WO2024033260A1 - Filtereinheit - Google Patents

Filtereinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2024033260A1
WO2024033260A1 PCT/EP2023/071671 EP2023071671W WO2024033260A1 WO 2024033260 A1 WO2024033260 A1 WO 2024033260A1 EP 2023071671 W EP2023071671 W EP 2023071671W WO 2024033260 A1 WO2024033260 A1 WO 2024033260A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support structure
filter unit
catalyst
filter device
gas
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071671
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Lautenschläger
Original Assignee
Mws Mikrowellen-Systeme Vertriebs 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 Mws Mikrowellen-Systeme Vertriebs Gmbh filed Critical Mws Mikrowellen-Systeme Vertriebs Gmbh
Publication of WO2024033260A1 publication Critical patent/WO2024033260A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/82—Solid phase processes with stationary reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/10—Filter screens essentially made of metal
    • B01D39/12—Filter screens essentially made of metal of wire gauze; of knitted wire; of expanded metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/02—Particle separators, e.g. dust precipitators, having hollow filters made of flexible material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size

Definitions

  • the invention relates to a filter unit and a method for filtering and treating a gas such as an exhaust gas.
  • Processes often produce by-products that can have an undesirable impact on the environment (people, animals, plants, ecosystems, etc.). Especially in processes in which energy is converted or which relate to production , undesirable by-products (fine dust and/or toxic components such as NO The health of living beings, but also the climate, have a negative impact.
  • the invention relates to a filter unit for filtering and treating a gas such as an exhaust gas.
  • the filter unit has: a filter device for filtering a gas; a catalyst for treating the gas filtered by the filter device; an outlet through which the gas treated with the catalyst can be removed from the filter unit; and a support structure, on which the filter device is arranged, the support structure delimiting a space in which the catalyst is at least partially arranged.
  • the filter unit thus provides dual cleaning in a single device over two stages, namely a first stage for filtering the gas (i.e. the separation and retention of certain particles such as fine dust that are transported via the gas) and a second stage Treatment of the gas filtered in this way with the catalyst and thus to further reduce harmful (for example gaseous) media in the gas.
  • devices or systems for example energy conversion systems or components (power plants, combustion plants, biogas plants, heating systems with renewable raw materials (e.g. wood pellets), natural gas systems, chimneys, etc.) or manufacturing systems (e.g.
  • the at least partial arrangement of the catalyst in the space delimited by the support structure and the arrangement of the filter device on the support structure provide a very compact filter unit.
  • the filter device can be arranged at least partially outside the space delimited by the support structure. As a result, maintenance (exchange, cleaning, etc.) of the filter device can be carried out particularly easily, since in particular access to the space delimited by the support structure is not necessary in order to maintain the filter device.
  • the filter device can also be easily provided during the production of the filter unit, for example by wrapping the support structure around the filter device. Preferably, the filter device is attached to the support structure. This ensures particularly well that the filter device remains in a defined position relative to the support structure in the event of mechanical stress (for example due to flow, transport or other influences).
  • the filter device can be attached to the support structure via material bonding such as a weld (preferably a nano-weld and/or a sintered weld).
  • a weld preferably a nano-weld and/or a sintered weld.
  • this type of attachment can be particularly well automated, which saves time and costs.
  • the filter device can be flat and/or have one or more layers.
  • the filter device is therefore provided in the filter unit in a particularly space-saving manner and can also be easily arranged in it. Different functions (for example filter stages) of the filter device can also easily be provided across the multiple layers. It is preferred if a first layer of the filter device has a higher filter fineness than a second layer of the filter device, the first layer preferably being provided downstream of the second layer. This allows particularly good filtering to occur through the filter device.
  • the filter device preferably forms a cylindrical and/or tubular shape. That is, the one or more layers comprising the filter device may form (for example, by disposing on the support structure or wrapping around the support structure) a shape corresponding to a cylinder or tube.
  • the filter device can have or consist of a fabric, the fabric preferably being a microfabric. This results in particularly good filter performance and a particularly advantageous suitability for arranging the filter device on the support structure, which saves space and costs.
  • a filter device can provide a particularly advantageous suitability for filtering through a particularly fine-meshed fabric (for example a stainless steel composite fabric).
  • the filter device can be designed to separate particles which each have a diameter in the range from 10 to 100 ⁇ n, the diameter preferably being an aerodynamic diameter.
  • the filter device preferably has stainless steel. As a result, the filter device can, on the one hand, achieve good filtering and, on the other hand, be easily arranged on the support structure.
  • the stainless steel gives the filter device a more resistant structure, which in particular enables high filter performance over a longer period of time.
  • the stainless steel can be provided in the filter device in different ways. It is preferred if the stainless steel forms a stainless steel mesh, with the filter device having or consisting of the stainless steel mesh.
  • the space delimited by the support structure can be largely (i.e. at least 75%) filled by the catalyst.
  • the support structure can be largely adapted to the volume that limits the catalyst.
  • the filter unit is therefore particularly compact and space-saving. It is preferred if the catalyst occupies at least 50%, particularly preferably at least 90%, of the space delimited by the support structure.
  • the support structure can surround the catalyst in a closed manner.
  • the catalyst is arranged in a particularly space-saving manner within the support structure.
  • the structure can also serve as a casing for the catalyst and thus protect the catalyst, for example, from external mechanical stress (for example shocks).
  • the support structure can be elongated and/or tubular. It is preferred if the catalyst extends at least partially along the axis of the elongated and/or tubular design of the structure. As a result, in particular the gas that has already been filtered by the filter device can pass through the catalyst along a particularly long path. Preferably, the axis of the elongated and/or tubular design of the support structure extends through the outlet. As a result, the filter unit is particularly compact. It is preferred if the support structure has a width or a diameter in the range from 50 to 200 mm, preferably from 70 to 150 mm, particularly preferably from 90 to 130 mm, wherein in one embodiment the width or diameter of the support structure is, for example, 120 mm . This means that the support structure and the filter device, which is at least partially arranged in its space, is particularly compact.
  • the support structure can have a plurality of through openings through which the gas, preferably in a state filtered by the filter device, can enter the space delimited by the support structure.
  • the support structure thereby simultaneously provides an inlet through which the gas, which is filtered through the filter device and is subsequently to be treated by the catalyst, can enter the space delimited by the support structure.
  • the filter unit is therefore particularly compact.
  • the through openings can be provided in such a way that a gas can flow over the entire circumference of the support structure (i.e. all around) from outside the filter unit into the space delimited by the support structure and thereby pass through the filter device.
  • the support structure may have a side wall to which the filter device is attached, the side wall having at least some of the through openings.
  • the support structure can have a bottom from which the side wall extends.
  • the space delimited by the support structure can be delimited on the one hand (laterally) by the side wall and on the other hand (from below) by the floor, with the insides of these walls facing the filter device.
  • the filter device is arranged in a particularly compact manner relative to the support structure.
  • the floor can have a (further) part of the through openings.
  • the base it is also possible for the base to be designed in such a way that it is impermeable to a gas to be treated with the filter unit and/or is designed as a lid, i.e. in particular has no through opening. As a result, a gas can only enter the space delimited by the support structure laterally, namely via the side wall.
  • the support structure may comprise a mesh (wire mesh, twist mesh, etc.), a fabric and/or a grid to form at least a portion of the through openings.
  • a mesh wire mesh, twist mesh, etc.
  • the through openings can be provided particularly easily.
  • the corresponding structures of the support structure (the structures have, for example, rods and preferably run transversely to one another) serve to fasten the filter device.
  • the support structure has a braid, the support structure preferably forms a support braid.
  • Each passage opening can be delimited by an outline such as a polygonal (particularly square) or round (particularly elliptical or circular) outline, with the greatest possible distance between two points lying on the outline (in the case of a circular outline, this distance corresponding to the diameter ), is in the range from 0.5 to 1.5 mm, preferably from 0.75 to 1.25 mm. If the through openings are each circular, each through opening can have a diameter in the range from 0.5 to 1.5 mm, preferably from 0.75 to 1.25 mm. Through such distances or diameters, a gas can flow through and be filtered particularly well through the support structure and thus the filter device arranged on the support structure.
  • an outline such as a polygonal (particularly square) or round (particularly elliptical or circular) outline, with the greatest possible distance between two points lying on the outline (in the case of a circular outline, this distance corresponding to the diameter ), is in the range from 0.5 to 1.5 mm, preferably from 0.75 to 1.25 mm.
  • each through opening can have
  • the support structure can be made of metal. As a result, the support structure can be manufactured easily and can provide particularly good rigidity, which means that the filter unit in particular is particularly robust against external influences (impacts, shocks, etc.).
  • the filter unit may further have an outlet line which has the outlet.
  • the outlet can therefore be provided and maintained particularly easily. With the outlet line it is also easy to connect the outlet to other lines or the environment (namely by the outlet then protruding into the environment). It is preferred if the outlet line is an outlet pipe.
  • the outlet line can have a flange via which the outlet line is attached to the support structure, in particular to an edge of the support structure.
  • the flange is preferably provided so that it limits (at least partially) the space delimited by the support structure. This allows the filter unit to be further reduced in size.
  • the sidewall (or aforementioned edge) of the support structure may define an opening that is at least partially covered by the flange. If the outlet line including the flange is attached to the support structure, the opening is preferably covered by the flange except for a point through which the gas treated with the catalyst flows out of the room via the opening into the outlet or the outlet line.
  • the outlet line preferably the flange
  • the outlet line can be attached to the support structure via a positive and/or non-positive connection.
  • the catalyst can then, for example, be removed or pulled out of the space that the support structure delimits.
  • the positive and/or non-positive connection preferably has a screw connection.
  • the catalyst can preferably have a cylindrical or sleeve-shaped housing.
  • the catalyst can be provided in the form of a cartridge (“catalyst cartridge”).
  • a catalyst filling can be arranged in the housing, the catalyst filling preferably having granules and/or being at least partially spherical.
  • the catalyst housing may include a catalyst base and a catalyst sidewall extending from the catalyst base.
  • the catalyst base and the catalyst side wall thus preferably delimit a space in which the catalyst filling is arranged. It is preferred if the gas (filtered with the filter device) is fed to the catalyst via the catalyst base
  • Treatment can be administered. This makes it particularly easy to ensure that the gas to be treated passes through the catalyst along its entire length and is thereby treated.
  • the gas can preferably only be fed to the catalyst via the catalyst base.
  • the catalyst sidewall can run next to and/or parallel to a wall (for example the sidewall) of the support structure.
  • the catalyst is arranged in a particularly space-saving manner relative to the support structure, whereby the size of the filter unit can be further reduced.
  • the catalyst base can run next to and/or parallel to a (further) wall (for example the base) of the support structure. This also results in a particularly space-saving arrangement of the support structure and the catalyst relative to one another.
  • the filter unit can also have a further filter device such as a molecular sieve. By using the additional filter device, (undesirable) gases (such as C0 2 or hydrofluoric acid vapors, which arise from the combustion of plastics such as PTFE and their derivatives) can also be removed from the
  • the filter unit can be used in a ventilation system, for example.
  • the further filter device can be provided downstream of the filter device and upstream of the catalytic converter or in the catalytic converter and/or arranged in the space delimited by the support structure. The further filter device is thus arranged in a particularly compact manner in the filter unit.
