en eventueel nog niet verwijderde componenten uit de afgassen te in te vangen en te neutraliseren. Een stelsel van een tweetal schotten 26 in de neutralisatie-eenheid dwingt 15 ook hier de afgassen over de neutralisatie-vloeistof. Voor de neutralisatie-vloeistof wordt bij voorkeur de commercieel onder de naam Styro-Red verkrijgbare vloeistof toegepast, die in de praktijk in combinatie met de hier gebruikte filtervloeistof uitstekend samenwerkt.

20 De filtereenheid 1 en de neutralisatie-eenheid zijn ieder bij voorkeur voorzien van een binnenwerk zoals dat in figuur 6 schematisch is weergegeven. Dit binnenwerk omvat een poreuze laag 65, waarmee de verticale binnenwanden 10, 60 van de betreffende eenheid zijn bekleed. In dit geval zijn dit de totale binnenwand 10 van de behuizing 1 en het totale oppervlak 60 van de tussenschotten 6. De aard en samenstelling van deze laag 25 is op zichzelf minder relevant, zolang de laag zorgt voor een capillaire werking waardoor vloeistof uit het vloeistofbad wordt opgezogen. Aldus wordt een werkzaam vloeistofoppervlak gecreëerd boven het niveau van de vloeistof in het bad, dat het totale oppervlak waarover de vloeistof in contact kan treden met de afgassen belangrijk vergroot en daarmee de effectiviteit en het rendement van de inrichting. In dit voorbeeld 30 is voor het binnen werk polystyreenschuim toegepast, dat in hoge mate inert en duurzaam is, doch in plaats daarvan kunnen bij voorbeeld ook andere al of niet 1014938 -8- kunststof-schuimen en bij voorbeeld al of niet minerale vezelmaterialen worden toegepast.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een volledige filterinstallatie volgend de uitving is in 5 figuur 7 weergegeven en omvat een aaneenschakeling van drie filtereenheden 11,12,13 van de hiervoor beschreven soort en tot slot de hiervoor beschreven neutralisatie-eenheid 21. De filtereenheden en de neutralisatie-eenheid kunnen daarbij, dankzij de doordachte dimensionering, uitvoering en plaatsing van de individuele inlaten en uitlaten, eenvoudig als bouwstenen in elkaar worden gestoken. De verschillende 10 filtereenheden 11,12,13 omvatten daarbij ieder een afzonderlijk en verschillend samengesteld vloeistofbad, waarbij ieder vloeistofbad de verwijdering van een specifieke component of groep van componenten in de afgassen voor zijn rekening neemt. In dit geval omvat de eerste fïltereenheid Styro-Red om koolwaterstoffen, zoals met name ethylacetaat, uit de afgassen te verwijderen, terwijl respectievelijk EQ-CW en 15 GN-ISO in de navolgende eenheden 12,13 de verdunning voor cellulose en de verwijdering van KW-cellulose en KW-cellulose verdunning voor hun rekening nemen. Indien dit drietal vloeistoffen niet toereikend is, kan de installatie dankzij de uitvinding eenvoudig worden uitgebreid door één om meer filtereenheden op overeenkomstige wijze toe te voegen met andere filtervloeistoffen om ook de resterende componenten te 20 elimineren. De installatie is dankzij de uitvinding volledig modulair en daardoor optimaal af te stemmen op ieder concrete situatie.

De inlaat van de eerste fïltereenheid vormt daarbij de inlaat 20 van de installatie, terwijl de uitlaat van de neutralisatie-eenheid een uitlaat 30 van de installatie vormt. Met de 25 inlaat 20 en uitlaat 30 kan de totale installatie in een al of niet bestaande afgasafvoer 40 worden opgenomen. De filtercapaciteit kan daarbij al naargelang de specifieke grootte van de installatie vanaf zo’n 1000-2000 m3/uur oplopen tot waarden die 10.000 m3/uur overschrijden, terwijl eventuele ongewenste componenten in de afgassen daaruit effectief tot (ver) beneden toelaatbare waarden worden geëlimineerd.

30 1014938 -9-

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkel uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zin dat de uitvinding geenszins tot het gegeven voorbeeld is beperkt. Integendeel zijn voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk zonder buiten het kader van de onderhavige 5 uitvinding te treden.

1 0 1 4 9 3 8

Claims (11)

1. Filterinstallatie voor afgassen omvattende ten minste één filtereenheid met een inlaat en een uitlaat waartussen een filter is opgenomen om ongewenste componenten 5 uit de afgassen althans in belangrijke mate te verwijderen met het kenmerk dat de installatie modulair is opgebouwd en een aantal filtereenheden omvat die in serie in een stroompad van de afgassen zijn geplaatst en dat de filtereenheden ieder een filter omvatten afgestemd op een specifieke te verwijderen component of groep van componenten in de afgassen.

2. Filterinstallatie volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het filter een vloeistofbad omvat dat in staat is tot wisselwerking met de afgassen om daaruit een ongewenste component of groep van componenten althans in belangrijke mate te verwijderen. 15

3. Filterinstallatie volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de installatie een aantal filtereenheden met ieder een verschillende filtervloeistof omvat.

4. Filterinstallatie volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk dat het stroompad van 20 de afgassen langs een oppervlak van het vloeistofbad leidt.

5. Filterinstallatie volgens conclusie 2, 3 of 4 met het kenmerk dat ter plaatse van het vloeistofbad tenminste een eerste schot is aangebracht dat over een deel van een afstand tussen twee tegenover elkaar gelegen wanden van de filtereenheid zich uitstrekt. 25

6. Filterinstallatie volgens conclusie 5 met het kenmerk dat de filtereenheid ter plaatse van het vloeistofbad een stelsel van een aantal onderling versprongen schotten omvat.

7. Filterinstallatie volgens conclusie 6 met het kenmerk dat het stelsel van schotten axiaal handmatig verplaatsbaar in het stroompad van de afgassen is gemonteerd. U 1 A 9 3 8 -11-

8. Filterinstallatie volgens een of meer der conclusies 2 tot en met 7 met het kenmerk dat althans ter plaatse van het vloeistofbad ten minste één verticale binnenwand van de filtereenheid met een poreuze laag is bekleed.

9. Filterinstallatie volgens één of meer der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat de filtereenheid een althans in hoofdzaak rechthoekige doorsnede heeft, dat de inlaat en uitlaat diametraal ten opzichte van elkaar zijn geplaatst en dat de uitlaat althans praktisch gasdicht in de inlaat past.

10. Filterinstallatie volgens één of meer der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat na een laatste filtereenheid een neutralisatie-eenheid is geplaatst met een neutralisatievloeistofbad dat in staat is om in contact te treden met de afgassen om eventuele in de afgassen aanwezige reactieproducten van een filtereenheid althans in belangrijke mate daaruit te verwijderen. 15

11. Filtereenheid ten gebruike in de filterinstallatie volgens conclusie 8 of 9. .. . .... /Λ ' t! O '·>·'