DE3607482C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Gasströmen, insbesondere von Abgasen und Ab­ luft, sowie ein Reinigungsfilter zum Durchführen die­ ses Verfahrens.

Aus der US-PS 30 90 094 sind offenporige Keramik- Schaumkörper bekannt, die beispielsweise als hitze­ feste Filter für geschmolzene Metalle oder als hitzefeste Katalysatorträger eingesetzt werden und sich dabei der feinen Porenstruktur des Keramik­ körpers zunutze machen. Derartige offenporige Kera­ mik-Schaumkörper werden üblicherweise dadurch ge­ wonnen, daß ein offenporiger Matrix-Körper aus ge­ eignetem, thermisch zu ersetzbarem oder verflüchtig­ barem Material in eine geeignete flüssige Kermaik­ masse eintaucht, die in das offene Porensystem des Matrix-Körpers eindringt und dieses im wesentlichen ausfüllt. Als flüssige Keramikmasse eignen sich Auf­ schlemmungen von fein verteilten keramischen Pulvern unter Zusatz von Bindemitteln. Nach möglichst voll­ ständiger Benetzung der Begrenzungsflächen der Matrix- Körperporen wird der Matrix-Körper entnommen und von überschüssiger Keramikmasse befreit. Dabei bleibt eine gewisse Menge Keramikmasse im Inneren des Matrix- Körpers zurück, welche die Begrenzungsflächen der Poren in relativ dünner Schicht bedeckt und ansonsten das Poreninnere freiläßt. Anschließend wird die Keramikmasse verfestigt, z.B. durch Trocknung und nachfolgender Erhitzung, ggfs. bis zum Zusammensintern der Keramikteilchen zu einem im wesentlichen ein­ stückigen Körper. Der Matrix-Körper wird dabei ther­ misch verflüchtigt, wobei die Zersetzungsprodukte gasförmig entweichen. Auf diese Weise ergibt sich eine regellose, im wesentlichen durch die Poren­ und Zellwandstruktur des Matrix-Körpers vorgegebene Schaumstruktur, die den Keramik-Schaumkörper bildet.

Aus der DE-OS 26 06 829 ist es bekannt, zur Reinigung von Abgasen Filteroberflächen mit flüssigen Medien zum Ablösen abgeschiedener Stoffe äußerlich zu besprühen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von Gasströmen, insbesondere von Abgasen oder Abluft anzugeben, mit dem eine wirksame Reini­ gung des Abgasstromes mit einfachen Mitteln verwirk­ lichbar ist. Aufgabe ist es ferner, ein entsprechen­ des Reinigungsfilter zum Durchführen dieses Ver­ fahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gasstrom durch einen offenporigen Keramik- Schaumkörper hindurchgeleitet wird, und daß die Wände des Keramik-Schaumkörpers von einer Reinigungs­ flüssigkeit benetzt werden, die den Keramik-Schaum­ körper kontinuierlich durchsetzt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß sich der Keramik-Schaumkörper mit einem im we­ sentlichen regellosen Porensystem hinsichtlich des den durchströmenden Gasen sich entgegenstellenden Strömungswiderstandes mit gewünschten Werten her­ stellen läßt. Es läßt sich somit ein ausreichender Gas-Durchsatz mit ausreichender Adsorptionsfläche für die Verunreinigungsstoffe erzielen, welche im Gasstrom enthalten sind und sich beim Aufprall auf die Keramikwände dort anlagern. Da außerdem die Wände des Keramik-Schaumkörpers an ihrer Oberfläche ständig mit Reinigungsflüssigkeit benetzt oder ge­ spült werden, wird die Adsorptionswirkung gegenüber den im Gasstrom enthaltenen Verunreinigungen erhöht. Außerdem werden die sich anlagernden Verunreinigun­ gen von der Reinigungsflüssigkeit, die den Keramik- Schaumkörper kontinuierlich durchsetzt, weggeschwemmt. Die Filtrierwirkung bei diesem Verfahren ist daher besonders groß, sie läßt sich durch geeignete Wahl der verwendeten Keramikmasse noch steigern.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Reinigungsflüssigkeit von oben in den Keramik-Schaumkörper eingeleitet und sickert beständig unter Schwerkraftwirkung durch den Keramik- Schaumkörper hindurch. Auf diese Weise wird sicher­ gestellt, daß der durch den Keramik-Schaumkörper hindurchtretende Gasstrom im wesentlichen keine Flüs­ sigkeitströpfchen mitnimmt, daß vielmehr die Reini­ gungsflüssigkeit mit den herausgeschwemmten Verun­ reinigungen nach unten abtropft.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, den Gasstrom hori­ zontal durch den Keramik-Schaumkörper hindurchzu­ leiten und die Flüssigkeit vertikal durch den Keramik- Schaumkörper hindurchsickern zu lassen. Alternativ ist auch der Betrieb in einem Gegenstromverfahren mög­ lich, bei dem die Flüssigkeit vertikal von oben den Keramik-Schaumkörper durchsetzt, während der Gasstrom von unten vertikal aufwärts durch den Keramik-Schaum­ körper hindurchgeblasen wird. Bei diesen beiden Aus­ gestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt der austretende, gereinigte Gasstrom weitgehend frei von Flüssigkeit, so daß auf nachgeschaltete Flüssig­ keitsfallen verzichtet werden kann.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Reinigungsfilter angegeben, welches einen Keramik-Schaumkörper aus geeigneter Keramikmasse in einem Kanalabschnitt enthält, der eine umlaufende Seitenwand besitzt. In der Seitenwand ist mindestens eine Zufuhröffnung vorgesehen, um Reinigungsflüssig­ keit in den Keramik-Schaumkörper zuzuführen. Der Zufuhröffnung liegt eine Ableitöffnung - in der Seitenwand des Kanalabschnittes - gegenüber, um die durch den Keramik-Schaumkörper ständig hindurch­ sickernde Reinigungsflüssigkeit zu abzuleiten.