  • the invention relates to a method for filtering and treating a gas such as an exhaust gas.
  • the method has the following (sequentially occurring) steps: providing a filter unit as described above; Filtering the gas through the filter device of the filter unit; treating the filtered gas through the filter unit catalyst; and discharging the filtered and treated gas from the filter unit via the outlet of the filter unit.
  • FIG. 1 a schematic sectional view of a preferred embodiment of the filter unit according to the invention.
  • Figure 2 shows an enlarged detail of the filter unit shown in Figure 1, the detail showing a side wall of the support structure with a filter device arranged on the side wall.
  • Figure 1 shows a filter unit 1 according to a preferred embodiment.
  • the filter unit 1 is intended to first filter and then treat a gas.
  • the gas arises, for example, as a by-product in a process, which is, for example, an energy conversion process and/or a manufacturing process.
  • the gas can be exhaust gas, smoke and/or air.
  • the gas can primarily contain (harmful) media (particles, gases, etc.) which are to be removed from the gas by the filter unit 1 or at least rendered harmless.
  • the filter unit 1 has a filter device 2.
  • the filter device 2 is intended to filter a gas, the flow of which is indicated by the arrows 3 in FIG.
  • the filter device 2 is in particular designed to retain particles of a certain size, so that the gas flowing out of the filter device 2 has fewer particles, such as fine dust, compared to the gas flowing into the filter device 2. It is preferred if the filter device 2 is designed to separate particles which each have a diameter in the range from 10 to 100 pm; the diameter is preferably an aerodynamic diameter. The particles filtered from the gas then collect on and/or in the filter 2, where they can then be removed.
  • the filter device 2 is not limited to a specific configuration.
  • the filter device 2 is preferably designed to be flat. This means in particular that the filter device 2 can have a constant thickness along its direction of expansion to form the surface shape.
  • a preferred embodiment of the filter device 2 is shown enlarged as an example in FIG. It can be seen that the filter device 2 can have or consist of several, in particular two, layers 21, 22. Multiple layers or a multi-layer structure of the filter device 2 are particularly advantageous in order to achieve high filter performance.
  • the layers 21, 22 can have different filter finenesses.
  • the first layer 21 can be provided downstream of the second layer 22 and can also have a higher filter fineness than the second layer 22. As a result, a particularly high filter performance of the filter device 2 can be achieved.
  • the first layer 21 can be a micro-fabric layer, for example with a mesh size of 10 to 200 pm, preferably from 10 to 100 pm, particularly preferably from 25 to 50 pm.
  • the second layer 22 can be a coarser separation mesh and/or have a coarser mesh size, preferably in such a way that at least fine dust particles can be separated.
  • the filter device 2 in particular its layers 21, 22, can have or consist of a fabric. It is preferred if the layers 21, 22 each consist of a fabric.
  • the fabric can be a micro-fabric.
  • the microfabric preferably forms passage openings each with a diameter of 10 to 100 pm, preferably 25 to 50 pm.
  • the filter device 2 is not limited to a specific material.
  • the filter device 2 can be made of a material or made from different materials.
  • the filter device 2 preferably has stainless steel.
  • the filter unit 1 also has a catalytic converter 4.
  • the catalyst 4 is arranged downstream of the filter device 2.
  • the gas filtered with the filter device 2 i.e. the gas that flows out of the filter device 2
  • the catalyst 4 treats the gas by converting the catalyst 4 certain media (for example gaseous) contained in the gas to be treated in such a way that they are not harmful to the environment (living organisms, plants, ecosystems, etc.), in particular not toxic.
  • the catalytic converter 4 consequently cleans the gas catalytically or adsorptively.
  • the catalyst 4 can have a preferably cylindrical or sleeve-shaped housing 41, in which a catalyst filling 40 is preferably provided.
  • the housing 41 is preferably made of steel and/or another high-quality, resistant material.
  • the catalyst filling 40 is designed to convert the harmful media (pollutants such as combustion pollutants) provided in the gas to be treated into non-toxic substances (for example C0 2 , H 2 0 and N 2 ) by chemical conversion. Such a reaction can take place, for example, by oxidation or reduction.
  • the catalyst filling 40 is preferably provided in the form of granules and/or in the form of balls.
  • the catalyst 4 can be set up to neutralize (eg as salt) and retain gases (HCl, S0 2 etc.).
  • the gases neutralized in this way are then retained in the catalyst 4, for example in the form of a salt or another, preferably solid substance, so that they cannot escape into the environment.
  • the catalyst 4 thereby forms a so-called “chemical sponge”.
  • the housing 41 can have a catalyst base 42, which is preferably cup-shaped.
  • the gas preferably enters the catalyst 4 via the catalyst base 42 in order to treat this gas in the catalyst 4 accordingly.
  • the catalyst base 42 can have several Through openings and / or be designed as a sieve base.
  • the catalyst base 42 can therefore be perforated.
  • the catalyst base 42 is provided in the form of a (particularly coarse-meshed) network.
  • the housing 41 preferably has a side wall 43 which extends away from the catalyst base 42. There is preferably no gas entry into the catalyst 4 via the side wall 43, so that gas entry into the catalyst 4 can preferably only take place via the catalyst base 42.
  • the side wall 43 surrounds the catalyst filling 40, preferably closed all around.
  • the side wall 43 may form a cylinder or a tube.
  • the housing 41 can also have an upper part 44 through which the gas treated with the catalyst can exit the catalyst 4.
  • the upper part 44 is preferably connected to the catalyst base 42 via the side wall 43.
  • Upper part 44 preferably has several through openings through which the treated gas can flow out of the catalytic converter 4. It is preferred if the catalyst filling 40 extends between the catalyst base 42 and the upper part 44 and/or preferably completely fills a space defined between these parts 42, 44.
  • the catalyst base 42, the side wall 43 and the upper part 44 preferably delimit a space in which the catalyst filling 40 is provided.
  • the filter unit 1 also has an outlet 6, via which the gas treated by the catalyst 4 can be removed from the filter unit 1.
  • the flow of both filtered and treated (and therefore particularly pure) gas emerging from the outlet 6 and thus from the filter unit 1 into the environment U is indicated by the arrow 7 in FIG.
  • the outlet 6 is preferably provided in such a way that the gas flowing out of the upper part 44 and treated by the catalyst 4 can enter the outlet 6 directly or indirectly.
  • An indirect entry can take place, for example, in that the gas flowing out of the upper part 44 enters the outlet 6 via a gap that is formed between the upper part 44 and the outlet 6. It is preferred if the direction of the flow of the gas flowing out of the upper part 44 is at least partially parallel to the direction of the flow of the gas flowing out of the outlet 6 (see arrow 7).
  • the catalytic converter 4 and outlet 6 are arranged in a particularly space-saving manner relative to one another.
  • the filter unit 1 can have an outlet line 61 which has the outlet 6.
  • the outlet line 61 can be used as a connection for connecting to another line serve or protrude into the environment U.
  • the outlet line 61 can have a fastening area to which the further line can be attached.
  • the outlet line 61 can be designed so that it sets a defined direction of the flow of the gas emerging from the outlet 6 and thus from the filter unit i.
  • the outlet line 61 is an outlet pipe.
  • the filter unit 1 further has a support structure (ie a support structure) 8 on which at least the filter device 2 is arranged.
  • the filter device 2 is at least held via the support structure 8, so that the filter device 2 in particular has a defined position relative to the support structure 8 and thus to the catalyst 4.
  • the filter device 2 is held captively via the support structure 8, so that in particular trouble-free operation of the filter device 2 within the filter unit 1 is possible.
  • the filter device 2 is preferably attached to the support structure 8, for example via material bonding.
  • the attachment via material connection can be done via welding, preferably via several points and/or lines.
  • the welding can be a nano-welding.
  • the filter device 2 can also be attached to the support structure 8 via force and/or positive locking.
  • the support structure 8 defines or delimits a space 81 in which the catalyst 4 is at least partially arranged. As a result, the catalyst 4 is integrated within the filter unit 1 and is therefore arranged in a particularly space-saving manner.
  • the support structure 8 can have a side wall 82 to which the filter device 2 is attached and which laterally delimits the space 81.
  • the support structure 8 may further have a bottom 83 from which the side wall 82 extends.
  • the floor 83 preferably delimits the space 81 from below, that is, the space 81 preferably extends between the floor 83 and the outlet 6.
  • the side wall 82 preferably defines an opening 84 through which the space 81 can be accessed.
  • the catalyst 4 can be arranged at least partially in the space 81 via the opening 84.
  • the catalytic converter 4 When the catalytic converter 4 is mounted, the catalytic converter 4 can extend through the opening 84 and thus protrude beyond the side wall 82 when viewed. A part of the catalytic converter 4, namely the part protruding from the opening 84, can thereby be provided outside the space 81, whereas the remaining part of the catalytic converter 4 is arranged completely in the space 81. Alternatively, it may also be possible for the catalytic converter 4 to be arranged in its entirety - i.e. completely - in the space 81.
  • the support structure 8 surrounds the catalyst 4 preferably closed.
  • the structure 8 can be at least partially designed in the form of a tube and/or the side wall 82 can surround the catalytic converter 4 (seen in a sectional view) in a closed manner.
  • the support structure 8 can be elongated and thus form a correspondingly elongated space 81 in which the
  • Catalyst 4 can extend elongated in a corresponding manner.
  • the structure 8 can have a round (circular, elliptical, etc.) or polygonal (square, rectangular, square, etc.) cross section.
  • the width or diameter of the support structure 8 can be in a range from 50 to 200 mm, preferably from 70 to 150 mm, particularly preferably from 90 to 130 mm. In a particularly preferred embodiment, the support structure 8 has a width or a diameter of 120 mm +/- 10 mm.
  • the catalyst 4 can be arranged in the space 81 in such a way that the catalyst 4 (i.e. in particular the volume defined by the catalyst housing 41) to
  • the space 81 fills, preferably at least 75%, particularly preferably at least 90%. If the catalyst 4 is at least partially arranged in the space 81, an intermediate space 81.1, 81.2 can be formed between the catalyst 4 and the support structure 8.
  • the gap can have a first gap 81.1 and a second gap 81.2.
  • the first gap 81.1 can be annular, for example in the form of a ring that has a polygonal or round (preferably circular) shape.
  • the first gap 81.1 is laterally delimited preferably at least by the side wall 43 (and preferably by a lateral part of the bottom 42) of the catalytic converter 4 and the side wall 82 of the support structure 8.
  • the second gap 81.2 can be one
  • the gap 81.2 preferably extends between the bottom 42 of the catalyst 4 and the bottom 83 of the structure 8. In other words, the gap 81.2 can be delimited at the top by the bottom 42 and at the bottom by the bottom 83.
  • the spaces 81.1, 81.2 are preferably fluidly connected to one another.
  • the catalyst side wall 43 can run next to and parallel to the side wall 82 of the support structure 8, thereby preferably forming the intermediate space 81.1.
  • the intermediate space 81.1 is formed in that the catalyst side wall 43 runs next to the side wall 82, but not parallel to it, but rather, for example, at an angle to it.
  • the catalyst base 42 can run next to and parallel to the base 83 of the support structure 8, preferably in order to To form space 81.2.
  • the gap 81.2 can also be formed in that the catalyst base 42 runs next to the base 83, but not parallel to it, but rather, for example, at an angle to it.
  • the outlet line 61 which has the outlet 6, can have a flange 62, via which the outlet line 61 and thus the outlet 6 is fastened to the support structure 8.
  • the attachment is preferably carried out via a positive and/or non-positive connection, for example a screw connection or a quick coupling.
  • the attachment is preferably carried out via a fastening means 63, which preferably provides the positive and/or non-positive connection between
  • the fastening means 63 is preferably set up to fasten the flange 62 to the support structure 8 using a tool (screwdriver etc.) or without tools (e.g. in that the fastening means 63 has a lever for selectively releasing or providing the connection to the support structure 8).
  • the fastening means 63 has: a first area on which the flange 62 is provided (preferably releasable, for example via force and/or positive connection, in particular via a screw connection), and a second area on which the support structure 8 has its side wall 82 is provided (preferably inseparable, for example via a material connection, in particular via a welded connection).
  • the fastening means 63 can have an area on which the catalytic converter 4, preferably its side wall 43, is arranged and preferably fastened, in particular via force, positive and/or material connection. This area can be an inwardly directed area (e.g. directed in the direction of the longitudinal axis of the catalytic converter 4).
  • the flange 62 is preferably provided so that it delimits the space 81, preferably at an upper end of the support structure 8, and / or partially covers the opening 84, so that an exit from the opening 84 into the environment U only takes place via the outlet 6 can.
  • the flange 62 On its side (inside) 64 facing the space 81, the flange 62 preferably has an area on which the catalyst 4 can be provided (preferably via its side wall 43) and, for example, also fastened, in particular via force, shape and/or material connection.
  • the catalyst 4 can be inserted into the side 64.
  • the catalytic converter 4 can be provided (for example via its side wall 43) on the fastening means 63 and preferably fastened, in particular via force, positive and/or material connection.
  • the catalyst 4 By loosening and then removing the Flange 62 from the support structure 8, it may in particular be possible for the catalyst 4 to be removed from the space 81 at the same time. Alternatively, it can also be provided that by removing the flange 62, the catalytic converter 4 is further fastened with respect to the support structure 8 (for example via the fastening means 63), in order, for example, to carry out maintenance (repair, removal, etc.) on the catalytic converter 4 .
  • the filter device 2 is arranged outside the space 81 delimited by the support structure 8, as shown by way of example in FIGS. 1 and 2.
  • the filter device 2 can be easily maintained (cleaned, replaced, etc.) without the filter unit 1 having to be dismantled, i.e. in particular the outlet 6 and/or catalyst 4 having to be moved relative to the support structure 8 in order to access the filter device 2 receive.
  • the filter device 2 can thus be easily provided in a manufacturing process, for example by wrapping the support structure 8 by the filter device 2.
  • the gas that flows out of the filter device 2 and is thus filtered can flow in the direction of the catalyst 4 provided downstream in different ways.
  • the support structure 8 has a plurality of through openings 85, through which the gas can enter the space 81 delimited by the support structure 8 in a state filtered by the filter device 2.
  • the through openings 85 are preferably provided so that they open into the first gap 81.1 and/or the second gap 81.2.
  • the side wall 82 can have the through openings 85, for example in that the latter are evenly distributed over the surface (preferably the entire surface) of the side wall 82.
  • the bottom 83 preferably has no through openings 85 and is therefore impermeable to a gas and/or designed as a lid. In another embodiment, the bottom 83 can also have part of the through openings 85.
  • the filter device 2 is preferably also arranged on the floor 83 and is preferably attached to it.
  • the through openings 85 can be provided in different ways.
  • the support structure 8 can have, for example, a braid, a fabric and/or a grid (grid) in order to form at least part of the through openings 85.
  • the side wall 82 forms the braid, the fabric and/or the grid.
  • these structures have the line or point-shaped contact areas between the support structure 8 and the filter device 2, via which the filter device 2 is attached to the support structure 8 by means of material bonding.
  • the through openings 85 preferably each have a defined size.
  • the largest possible distance between two points that lie on an outline (polygonal, circular, etc.) delimiting a through opening 85 is in the range from 0.5 to 1.5 mm, preferably from 0.75 to 1.25 mm. If the through openings 85 are each circular, their respective diameter is preferably in a range from 0.5 to 1.5 mm, preferably from 0.75 to 1.25 mm.
  • the support structure 8 is not limited to a specific material.
  • the support structure 8 can be made from just one material or from different materials.
  • the support structure 8 is preferably made of metal.
  • the support structure 8 can be produced, for example, by attaching the base 83 to the side wall 82 via material bonding, such as welding.
  • the filter unit 1 can also have a further filter device (not shown), such as a molecular sieve, which is preferably located downstream of the filter device 2 and upstream of the catalyst 4, for example in the space 81, or in the catalyst 4, for example in the space for the catalyst filling 40. is provided.
  • a further filter device is provided downstream of the catalytic converter 4.
  • the gas flowing out of the outlet 6 is, on the one hand, filtered through the filter device 2 and treated by the catalytic converter 4 and, on the other hand, further filtered by the further filter device.
  • certain gases eg C0 2
  • a gas for example an exhaust gas
  • a gas first enters the filter device 2 (see arrows 3), where it is filtered and certain particles (fine dust, etc.) are separated from the gas and retained (“sieving effect”). Subsequently, in filtered and therefore pre-cleaned state - in this state the gas can still contain gaseous products such as nitrogen (N 2 ), the gas enters the gap 81.1 and/or gap 81.2 via the through openings 85. The gas that has entered the intermediate space 81.1 then flows along the side walls 43, 82 in the direction of the catalyst inlet or catalyst base 42, where it enters the catalyst 4 for treatment.
  • the filtered gas which enters directly into the gap 81.2 via the through openings 85, can enter directly into the catalytic converter 4, namely only via a path running through the gap 81.2.
  • the gas passes through the catalyst 4 preferably along its entire length in order to be treated over as large a surface as possible, i.e. to convert certain media (pollutants such as NOx) as completely as possible in the gas filtered through the filter device 2.
  • the treated gas then flows out of the catalyst 4, for example via the upper part 44, and enters the environment U via the outlet 6. There the gas is then both filtered and treated and therefore poses no or at least a significantly reduced risk to the environment U.
  • the filter device 2 can be cleaned by increasing the pressure in the space 81.
  • the resulting excess pressure results in a pressure equalization between the space 81 and the outside on the side of the filter device 2
  • the pressure in the space 81 is preferably increased via the outlet 6 or an inlet (not shown; e.g. the flange 62 has the inlet), for example by supplying a fluid (ambient air, etc.) to the space 81.
  • the filter unit 1 has a flow device in order to supply the fluid to the space 81 and thus increase the pressure therein.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit (1) zur Filterung und Behandlung eines Gases wie beispielsweise eines Abgases. Die Filtereinheit (1) weist auf: eine Filtervorrichtung (2) zur Filterung eines Gases, einen Katalysator (4) zur Behandlung des mit der Filtervorrichtung (2) gefilterten Gases, einen Auslass (6), über den das mit dem Katalysator (4) behandelte Gas aus der Filtereinheit (1) abführbar ist, und eine Stützstruktur (8), auf der die Filtervorrichtung (2) angeordnet ist, wobei die Stützstruktur (8) einen Raum (81) begrenzt, in dem der Katalysator (4) zumindest teilweise angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Filtern und Behandeln eines Gases mit der erfindungsgemäßen Filtereinheit (1).

Description

Filtereinheit
Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit und ein Verfahren zum Filtern und Behandeln eines Gases wie beispielsweise eines Abgases.
In Prozessen entstehen oft Nebenprodukte, die einen unerwünschten Einfluss auf die Umwelt (Menschen, Tiere, Pflanzen, Ökosysteme etc.) haben können. Vor allem in Prozessen, in denen eine Umwandlung von Energie erfolgt oder die eine Herstellung betreffen, können über Abgase unerwünschte Nebenprodukte (Feinstaub und/oder toxische Komponenten wie NOX, S02, HCl) in die Umgebung freigesetzt werden, wo sie insbesondere auf die Gesundheit von Lebewesen, aber auch das Klima negativ einwirken.
Man ist also bestrebt, bei solchen Prozessen die Freisetzung der schädlichen, oft giftigen Nebenprodukte (Schadstoffe) in die Umgebung zu vermeiden. Dies ist jedoch nicht einfach, da die für den jeweiligen Prozess erforderlichen Anlagen oft eine aufwendige Nachrüstung oder sogar Neuentwicklung erfordern, damit die über Abgase erfolgende Freisetzung der Schadstoffe in die Umgebung reduziert ist. Sind Prozesse bereits mit entsprechenden Mittel ausgestattet, um eine solche Freisetzung von Schadstoffen in die Umgebung zu reduzieren, kann es vorkommen, dass der
Ausfall dieser Mittel zu einer aufwendigen Wartung und kompletten Unterbrechung des jeweiligen Prozesses führt, was beträchtliche wirtschaftliche Auswirkungen haben kann (Ausfall der Produktion, unterbrochene Energieumwandlung etc.). Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden, also insbesondere in technischen oder chemischen Prozessen die Freisetzung unerwünschter Nebenprodukte einfacher zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand und das Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Filtereinheit zur Filterung und Behandlung eines Gases wie beispielsweise eines Abgases. Die Filtereinheit weist auf: eine Filtervorrichtung zur Filterung eines Gases; einen Katalysator zur Behandlung des mit der Filtervorrichtung gefilterten Gases; einen Auslass, über den das mit dem Katalysator behandelte Gas aus der Filtereinheit abführbar ist; und eine Stützstruktur, auf der die Filtervorrichtung angeordnet ist, wobei die Stützstruktur einen Raum begrenzt, in dem der Katalysator zumindest teilweise angeordnet ist.
Die Filtereinheit stellt somit in einer einzigen Vorrichtung eine duale Reinigung über zwei Stufen bereit, nämlich über eine erste Stufe die Filterung des Gases (also die Abscheidung und Zurückhaltung bestimmter Partikel wie beispielsweise Feinstaub, die über das Gas transportiert werden) und über eine zweite Stufe die Behandlung des so gefilterten Gases mit dem Katalysator und damit zur weiteren Reduzierung von schädlichen (beispielsweise gasförmigen) Medien in dem Gas betrifft. Dadurch können Vorrichtungen oder Anlagen, beispielsweise Energieumwandlungsanlagen oder -komponenten (Kraftwerke, Verbrennungsanlagen, Biogasanlagen, Heizungen mit nachwachsenden Rohstoffen (zum Beispiel Holzpellets), Erdgasanlagen, Schornsteine etc.) oder Herstellungsanlagen (beispielsweise zur Zementproduktion), einfach mit der Filtereinheit ausgestattet oder nachgerüstet werden, um eine signifikante Reduktion der in dem jeweiligen Prozess in die Umgebung freigesetzten, insbesondere schädlichen Medien (Feinstaub, toxische Komponenten wie NOX, S02, HCl etc.) zu erzielen. Insbesondere kann durch die zweistufige Reinigung der Filtereinheit ein Gas so gereinigt werden, dass es praktisch keine Feinstaubartikel und toxische Komponenten aufweist und damit sogar reiner als die Umgebungsluft ist.