Besonders bevorzugt besitzen die Keramikwände des Keramik-Schaumkörpers eine feinporige, hydrophile und flüssigkeitsdurchlässige Form. Die Reinigungs­ flüssigkeit, welche auch chemische Reagenzien zur Reaktion mit den abgelagerten Verunreinigungen ent­ halten kann, fließt dann auch kontinuierlich in den Keramikwänden unter Wirkung der Schwerkraft, und sie tritt auch kontinuierlich an den Oberflächen der Keramikwände aus, an denen Verunreinigungen auftreffen. Die Schwemm- und Spülwirkung der Reinigungsflüssigkeit, die unmittelbar der Grenzfläche zwischen adsorbierten Verunreinigungen und Keramikwand zugeführt wird, ist dann besonders groß.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich solche Keramik-Schaumkörper verwenden, wie sie in der Patentanmeldung P 36 00 048 derselben Anmelderin beschrieben sind. Derartige Kera­ mik-Schaumkörper besitzen von den Zufuhröffnungen in den Keramik-Schaumkörper hineinlaufende Kanäle, deren Keramikwände bevorzugt ebenfalls porös und flüssig­ keitsdurchlässig sind und entweder bis zu den Ableit­ öffnungen hindurchlaufen oder in dem Keramik-Schaum­ körper stumpf enden. Diese zusätzlichen Kanäle er­ möglichen eine bessere Zufuhr der Reinigungsflüssig­ keit über das Gesamtvolumen des Keramik-Schaumkörpers hin, ohne daß die zum Zuführen des Gasstromes be­ nötigten offenen Schaumporen durch Flüssigkeit ge­ schlossen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes erstes Reinigungsfilter; und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites Reinigungs­ filter, dessen Keramik-Schaumkörper quer verlaufende Kanäle zum Zuleiten von Reini­ gungsflüssigkeit besitzt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Reinigungsfilter, welches einen Keramik-Schaumkörper 2 enthält, der in einen Kanalabschnitt 4 eingesetzt ist und von der umlaufen­ den Seitenwand 6 seitlich gehalten wird.

Der Keramik-Schaumkörper 2 wird durch Eintauchen eines offenporigen Matrix-Körpers, so z.B. eines retikulier­ ten, offenporigen Kunststoffschaumes, in eine flüssige Keramikmasse gewonnen. Nach Entnahme des Matrix-Körpers aus der Keramikmasse und Entfernen eines nicht benötig­ ten Überschusses von Keramikmasse aus den offenen Poren, befindet sich Keramikmasse nur noch dünn auf den Wänden des Matrix-Körpers. Nachfolgend wird der mit der flüssi­ gen, geeignet feinporigen Keramikmasse versehene Matrix­ körper erhitzt, wodurch sich die Keramikmasse verfestigt und aushärtet. Durch die Erhitzung wird gleichzeitig der Matrix-Körper verdampft oder zersetzt, so daß ein Keramikskelett mit einem ersten Kanalsystem 18, das aus durch­ gehenden offenen Poren besteht, die mit einem um die Wandstärke des Keramikskeletts verkleinerten Durch­ messer den offenen Poren des Matrix-Körpers entsprechen.