Zudem wird durch die wenigstens teilweise Anordnung des Katalysators in dem durch die Stützstruktur begrenzten Raum und durch die Anordnung der Filtervorrichtung auf der Stützstruktur eine sehr kompakte Filtereinheit bereitgestellt. Dadurch ist es möglich, dass die Filtereinheit einfach an dem gewünschten Ort (beispielsweise an einem Abgas-Auslass wie einen Schornstein) vorgesehen werden kann. Auch kann die Filtereinheit durch ihre kompakte Ausgestaltung selbst an schwer zugänglichen Stellen zur Anwendung kommen, wodurch in sämtlichen Prozessen eine Reduktion von Partikeln (insbesondere Feinstaub) und sonstigen schädlichen (beispielsweise gasförmigen) Komponenten in besonderem Maße vereinfacht ist.
Die Filtervorrichtung kann zumindest teilweise außerhalb des von der Stützstruktur begrenzten Raums angeordnet sein. Dadurch kann eine Wartung (Austausch, Reinigung etc.) der Filtervorrichtung besonders einfach erfolgen, da insbesondere ein Zugriff auf den von der Stützstruktur begrenzten Raum nicht erforderlich ist, um die Filtervorrichtung zu warten. Auch kann somit die Filtervorrichtung bei der Herstellung der Filtereinheit einfach vorgesehen werden, beispielsweise indem die Stützstruktur von der Filtervorrichtung umwickelt wird. Vorzugsweise ist die Filtervorrichtung an der Stützstruktur befestigt. Dadurch ist besonders gut sichergestellt, dass die Filtervorrichtung bei einer mechanischen Belastung (beispielsweise aufgrund von Durchströmung, Transport oder sonstigen Einwirkungen) in einer definierten Lage relativ zu der Stützstruktur bleibt.
Die Filtervorrichtung kann über Stoffschluss wie beispielsweise eine Verschweißung (vorzugsweise eine Nano-Verschweißung und/oder eine Sinter-Verschweißung) an der Stützstruktur befestigt sein. Dadurch kann die Filtervorrichtung besonders einfach an der Stützstruktur befestigt werden, denn eine solche Befestigung kann beispielsweise über Berührungspunkte zwischen Stützstruktur und Filtervorrichtung erfolgen.
Außerdem kann eine solche Art der Befestigung besonders gut automatisiert werden, was Zeit und Kosten spart.
Die Filtervorrichtung kann flächenförmig ausgebildet sein und/oder eine oder mehrere Schichten aufweisen. Die Filtervorrichtung ist damit besonders platzsparend im der Filtereinheit vorgesehen und ferner einfach in dieser anordenbar. Auch können über die mehreren Schichten einfach unterschiedliche Funktionen (zum Beispiel Filterstufen) der Filtervorrichtung vorgesehen werden. Bevorzugt ist, wenn eine erste Schicht der Filtervorrichtung eine höhere Filterfeinheit aufweist als eine zweite Schicht der Filtervorrichtung, wobei die erste Schicht vorzugsweise stromabwärts der zweiten Schicht vorgesehen ist. Dadurch kann eine besonders gute Filterung durch die Filtervorrichtung erfolgen.
Die Filtervorrichtung bildet vorzugsweise Zylinder- und/oder rohrförmige Form. Das heißt, die eine oder mehreren Schichten, die die Filtervorrichtung aufweist, können (beispielsweise durch Anordnung auf der Stützstruktur oder Umwickeln der Stützstruktur) eine Form bilden, die einem Zylinder oder Rohr entspricht.
Die Filtervorrichtung kann ein Gewebe aufweisen oder aus diesem bestehen, wobei das Gewebe vorzugsweise ein Mikrogewebe ist. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Filterleistung und eine besonders vorteilhafte Eignung zur Anordnung der Filtervorrichtung auf der Stützstruktur, was Platz und Kosten einspart. Eine Filtervorrichtung kann durch ein besonders feinmaschiges Gewebe (beispielsweise ein Edelstahl-Verbundgewebe) eine besonders vorteilhafte Eignung zur Filterung bereitstellen. Die Filtervorrichtung kann ausgebildet sein, Partikel abzuscheiden, die jeweils einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 100 |iun aufweisen, wobei der Durchmesser vorzugsweise ein aerodynamischer Durchmesser ist. Vorzugsweise weist die Filtervorrichtung Edelstahl auf. Dadurch kann die Filtervorrichtung einerseits eine gute Filterung erzielen und andererseits einfach auf der Stützstruktur angeordnet werden. Zudem verleiht der Edelstahl der Filtervorrichtung eine resistentere Struktur, wodurch insbesondere eine hohe Filterleistung über einen längeren Zeitraum möglich ist. Der Edelstahl kann auf unterschiedliche Weise in der Filtervorrichtung vorgesehen sein. Bevorzugt ist, wenn der Edelstahl ein Edelstahlgewebe bildet, wobei die Filtervorrichtung das Edelstahlgewebe aufweist oder aus diesem besteht.
Der von der Stützstruktur begrenzte Raum kann zum Großteil (also zumindest zu 75 %) von dem Katalysator ausgefüllt sein. Mit anderen Worten kann die Stützstruktur zu einem Großteil an das Volumen, das den Katalysator begrenzt, angepasst sein. Die Filtereinheit ist somit besonders kompakt und platzsparend ausgebildet. Bevorzugt ist, wenn der Katalysator zumindest 50 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % des von der Stützstruktur begrenzten Raums einnimmt.
Die Stützstruktur kann den Katalysator geschlossen umgeben. Dadurch ist der Katalysator innerhalb der Stützstruktur besonders platzsparend angeordnet. Auch kann die Struktur somit als eine Umhüllung des Katalysators dienen und damit den Katalysator beispielsweise auch vor äußerer mechanischer Beanspruchung (beispielsweise Stößen) schützen.
Die Stützstruktur kann länglich und/oder rohrförmig ausgebildet sein. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Katalysator sich wenigstens teilweise entlang der Achse der länglichen und/oder rohrförmigen Ausbildung der Struktur erstreckt. Dadurch kann insbesondere das durch die Filtervorrichtung bereits gefilterte Gas entlang eines besonders langen Wegs den Katalysator durchlaufen. Vorzugsweise erstreckt sich die Achse der länglichen und/ oder rohrförmigen Ausbildung der Stützstruktur durch den Auslass. Dadurch ist die Filtereinheit besonders kompakt ausgebildet. Bevorzugt ist, wenn die Stützstruktur eine Breite oder einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 mm, vorzugsweise von 70 bis 150 mm, besonders bevorzugt von 90 bis 130 mm aufweist, wobei in einer Ausführungsform die Breite oder der Durchmesser der Stützstruktur beispielsweise 120 mm beträgt. Dadurch sind die Stützstruktur und die in deren Raum wenigstens teilweise angeordnete Filtervorrichtung besonders kompakt ausgebildet.
Die Stützstruktur kann mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen, über die das Gas, vorzugsweise in einem durch die Filtervorrichtung gefilterten Zustand, in den von der Stützstruktur begrenzten Raum eintreten kann. Die Stützstruktur stellt dadurch gleichzeitig einen Einlass bereit, über den das Gas, das durch die Filtervorrichtung gefiltert ist und anschließend durch den Katalysator behandelt werden soll, in den von der Stützstruktur begrenzten Raum eintreten kann. Die Filtereinheit ist damit besonders kompakt ausgebildet. Insbesondere können die Durchgangsöffnungen so vorgesehen sein, dass ein Gas über den gesamten Umfang der Stützstruktur (also rundum) von außerhalb der Filtereinheit in den von der Stützstruktur begrenzten Raum strömen und dabei die Filtervorrichtung durchlaufen kann. Die Stützstruktur kann eine Seitenwand aufweisen, an der die Filtervorrichtung befestigt ist, wobei die Seitenwand wenigstens einen Teil der Durchgangsöffnungen aufweist. Optional kann die Stützstruktur einen Boden aufweisen, von dem sich die Seitenwand weg erstreckt. Somit kann der von der Stützstruktur begrenzte Raum zum einen (seitlich) von der Seitenwand und zum anderen (von unten) durch den Boden begrenzt sein, wobei die Innenseiten dieser Wände auf die Filtervorrichtung gerichtet sind. Dadurch ist die Filtervorrichtung besonders kompakt relativ zu der Stützstruktur angeordnet. Der Boden kann einen (weiteren) Teil der Durchgangsöffnungen aufweisen. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Boden derart ausgebildet ist, dass er für ein mit der Filtereinheit zu behandelndes Gas undurchlässig und/ oder als Deckel ausgebildet ist, also insbesondere keine Durchgangsöffnung aufweist. Dadurch kann ein Gas in den von der Stützstruktur begrenzten Raum nur seitlich, nämlich über die Seitenwand, eintreten.
Die Stützstruktur kann ein Geflecht (Drahtgeflecht, Drehgeflecht etc.), ein Gewebe und/ oder ein Gitter aufweisen, um wenigstens einen Teil der Durchgangsöffnungen zu bilden. Dadurch können die Durchgangsöffnungen besonders einfach bereitgestellt werden. Zudem ist es beispielsweise denkbar, dass die entsprechenden Strukturen der Stützstruktur (die Strukturen weisen beispielsweise Stäbe auf und verlaufen vorzugsweise quer zueinander) zur Befestigung der Filtervorrichtung dienen. Weist die Stützstruktur ein Geflecht auf, bildet die Stützstruktur vorzugsweise ein Stützgeflecht. Jede Durchgangsöffnung kann durch einen Umriss wie beispielsweise einen mehreckigen (insbesondere viereckigen) oder runden (insbesondere elliptischen oder kreisrunden) Umriss begrenzt sein, wobei der größtmögliche Abstand zwischen zwei Punkten, die auf dem Umriss liegen (im Fall eines kreisrunden Umrisses entspricht dieser Abstand dem Durchmesser), im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm liegt. Sind die Durchgangsöffnungen jeweils kreisrund ausgebildet, kann jede Durchgangsöffnung einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm aufweisen. Durch solche Abstände bzw. Durchmesser kann ein Gas die Stützstruktur und damit die auf der Stützstruktur angeordnete Filtervorrichtung besonders gut durchströmen und gefiltert werden.
Die Stützstruktur kann aus Metall hergestellt sein. Dadurch kann die Stützstruktur einfach hergestellt werden und eine besonders gute Steifigkeit bereitstellen, wodurch insbesondere die Filtereinheit vor allem robust gegen äußere Einwirkungen (Schläge, Stöße etc.) ist.
Die Filtereinheit kann ferner eine Auslassleitung aufweisen, die den Auslass aufweist. Der Auslass kann somit besonders einfach vorgesehen und gewartet werden. Auch ist es mit der Auslassleitung einfach möglich, den Auslass mit weiteren Leitungen oder der Umgebung (nämlich indem der Auslass dann in die Umgebung hineinragt) zu verbinden. Bevorzugt ist, wenn die Auslassleitung ein Auslassrohr ist.
Die Auslassleitung kann einen Flansch aufweisen, über den die Auslassleitung an die Stützstruktur, insbesondere an einen Rand der Stützstruktur, befestigt ist. Dadurch kann die Auslassleitung einfach in der Filtereinheit vorgesehen werden, nämlich indem der Flansch lediglich auf der Struktur angeordnet und daraufhin an dieser befestigt wird. Der Flansch ist vorzugsweise so vorgesehen, dass er den von der Stützstruktur begrenzten Raum (wenigstens teilweise) begrenzt. Dadurch kann die Filtereinheit noch weiter in ihrer Größe reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Seitenwand (oder der zuvor erwähnte Rand) der Stützstruktur eine Öffnung definieren, die wenigstens teilweise von dem Flansch abgedeckt ist. Ist die Auslassleitung samt Flansch an der Stützstruktur befestigt, ist die Öffnung vorzugsweise bis auf eine Stelle, über die das mit dem Katalysator behandelte Gas aus dem Raum über die Öffnung in den Auslass bzw. die Auslassleitung strömt, durch den Flansch abgedeckt.
Die Auslassleitung, vorzugsweise der Flansch, kann über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung an der Stützstruktur befestigt sein. Dadurch kann die Filtereinheit einfach demontiert werden, beispielsweise indem die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem Werkzeug oder werkzeuglos gelöst wird; anschließend kann dann z.B. der Katalysator aus dem Raum, den die Stützstruktur begrenzt, entnommen oder herausgezogen werden. Durch eine solche Verbindung zwischen Auslassleitung und Stützstruktur kann eine Wartung der Filtereinheit ohne komplette Betriebsunterbrechung erfolgen, was bedeutet, dass beispielsweise ein Zugriff auf den Raum der Stützstruktur möglich ist, während weiterhin durch die Filtervorrichtung und den Katalysator eine Filterung beziehungsweise Behandlung des Gases erfolgen kann. Die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung weist vorzugsweise eine Schraubverbindung auf. Durch Lösen der kraft- und/oder formschlüssige Verbindung kann ferner bewirkt werden, dass eine Komponente der Filtereinheit (Stützstruktur, Katalysator, Filtervorrichtung etc.) einfach als solche ausgetauscht werden kann. Der Katalysator kann ein vorzugsweise Zylinder- oder hülsenförmiges Gehäuse aufweisen. Dadurch kann der Katalysator in Form einer Kartusche („Katalysatorkartusche“) vorgesehen sein. In dem Gehäuse kann eine Katalysatorfüllung angeordnet sein, wobei die Katalysatorfüllung vorzugsweise ein Granulat aufweist und/oder wenigstens teilweise kugelförmig vorgesehen ist.
Das Gehäuse des Katalysators kann einen Katalysatorboden und eine Katalysatorseitenwand, die sich vom Katalysatorboden weg erstreckt, aufweisen. Der Katalysatorboden und die Katalysatorseitenwand begrenzen damit vorzugsweise einen Raum, in dem die Katalysatorfüllung angeordnet ist. Bevorzugt ist, wenn das (mit der Filtervorrichtung gefilterte) Gas über den Katalysatorboden dem Katalysator zur
Behandlung zuführbar ist. Somit kann besonders einfach sichergestellt werden, dass das zu behandelnde Gas den Katalysator entlang seiner gesamten Länge durchläuft und dadurch behandelt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gas vorzugsweise nur über den Katalysatorboden dem Katalysator zuführbar.
Die Katalysatorseitenwand kann neben und/oder parallel zu einer Wand (beispielsweise der Seitenwand) der Stützstruktur verlaufen. Dadurch ist Katalysator relativ zur Stützstruktur besonders platzsparend angeordnet, wodurch die Filtereinheit in ihrer Größe weiter reduziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Katalysatorboden neben einer und/oder parallel zu einer (weiteren) Wand (beispielsweise dem Boden) der Stützstruktur verlaufen. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine besonders platzsparende Anordnung der Stützstruktur und des Katalysators relativ zueinander. Die Filtereinheit kann ferner eine weitere Filtervorrichtung wie beispielsweise ein Molekularsieb aufweisen. Durch den Einsatz der weiteren Filtervorrichtung können auch (unerwünschte) Gase (wie beispielsweise C02 oder Flusssäuredämpfe, die bei der Verbrennung von Kunstostoffen wie PTFE und deren Derivate entstehen) aus dem
Gas bzw. der Gasmischung entfernt werden, wodurch das von der Filtereinheit über den Auslass abgegebene Gas besonders rein ist. Damit kann die Filtereinheit zum Beispiel in einem Beatmungssystem zur Anwendung kommen. Die weitere Filtervorrichtung kann stromabwärts der Filtervorrichtung und stromaufwärts des Katalysators oder im Katalysator vorgesehen und/ oder in dem von der Stützstruktur begrenzten Raum angeordnet sein. Die weitere Filtervorrichtung ist somit in der Filtereinheit besonders kompakt angeordnet.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Filtern und Behandeln eines Gases wie beispielsweise eines Abgases. Das Verfahren weist die folgenden (nacheinander ablaufenden) Schritte auf: Vorsehen einer Filtereinheit wie oben beschrieben; Filtern des Gases durch die Filtervorrichtung der Filtereinheit; Behandeln des gefilterten Gases durch den Katalysator der Filtereinheit; und Abführen des gefilterten und behandelten Gases aus der Filtereinheit über den Auslass der Filtereinheit.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinheit; und
Figur 2 ein vergrößertes Detail der in Figur 1 gezeigten Filtereinheit, wobei das Detail eine Seitenwand der Stützstruktur mit auf der Seitenwand angeordneter Filtervorrichtung zeigt.
Figur 1 zeigt eine Filtereinheit 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Die Filtereinheit 1 ist vorgesehen, um ein Gas zunächst zu filtern und dann zu behandeln. Das Gas entsteht beispielsweise als ein Nebenprodukt in einem Prozess, der beispielsweise ein Energieumwandlungsprozess und/ oder ein Herstellungsprozess ist.
Insbesondere kann das Gas ein Abgas, Rauch und/oder Luft sein. Das Gas kann vor allem (schädliche) Medien (Partikel, Gase etc.) aufweisen, die durch die Filtereinheit 1 dem Gas entnommen oder zumindest unschädlich gemacht werden sollen. Die Filtereinheit 1 weist eine Filtervorrichtung 2 auf. Die Filtervorrichtung 2 ist vorgesehen, um ein Gas, dessen Strömung in der Figur 1 mit den Pfeilen 3 angedeutet ist, zu filtern. Die Filtervorrichtung 2 ist insbesondere ausgebildet, Partikel bestimmter Größe zurückzuhalten, sodass das aus der Filtervorrichtung 2 ausströmende Gas im Vergleich zu dem in die Filtervorrichtung 2 einströmenden Gas weniger Partikel wie beispielsweise Feinstaub aufweist. Bevorzugt ist, wenn die Filtervorrichtung 2 ausgebildet ist, Partikel abzuscheiden, die jeweils einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 100 pm aufweisen; der Durchmesser ist dabei vorzugsweise ein aerodynamischer Durchmesser. Die aus dem Gas gefilterten Partikel sammeln sich dann auf und/ oder in dem Filter 2 an, wo sie dann entfernt werden können.
Die Filtervorrichtung 2 ist nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung beschränkt. Bevorzugt ist die Filtervorrichtung 2 flächenförmig ausgebildet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Filtervorrichtung 2 entlang ihrer Ausdehnungsrichtung zur Bildung der Flächenform eine konstante Dicke aufweisen kann. In Figur 2 ist beispielhaft eine bevorzugte Ausgestaltung der Filtervorrichtung 2 vergrößert dargestellt. Erkennbar ist, dass die Filtervorrichtung 2 mehrere, insbesondere zwei Schichten 21, 22 aufweisen oder aus diesen bestehen kann. Mehrere Schichten oder ein mehrlagiger Aufbau der Filtervorrichtung 2 sind insbesondere von Vorteil, um eine hohe Filterleistung zu erzielen. Die Schichten 21, 22 können unterschiedliche Filterfeinheiten aufweisen. Die erste Schicht 21 kann stromabwärts der zweiten Schicht 22 vorgesehen sein und außerdem eine höhere Filterfeinheit aufweist als die zweite Schicht 22. Dadurch kann eine besonders hohe Filterleistung der Filtervorrichtung 2 erzielt werden. Die erste Schicht 21 kann eine Mikrogewebeschicht sein, beispielsweise mit einer Maschenweite von 10 bis 200 pm, vorzugsweise von 10 bis 100 pm, besonders bevorzugt von 25 bis 50 pm. Die zweite Schicht 22 kann ein gröberes Abscheidungsgeflecht sein und/oder eine gröbere Maschenweite aufweisen, vorzugsweist derart, dass wenigstens Feinstaubpartikel abgeschieden werden können.
Die Filtervorrichtung 2, insbesondere deren Schichten 21, 22, kann ein Gewebe aufweisen oder aus diesem bestehen. Bevorzugt ist, wenn die Schichten 21, 22 jeweils aus einem Gewebe bestehen. Das Gewebe kann ein Mikrogewebe sein. Das Mikrogewebe bildet vorzugsweise Durchlassöffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 10 bis 100 pm, vorzugsweise 25 bis 50 pm. Die Filtervorrichtung 2 ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Die Filtervorrichtung 2 kann aus einem Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise weist die Filtervorrichtung 2 Edelstahl auf.
Die Filtereinheit 1 weist ferner einen Katalysator 4 auf. In Bezug auf die Strömung eines Gases, das die Filtereinheit 1 zur Filterung und Behandlung durchläuft, ist der Katalysator 4 stromabwärts der Filtervorrichtung 2 angeordnet. Dadurch kann mit dem Katalysator 4 das mit der Filtervorrichtung 2 gefilterte Gas (also das Gas, das aus der Filtervorrichtung 2 ausströmt) behandelt werden. In Figur 1 ist das aus der Filtervorrichtung 2 ausströmende und anschließend in den Katalysator 4 einströmende Gas mit dem Pfeil 5 angedeutet. Der Katalysator 4 behandelt das Gas, indem der Katalysator 4 bestimmte in dem zu behandelnden Gas enthaltene Medien (beispielsweise gasförmige) derart umsetzt, dass sie für die Umwelt (lebende Organismen, Pflanzen, Ökosysteme etc.) nicht schädlich, insbesondere nicht toxisch sind. Enthält das durch die Filtervorrichtung 2 gefilterte Gas beispielsweise noch das gasförmige Produkt NOX, so setzt der Katalysator 4 dieses NOX zu nicht toxischem Stickstoff (N2) um. Durch den Katalysator 4 erfolgt folglich eine katalytische beziehungsweise adsorptive Reinigung des Gases.
Der Katalysator 4 kann ein vorzugsweise Zylinder- oder hülsenförmiges Gehäuse 41 aufweisen, in dem vorzugsweise eine Katalysatorfüllung 40 vorgesehen ist. Das Gehäuse 41 ist vorzugsweise aus Stahl und/oder einem sonstigen hochwertigem resistenten Material hergestellt. Die Katalysatorfüllung 40 ist ausgebildet, die in dem zu behandelnde Gas vorgesehenen schädlichen Medien (Schadstoffe wie beispielsweise Verbrennungsschadstoffe) durch chemische Umwandlung in ungiftige Stoffe (zum Beispiel C02, H20 und N2) umzusetzen. Eine solche Umsetzung kann beispielsweise durch Oxidation oder Reduktion erfolgen. Die Katalysatorfüllung 40 ist vorzugsweise in Form eines Granulats und/oder in Form von Kugeln vorgesehen. Zusätzlich kann der Katalysator 4 eingerichtet sein, Gase (HCl, S02 etc.) zu neutralisieren (z.B. als Salz) und zurückzuhalten. Die so neutralisierten Gase sind dann beispielsweise in Form eines Salzes oder einer anderen, vorzugsweise festen Substanz in dem Katalysator 4 zurückgehalten, wodurch sie nicht in die Umgebung entweichen können. Der Katalysator 4 bildet dadurch einen sogenannten „chemischen Schwamm“. Das Gehäuse 41 kann einen Katalysatorboden 42 aufweisen, der vorzugsweise schalenförmig ausgebildet ist. Über den Katalysatorboden 42 erfolgt vorzugsweise der Eintritt des Gases in den Katalysator 4, um dieses Gas in dem Katalysator 4 entsprechend zu behandeln. Hierfür kann der Katalysatorboden 42 mit mehreren Durchgangsöffnungen und/oder als Siebboden ausgebildet sein. Der Katalysatorboden 42 kann also perforiert sein. Insbesondere kann für einen vorteilhaften Eintritt des zu behandelnden Gases in den Katalysator 4 vorgesehen sein, dass der Katalysatorboden 42 in Form eines (insbesondere grobmaschigen) Netzes vorgesehen ist. Das Gehäuse 41 weist vorzugsweise eine Seitenwand 43 auf, die sich von dem Katalysatorboden 42 weg erstreckt. Über die Seitenwand 43 erfolgt vorzugsweise kein Gaseintritt in den Katalysator 4, sodass ein Gaseintritt in den Katalysator 4 vorzugsweise nur über den Katalysatorboden 42 erfolgen kann. Die Seitenwand 43 umgibt die Katalysatorfüllung 40 vorzugsweise umlaufend geschlossen. Zum Beispiel kann die Seitenwand 43 einen Zylinder oder ein Rohr bilden.
Das Gehäuse 41 kann ferner ein Oberteil 44 aufweisen, über das das mit dem Katalysator behandelte Gas aus dem Katalysator 4 austreten kann. Das Oberteil 44 ist vorzugsweise über die Seitenwand 43 mit dem Katalysatorboden 42 verbunden. Das
Oberteil 44 weist vorzugsweise mehrere Durchgangsöffnungen auf, über die das behandelte Gas aus dem Katalysator 4 ausströmen kann. Bevorzugt ist, wenn die Katalysatorfüllung 40 sich zwischen Katalysatorboden 42 und Oberteil 44 erstreckt und/oder einen zwischen diesen Teilen 42, 44 definierten Raum vorzugsweise vollständig ausfüllt. Der Katalysatorboden 42, die Seitenwand 43 und das Oberteil 44 begrenzen vorzugsweise einen Raum, in dem die Katalysatorfüllung 40 vorgesehen ist.
Die Filtereinheit 1 weist ferner einen Auslass 6 auf, über den das durch den Katalysator 4 behandelte Gas aus der Filtereinheit 1 abführbar ist. Der aus dem Auslass 6 und damit aus der Filtereinheit 1 in die Umgebung U austretende Strom des sowohl gefilterten als auch behandelten (und damit besonders reinen) Gases ist in der Figur 1 mit dem Pfeil 7 angedeutet. Der Auslass 6 ist vorzugsweise so vorgesehen, dass das aus dem Oberteil 44 ausströmende und durch den Katalysator 4 behandelte Gas direkt oder indirekt in den Auslass 6 eintreten kann. Ein indirekter Eintritt kann beispielsweise erfolgen, indem das aus dem Oberteil 44 strömende Gas über einen Zwischenraum, der zwischen Oberteil 44 und Auslass 6 gebildet ist, in den Auslass 6 eintritt. Bevorzugt ist, wenn die Richtung der Strömung des aus dem Oberteil 44 strömenden Gases wenigstens teilweise parallel zu der Richtung der Strömung des aus dem Auslass 6 strömenden Gases (siehe Pfeil 7) ist. Dadurch sind Katalysator 4 und Auslass 6 besonders platzsparend zueinander angeordnet.
Die Filtereinheit 1 kann eine Auslassleitung 61 aufweisen, die den Auslass 6 aufweist.
Die Auslassleitung 61 kann als Anschluss zur Verbindung mit einer weiteren Leitung dienen oder in die Umgebung U hineinragen. Die Auslassleitung 61 kann einen Befestigungsbereich aufweisen, an dem die weitere Leitung befestigt werden kann. Die Auslassleitung 61 kann so ausgebildet sein, dass sie eine definierte Richtung der Strömung des aus dem Auslass 6 und damit aus der Filtereinheit i austretenden Gases einstellt. Vorzugsweise ist die Auslassleitung 61 ein Auslassrohr.
Die Filtereinheit 1 weist ferner eine Stützstruktur (d.h. eine Trägerstruktur) 8 auf, auf der wenigstens die Filtervorrichtung 2 angeordnet ist. Über die Stützstruktur 8 wird die Filtervorrichtung 2 also wenigstens gehalten, sodass die Filtervorrichtung 2 insbesondere eine definierte Lage relativ zur Stützstruktur 8 und damit zum Katalysator 4 hat. Insbesondere ist die Filtervorrichtung 2 über die Stützstruktur 8 verliersicher gehalten, sodass insbesondere ein störungsfreier Betrieb der Filtervorrichtung 2 innerhalb der Filtereinheit 1 möglich ist. Die Filtervorrichtung 2 ist vorzugsweise an der Stützstruktur 8 befestigt, beispielsweise über Stoffschluss. Die Befestigung über Stoffschluss kann über eine Verschweißung erfolgen, vorzugsweise über mehrere Punkte und/oder Linien. Die Verschweißung kann eine Nano- Verschweißung sein. In anderen Ausführungsformen kann die Filtervorrichtung 2 auch über Kraft- und/oder Formschluss an der Stützstruktur 8 befestigt sein. Die Stützstruktur 8 definiert oder begrenzt einen Raum 81, in dem der Katalysator 4 zumindest teilweise angeordnet ist. Dadurch ist der Katalysator 4 innerhalb der Filtereinheit 1 integriert und somit besonders platzsparend angeordnet. Die Stützstruktur 8 kann eine Seitenwand 82 aufweisen, an der die Filtervorrichtung 2 befestigt ist und die den Raum 81 seitlich begrenzt. Die Stützstruktur 8 kann ferner einen Boden 83 aufweisen, von dem sich die Seitenwand 82 erstreckt. Der Boden 83 begrenzt den Raum 81 vorzugsweise von unten, das heißt, der Raum 81 erstreckt sich vorzugsweise zwischen dem Boden 83 und dem Auslass 6. Die Seitenwand 82 definiert vorzugsweise eine Öffnung 84, über die ein Zugriff auf den Raum 81 erfolgen kann. Zum Beispiel kann über die Öffnung 84 der Katalysator 4 zumindest teilweise in dem Raum 81 angeordnet werden. In einem montierten Zustand des Katalysators 4 kann sich der Katalysator 4 durch die Öffnung 84 erstrecken und damit bei Blick auf die Seitenwand 82 über diese hinausragen. Ein Teil des Katalysators 4, nämlich der aus der Öffnung 84 hervorstehende Teil, kann dadurch außerhalb des Raums 81 vorgesehen sein, wohingegen der übrige Teil des Katalysators 4 komplett in dem Raum 81 angeordnet ist. Alternativ kann es auch möglich sein, dass der Katalysator 4 mit seiner Gesamtheit - also komplett - in dem Raum 81 angeordnet ist. Die Stützstruktur 8 umgibt den Katalysator 4 vorzugsweise geschlossen. Hierfür kann die Struktur 8 wenigstens teilweise in Form eines Rohrs ausgebildet sein und/oder die Seitenwand 82 den Katalysator 4 (in einer Schnittansicht gesehen) geschlossen umlaufen. Wie in der Figur 1 erkennbar, kann die Stützstruktur 8 länglich ausgebildet sein und damit einen entsprechend länglichen Raum 81 bilden, in dem sich der
Katalysator 4 in entsprechender Weise länglich erstrecken kann. Die Struktur 8 kann einen runden (kreisrunden, elliptischen etc.) oder mehreckigen (viereckigen, rechteckigen, quadratischen etc.) Querschnitt aufweisen. Die Breite oder der Durchmesser der Stützstruktur 8 kann dabei in einem Bereich von 50 bis 200 mm, vorzugsweise von 70 bis 150 mm, besonders bevorzugt von 90 bis 130 mm liegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die Stützstruktur 8 eine Breite oder einen Durchmesser von 120 mm +/- 10 mm.
Der Katalysator 4 kann in dem Raum 81 derart angeordnet sein, dass der Katalysator 4 (also insbesondere das von dem Katalysatorgehäuse 41 definierte Volumen) zum
Großteil den Raum 81 ausfüllt, vorzugsweise zumindest zu 75 %, besonders bevorzugt zu zumindest 90 %. Ist der Katalysator 4 wenigstens teilweise in dem Raum 81 angeordnet, kann ein Zwischenraum 81.1, 81.2 zwischen Katalysator 4 und Stützstruktur 8 gebildet sein. Der Zwischenraum kann einen ersten Zwischenraum 81.1 und einen zweiten Zwischenraum 81.2 aufweisen. Der erste Zwischenraum 81.1 kann ringförmig ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Ringes, der eine mehreckige oder runde (vorzugsweise kreisrunde) Form aufweist. Der erste Zwischenraum 81.1 wird seitlich vorzugsweise wenigstens von der Seitenwand 43 (und vorzugsweise von einem seitlichen Teil des Bodens 42) des Katalysators 4 und der Seitenwand 82 der Stützstruktur 8 begrenzt. Der zweite Zwischenraum 81.2 kann eine
Form aufweisen, die nicht einem Ring entspricht. Der Zwischenraum 81.2 erstreckt sich vorzugsweise zwischen dem Boden 42 des Katalysators 4 und dem Boden 83 der Struktur 8. Anders gesagt kann der Zwischenraum 81.2 oben durch den Boden 42 und unten durch den Boden 83 begrenzt sein. Die Zwischenräume 81.1, 81.2 sind vorzugsweise fluidisch miteinander verbunden.
Wie in Figur 1 erkennbar, kann die Katalysatorseitenwand 43 neben der und parallel zur Seitenwand 82 der Stützstruktur 8 verlaufen, um dadurch vorzugsweise den Zwischenraum 81.1 zu bilden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Zwischenraum 81.1 gebildet wird, indem die Katalysatorseitenwand 43 zwar neben der Seitenwand 82 verläuft, aber nicht parallel, sondern beispielsweise schräg zu dieser. Wie in der Figur 1 ebenfalls erkennbar, kann der Katalysatorboden 42 neben dem und parallel zum Boden 83 der Stützstruktur 8 verlaufen, um vorzugsweise den Zwischenraum 81.2 zu bilden. Der Zwischenraum 81.2 kann jedoch auch gebildet werden, indem der Katalysatorboden 42 zwar neben dem Boden 83 verläuft, aber nicht parallel, sondern beispielsweise schräg zu diesem. Die Auslassleitung 61, die den Auslass 6 aufweist, kann einen Flansch 62 aufweisen, über den die Auslassleitung 61 und damit der Auslass 6 an die Stützstruktur 8 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt dabei vorzugsweise über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schraubverbindung oder eine Schnellkupplung. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise über ein Befestigungsmittel 63, das vorzugsweise die form- und/ oder kraftschlüssige Verbindung zwischen
Flansch 62 und Stützstruktur 8, beispielsweise der Seitenwand 82 (insbesondere dem freien Ende der Seitenwand 82, das die Öffnung 84 definiert), bereitstellt. Das Befestigungsmittel 63 ist vorzugsweise eingerichtet, den Flansch 62 mit einem Werkzeug (Schraubendreher etc.) oder werkzeuglos (z.B. indem das Befestigungsmittel 63 einen Hebel zum wahlweisen Lösen oder Bereitstellen der Verbindung mit der Stützstruktur 8 aufweist) an der Stützstruktur 8 zu befestigen. Vorzugsweise weist das Befestigungsmittel 63 auf: einen ersten Bereich, an dem der Flansch 62 vorgesehen ist (vorzugsweise lösbar, beispielsweise über Kraft- und/ oder Formschluss, insbesondere über eine Schraubverbindung), und einen zweiten Bereich, an dem die Stützstruktur 8 über ihre Seitenwand 82 vorgesehen ist (vorzugsweise unlösbar, beispielsweise über einen Stoffschluss, insbesondere über eine Schweißverbindung). Das Befestigungsmittel 63 kann einen Bereich aufweisen, an dem der Katalysator 4, vorzugsweise dessen Seitenwand 43, angeordnet und vorzugsweise befestigt ist, insbesondere über Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss. Dieser Bereich kann ein nach innen gerichteter (also z.B. in Richtung der Längsachse des Katalysators 4 gerichteter) Bereich sein.
Der Flansch 62 ist vorzugsweise so vorgesehen, dass er den Raum 81 begrenzt, vorzugsweise an einem oberen Ende der Stützstruktur 8, und/oder die Öffnung 84 teilweise abdeckt, sodass ein Austritt aus der Öffnung 84 in die Umgebung U nur über den Auslass 6 erfolgen kann. Der Flansch 62 weist auf seiner zum Raum 81 gerichteten Seite (Innenseite) 64 vorzugsweise einen Bereich auf, an dem der Katalysator 4 (vorzugsweise über seine Seitenwand 43) vorgesehen und beispielsweise auch befestigt sein kann, insbesondere über Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss. Insbesondere kann der Katalysator 4 in die Seite 64 eingesteckt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Katalysator 4 (beispielsweise über seine Seitenwand 43) an dem Befestigungsmittel 63 vorgesehen und vorzugsweise befestigt sein, insbesondere über Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss. Durch Lösen und anschließendes Entfernen des Flanschs 62 von der Stützstruktur 8 kann es insbesondere möglich sein, dass gleichzeitig der Katalysator 4 aus dem Raum 81 entnommen wird. Es kann alternativ aber auch vorgesehen sein, dass durch Abnahme des Flanschs 62 der Katalysator 4 bezüglich der Stützstruktur 8 weiterhin befestigt ist (beispielsweise über das Befestigungsmittel 63), um dadurch zum Beispiel eine Wartung (Reparatur, Entnahme etc.) an dem Katalysator 4 durchzuführen.
Bevorzugt ist, wenn die Filtervorrichtung 2 außerhalb des von der Stützstruktur 8 begrenzten Raums 81 angeordneten ist, wie beispielhaft in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dadurch kann die Filtervorrichtung 2 einfach gewartet (gereinigt, ausgetauscht etc.) werden, ohne dass die Filtereinheit 1 demontiert, also insbesondere der Auslass 6 und/oder Katalysator 4 relativ zu der Stützstruktur 8 bewegt werden muss, um einen Zugriff auf die Filtervorrichtung 2 zu erhalten. Außerdem kann somit die Filtervorrichtung 2 in einem Herstellungsverfahren einfach vorgesehen werden, beispielsweise indem die Stützstruktur 8 von der Filtervorrichtung 2 umwickelt wird.
Das Gas, das aus der Filtervorrichtung 2 ausströmt und damit gefiltert ist, kann auf unterschiedliche Weise in Richtung des stromabwärts vorgesehenen Katalysators 4 strömen. Eine Möglichkeit hierfür ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Erkennbar ist, dass die Stützstruktur 8 mehrere Durchgangsöffnungen 85 aufweist, über die das Gas in einem durch die Filtervorrichtung 2 gefilterten Zustand in den von der Stützstruktur 8 begrenzten Raum 81 eintreten kann. Die Durchgangsöffnungen 85 sind vorzugsweise so vorgesehen, dass sie in den ersten Zwischenraum 81.1 und/oder den zweiten Zwischenraum 81.2 münden. Die Seitenwand 82 kann die Durchgangsöffnungen 85 aufweisen, beispielsweise indem Letztere gleichmäßig über die Fläche (vorzugsweise die gesamte Fläche) der Seitenwand 82 verteilt sind. Der Boden 83 weist vorzugsweise keine Durchgangsöffnungen 85 auf und ist dadurch für ein Gas undurchlässig und/oder als Deckel ausgebildet. In anderen Ausführungsform kann auch der Boden 83 einen Teil der Durchgangsöffnungen 85 aufweisen. Dann ist vorzugsweise die Filtervorrichtung 2 auch auf dem Boden 83 angeordnet und an diesem vorzugsweise befestigt.
Die Durchgangsöffnungen 85 können auf unterschiedliche Weise vorgesehen sein. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann die Stützstruktur 8 beispielsweise ein Geflecht, ein Gewebe und/oder ein Gitter (Raster) aufweisen, um wenigstens einen Teil der Durchgangsöffnungen 85 zu bilden. Es kann vorgesehen sein, dass die Seitenwand 82 das Geflecht, das Gewebe und/oder das Gitter bildet. Wie in der Figur 2 dargestellt, können die Strukturen, die das Geflecht, das Gewebe und/oder das Gitter bilden - also insbesondere (linienförmige) Strukturen, die quer zueinander verlaufen Bereiche aufweisen, an denen die Filtervorrichtung 2 befestigt ist. So ist es beispielsweise denkbar, dass diese Strukturen die linien- oder punktförmigen Kontaktbereiche zwischen Stützstruktur 8 und Filtervorrichtung 2 aufweisen, über die die Filtervorrichtung 2 mittels Stoffschluss an der Stützstruktur 8 befestigt ist.
Die Durchgangsöffnungen 85 haben vorzugsweise jeweils eine definierte Größe. Zum Beispiel liegt der größtmögliche Abstand zwischen zwei Punkten, die auf einem eine Durchgangsöffnung 85 begrenzenden (mehreckigen, kreisrunden etc.) Umriss liegen, im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm. Sind die Durchgangsöffnungen 85 jeweils kreisförmig ausgebildet, liegt ihr jeweiliger Durchmesser vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm. Die Stützstruktur 8 ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Die Stützstruktur 8 kann aus nur einem Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise ist die Stützstruktur 8 aus Metall hergestellt. Die Herstellung der Stützstruktur 8 kann beispielsweise erfolgen, indem der Boden 83 an die Seitenwand 82 über Stoffschluss wie beispielsweise eine Verschweißung befestigt wird.
Die Filtereinheit 1 kann ferner eine weitere Filtervorrichtung (nicht dargestellt) wie beispielsweise ein Molekularsieb aufweisen, die vorzugsweise stromabwärts der Filtervorrichtung 2 und stromaufwärts des Katalysators 4, beispielsweise in dem Raum 81, oder im Katalysator 4, beispielsweise in dem Raum für die Katalysatorfüllung 40, vorgesehen ist. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die weitere Filtervorrichtung stromabwärts des Katalysators 4 vorgesehen ist. Das aus dem Auslass 6 strömende Gas ist dadurch zum einen durch die Filtervorrichtung 2 gefiltert und durch den Katalysator 4 behandelt und zum anderen durch die weitere Filtervorrichtung noch weiter gefiltert. In der Filterstufe, die durch die weitere Filtervorrichtung bereitgestellt ist, kann beispielsweise eine Filterung von bestimmten Gasen (z.B. C02) erfolgen.
Mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Filtereinheit 1 kann eine Filterung und Behandlung eines Gases (beispielsweise eines Abgases) wie folgt erfolgen. Ein Gas tritt zunächst in die Filtervorrichtung 2 ein (siehe Pfeile 3), wo es gefiltert wird und dadurch bestimmte Partikel (Feinstaub etc.) aus dem Gas abgeschieden und zurückgehalten werden („Siebwirkung“). Anschließend, im gefilterten und damit vorgereinigten Zustand - in diesem Zustand kann das Gas noch gasförmige Produkte wie Stickstoff (N2) beinhalten tritt das Gas über die Durchgangsöffnungen 85 in den Zwischenraum 81.1 und/oder Zwischenraum 81.2 ein. Das in den Zwischenraum 81.1 eingetretene Gas strömt dann entlang den Seitenwänden 43, 82 in Richtung des Katalysatoreinlasses bzw. Katalysatorbodens 42, wo es in den Katalysator 4 zur Behandlung eintritt. Das gefilterte Gas, das über die Durchgangsöffnungen 85 direkt in den Zwischenraum 81.2 eintritt, kann direkt in den Katalysator 4 eintreten, nämlich nur über einen durch den Zwischenraum 81.2 verlaufenden Weg. In dem Katalysator 4 eingetreten, durchläuft das Gas den Katalysator 4 vorzugsweise entlang seiner gesamten Länge, um dadurch über eine möglichst große Oberfläche behandelt zu werden, also bestimmte Medien (Schadstoffe wie NOx) in dem durch die Filtervorrichtung 2 gefilterten Gas möglichst vollständig umzusetzen. Anschließend strömt das behandelte Gas aus dem Katalysator 4 beispielsweise über das Oberteil 44 aus und tritt dabei über den Auslass 6 in die Umgebung U ein. Dort ist das Gas dann sowohl gefiltert als auch behandelt und stellt damit keine oder zumindest eine erheblich reduzierte Gefahr für die Umgebung U dar.
Die Reinigung der Filtervorrichtung 2 kann durch Erhöhung des Drucks in dem Raum 81 erfolgen. Durch den so entstehenden Überdruck erfolgt über die Filtervorrichtung 2 ein Druckausgleich zwischen dem Raum 81 und dem Äußeren seitlich der
Filtervorrichtung 2, wodurch die in der Filtervorrichtung 2 gesammelten Partikel aus der Filtervorrichtung 2 entfernt werden können. Die Erhöhung des Drucks in dem Raum 81 erfolgt vorzugsweise über den Auslass 6 oder einen Einlass (nicht dargestellt; z.B. weist der Flansch 62 den Einlass auf), beispielsweise indem ein Fluid (Umgebungsluft etc.) dem Raum 81 zugeführt wird. In einer Ausführungsform weist die Filtereinheit 1 eine Strömungseinrichtung auf, um das Fluid dem Raum 81 zuzuführen und damit in diesem den Druck zu erhöhen.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Merkmale beschränkt, insbesondere lassen sich die zuvor beschriebenen Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombinieren.

Claims

Ansprüche
1. Filtereinheit (i) zur Filterung und Behandlung eines Gases wie beispielsweise eines Abgases, aufweisend: - eine Filtervorrichtung (2) zur Filterung eines Gases, einen Katalysator (4) zur Behandlung des mit der Filtervorrichtung (2) gefilterten Gases, einen Auslass (6), über den das mit dem Katalysator (4) behandelte Gas aus der Filtereinheit (1) abführbar ist, und - eine Stützstruktur (8), auf der die Filtervorrichtung (2) angeordnet ist, wobei die Stützstruktur (8) einen Raum (81) begrenzt, in dem der Katalysator (4) zumindest teilweise angeordnet ist.
2. Filtereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei die Filtervorrichtung (2) zumindest teilweise außerhalb des von der Stützstruktur (8) begrenzten Raums (81) angeordnet ist.
3. Filtereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Filtervorrichtung (2) an der Stützstruktur (8) befestigt ist.
4. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (2) über Stoffschluss wie beispielsweise eine Verschweißung an der Stützstruktur (8) befestigt ist. 5. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Filtervorrichtung (2) flächenförmig ausgebildet ist und/oder eine oder mehrere Schichten (21, 22) aufweist, wobei vorzugsweise eine erste Schicht (21) eine höhere Filterfeinheit aufweist als eine zweite Schicht (22), wobei die erste Schicht (21) vorzugsweise stromabwärts der zweiten Schicht (22) vorgesehen ist.
6. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (2) eine Zylinder- und/oder rohrförmige Form bildet.
7. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (2) ein Gewebe aufweist oder aus diesem besteht, wobei das Gewebe vorzugsweise ein Mikrogewebe ist.
8. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (2) ausgebildet ist, Partikel abzuscheiden, die jeweils einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 100 pm aufweisen, wobei der Durchmesser vorzugsweise ein aerodynamischer Durchmesser ist.
9. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (2) Edelstahl aufweist.
10. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der Stützstruktur (8) begrenzte Raum (81) zum Großteil von dem Katalysator (4) ausgefüllt ist, wobei der Katalysator (4) vorzugsweise zumindest 75%, besonders bevorzugt zumindest 90% des von der Stützstruktur (8) begrenzten Raums (81) einnimmt. 11. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Stützstruktur (8) den Katalysator (4) geschlossen umgibt.
12. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (8) länglich und/oder rohrförmig ausgebildet ist.
13. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (8) eine Breite oder einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 mm, vorzugsweise von 70 bis 150 mm, besonders bevorzugt von 90 bis 130 mm aufweist, wobei die Breite oder der Durchmesser der Stützstruktur (8) beispielsweise 120 mm beträgt.
14. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (8) mehrere Durchgangsöffnungen (85) aufweist, über die das Gas, vorzugsweise in einem durch die Filtervorrichtung (2) gefilterten Zustand, in den von der Stützstruktur (8) begrenzten Raum (81) eintreten kann.
15. Filtereinheit (1) nach Anspruch 14, wobei die Stützstruktur (8) eine Seitenwand (82) aufweist, an der die Filtervorrichtung (2) befestigt ist, wobei die Seitenwand (82) wenigstens einen Teil der Durchgangsöffnungen (85) aufweist, wobei die Stützstruktur (8) vorzugsweise einen Boden (83) aufweist, von dem sich die Seitenwand (82) erstreckt, wobei vorzugsweise der Boden (83) einen Teil der Durchgangsöffnungen (85) aufweist oder für ein mit der Filtereinheit (1) zu behandelndes Gas undurchlässig und/oder als Deckel ausgebildet ist. Filtereinheit (1) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Stützstruktur (8) ein Geflecht, ein Gewebe und/oder ein Gitter aufweist, um wenigstens einen Teil der Durchgangsöffnungen (85) zu bilden. Filtereinheit (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei jede Durchgangsöffnung (85) durch einen Umriss wie beispielsweise einen mehreckigen oder runden Umriss begrenzt ist, wobei der größtmögliche Abstand zwischen zwei Punkten, die auf dem Umriss liegen, im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm liegt, oder wobei jede Durchgangsöffnung (85) jeweils einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, vorzugsweise von 0,75 bis 1,25 mm aufweist. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (8) aus Metall hergestellt ist. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Auslassleitung (61), die den Auslass (6) aufweist, wobei die Auslassleitung
(61) vorzugsweise ein Auslassrohr ist. Filtereinheit (1) nach Anspruch 19, wobei die Auslassleitung (61) einen Flansch
(62) aufweist, über den die Auslassleitung (61) an die Stützstruktur (8) befestigt ist, wobei der Flansch (62) vorzugsweise den von der Stützstruktur (8) begrenzten Raum (81) begrenzt, und/oder wobei vorzugsweise die Seitenwand (82) der Stützstruktur (8) eine Öffnung (84) definiert, die wenigstens teilweise von dem Flansch (62) abgedeckt ist. Filtereinheit (1) nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Auslassleitung (61), vorzugsweise der Flansch (62), über eine form- und/ oder kraftschlüssige Verbindung an der Stützstruktur (8) befestigt ist, wobei die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung vorzugsweise eine Schraubverbindung aufweist. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator (4) ein vorzugsweise Zylinder- oder hülsenförmiges Gehäuse (41) aufweist, und wobei der Katalysator (4) vorzugsweise eine in dem Gehäuse (41) angeordnete Katalysatorfüllung (40) aufweist, wobei die Katalysatorfüllung (40) vorzugsweise ein Granulat aufweist und/ oder wenigstens teilweise kugelförmig vorgesehen ist. Filtereinheit (i) nach Anspruch 22, wobei das Gehäuse (41) einen Katalysatorboden (42) und eine Katalysatorseitenwand (43), die sich vom Katalysatorboden (42) erstreckt, aufweist, wobei das Gas vorzugsweise über den Katalysatorboden (42) dem Katalysator (4) zur Behandlung zuführbar ist. Filtereinheit (1) nach Anspruch 23, wobei die Katalysatorseitenwand (43) neben einer und/oder parallel zu einer Wand der Stützstruktur (8) verläuft, wobei die Wand beispielsweise die Seitenwand (82) der Stützstruktur (8) ist, und/oder wobei der Katalysatorboden (42) neben einer und/oder parallel zu einer weiteren Wand der Stützstruktur (8) verläuft, wobei die weitere Wand beispielsweise der Boden (83) der Stützstruktur ist. Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine weitere Filtervorrichtung wie beispielsweise ein Molekularsieb, wobei vorzugsweise die weitere Filtervorrichtung stromabwärts der Filtervorrichtung (2) und stromaufwärts des Katalysators (4) oder im Katalysator (4) vorgesehen und/oder in dem von der Stützstruktur (8) begrenzten Raum (81) angeordnet ist. Verfahren zum Filtern und Behandeln eines Gases wie beispielsweise eines Abgases, aufweisend die folgenden Schritte:
Vorsehen einer Filtereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - Filtern des Gases durch die Filtervorrichtung (2) der Filtereinheit (1),
Behandeln des gefilterten Gases durch den Katalysator (4) der Filtereinheit (1) und
Abführen des gefilterten und behandelten Gases aus der Filtereinheit (1) über den Auslass (6) der Filtereinheit (1).
PCT/EP2023/071671 2022-08-11 2023-08-04 Filtereinheit WO2024033260A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202022104565.8U DE202022104565U1 (de) 2022-08-11 2022-08-11 Filtereinheit
DE202022104565.8 2022-08-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024033260A1 true WO2024033260A1 (de) 2024-02-15

Family

ID=87847984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/071671 WO2024033260A1 (de) 2022-08-11 2023-08-04 Filtereinheit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202022104565U1 (de)
WO (1) WO2024033260A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040262217A1 (en) * 2002-02-07 2004-12-30 Bridgestone Corporation Fluid cleaning filter and filter device
JP2005246301A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 排ガス処理体およびそれを含むバグフィルタ
US20170232415A1 (en) * 2014-10-02 2017-08-17 Johnson Matthey Davy Technologies Limited Annular catalyst carrier container for use in a tubular reactor
US20190351402A1 (en) * 2003-03-25 2019-11-21 Crystaphase International, Inc. Separation method and assembly for process streams in component separation units

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014112425A1 (de) 2014-08-29 2016-03-03 Dürr Systems GmbH Behandlungsvorrichtung und Verfahren zum Behandeln eines Abgasstroms
CN111895429A (zh) 2020-08-02 2020-11-06 张宝通 一种节能环保的蓄热式废气焚烧炉

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040262217A1 (en) * 2002-02-07 2004-12-30 Bridgestone Corporation Fluid cleaning filter and filter device
US20190351402A1 (en) * 2003-03-25 2019-11-21 Crystaphase International, Inc. Separation method and assembly for process streams in component separation units
JP2005246301A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 排ガス処理体およびそれを含むバグフィルタ
US20170232415A1 (en) * 2014-10-02 2017-08-17 Johnson Matthey Davy Technologies Limited Annular catalyst carrier container for use in a tubular reactor

Also Published As

Publication number Publication date
DE202022104565U1 (de) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2027372B1 (de) Nebenstromfilter mit verbessertem filterwirkungsgrad
DE19704147A1 (de) Hitzebeständiger und regenerierbarer Filterkörper mit Strömungswegen
DE2719544C2 (de) Einrichtung zum Reinigen eines Filterbetts aus körnigem Material
EP0482307A1 (de) Filter
WO2006072569A1 (de) Verfahren zum behandeln von katalysatoren
DE102007014573A1 (de) Filteranlage
DE2850768C2 (de) Luftreiniger als Vorreiniger für Verbrennungsmaschinen
EP2461887B1 (de) Filtereinrichtung und Verwendung eines Wickelfilterelements
WO2024033260A1 (de) Filtereinheit
DE4022321A1 (de) Filter
EP4045169A1 (de) Filtervorrichtung und verfahren zum abreinigen eines filterelements einer filtervorrichtung
EP2686086B1 (de) Verfahren zur adsorption von geruchsemissionen aus der kautschukverarbeitung
DE102008032766A1 (de) Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Dieselmotoren
DE1907027C3 (de) Vorrichtung zur Behandlung einer Verbindung in der Gasphase an einem Feststoff
DE102010017614A1 (de) Reinigung von Abluft
EP2827968B1 (de) Filterelement mit reinigungseinheit für grosse volumenströme
DE202011000826U1 (de) Anlage zum Reinigen von industriellen Abgasen
EP1431528B1 (de) Abgasreinigungsanordnung
DE202019002835U1 (de) Luftfilter
WO2007033908A2 (de) Wabenkörperfilterelement und entsprechender russfilter mit verbesserter thermoschockbeständigkeit
EP1495792A1 (de) Filtertasche für einen Abgasfilter
DE2732204C2 (de) Filteranlage zum Reinigen von Gas- oder Luftströmen
AT505752B1 (de) Vorrichtung zum verandern des venturikehlenquerschnitts eines venturisystems
EP3318312A1 (de) Stützkorbanordnung
WO2017140667A1 (de) FILTERSYSTEM ZUR FILTRATION EINES HEIßEN ROHGASES SOWIE FILTERELEMENT FÜR EIN SOLCHES FILTERSYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23761751

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1