Zusätzlich besitzt der Keramik-Schaumkörper 2 noch ein zweites Porensystem 19. Dieses entsteht dadurch, daß durchgehende Wandbereiche des Matrix-Körpers verdampft werden und Hohlräume zurücklassen.

Durch geeignete Wahl der Keramikmasse und der Erhitzungs­ oder Sintertemperaturen lassen sich die Keramikwände 3 feinporig und flüssigkeitsdurchlässig herstellen, so daß die Wände 3 des Keramik-Schaumkörpers 2 hydrophile Eigen­ schaften besitzen und sich bei Benetzung mit Flüssigkeit vollsaugen.

Der Keramik-Schaumkörper 2 gemäß Fig. 2 besitzt noch von den Seitenwänden ausgehende Kanäle 12, die von Kanalwänden 14 aus Keramikmaterial begrenzt sind. Die Kanäle 12 lassen sich dadurch herstellen, daß bei Er­ zeugung des Keramik-Schaumkörpers der Matrix-Körper mit entsprechenden Filamenten durchsetzt wird und erst dann in die Keramikmasse eingetaucht wird. Die Kanäle 12 können im Keramik-Schaumkörper 2 stumpf enden oder voll­ ständig durch den Körper hindurchgeführt werden.

In der Seitenwand 6 ist mindestens eine Zufuhröffnung 8 vorgesehen, die zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit in den Keramik-Schaumkörper 2 dient. Auf der gegen­ überliegenden Seitenwand ist eine Ableitöffnung 10 angeordnet, aus welcher die durch den Keramik-Schaum­ körper 2 hindurchgesickerte Reinigungsflüssigkeit wieder austreten kann. Die Reinigungsflüssigkeit sickert in den Keramikwänden 3, 14 und/oder an deren Oberfläche entlang. Ein in Kanalrichtung durch den Keramik-Schaumkörper 2 hindurchströmendes Gas lagert Verunreinigungen an den Keramikwänden ab, die von der Reinigungsflüssigkeit zur Ableitöffnung gespült wer­ den, so daß der Gasstrom den Keramik-Schaumkörper 2 gereinigt verläßt.

Zur Verbesserung der Reinigungswirkung läßt sich erforderlichenfalls der Keramik-Schaumkörper und/oder die Reinigungsflüssigkeit auf eine geeignete Tempera­ tur aufheizen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Reinigen von Gasströmen, insbesondere von Abgasen oder Abluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom durch die aus durchgehenden offenen Poren bestehenden offenen Kanäle eines gesinderten, feinporige und flüssigkeitsdurchlässige Wände aufweisenden Keramik- Schaumkörpers hindurchgeleitet wird, und daß die Wände des Keramik-Schaumkörpers mit Reinigungsflüssigkeit getränkt werden, welche die Wände des Keramik- Schaumkörpers, diese kontinuierlich durchfließend, durchsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaumkörper verwendet wird, bei dem die Reinigungsflüssigkeit den Keramik-Schaumkör­ per unter Schwerkraftwirkung vertikal durchsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Schaumkörper verwendet wird, bei dem der Gasstrom den Keramik-Schaum­ körper horizontal durchsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramik-Schaum­ körper erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssig­ keit erwärmt wird.

6. Reinigungsfilter zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Keramik-Schaumkörper (2) in einem Kanal­ abschnitt (4) mit umlaufender Seitenwand (6) und mindestens einer Zufuhröffnung (8) in der Seiten­ wand (6) zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit in den Keramik-Schaumkörper (2), und einer Ableitöffnung (10) in der Seitenwand (6) des Kanalabschnitts (4) zum Ableiten der Reinigungsflüssigkeit aus dem Kera­ mik-Schaumkörper (2).

7. Reinigungsfilter nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zufuhröffnungen (8) und die Ableitöffnungen (10) in der Seitenwand (6) einander im wesentlichen gegenüberliegen.

8. Reinigungsfilter nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Keramikwände (3) des Keramik-Schaumkörpers (2) eine feinporige, hydro­ phile und flüssigkeitsdurchlässige Gestalt besitzen.

9. Reinigungsfilter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den Zufuhröff­ nungen (S) in den Keramik-Schaumkörper (2) hinein­ laufende Kanäle (12) vorgesehen sind, deren Keramik­ wände (14) porös und flüssigkeitsdurchlässig sind.

10. Reinigungsfilter nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanäle (12) im Keramik-Schaum­ körper (2) enden.

11. Reinigungsfilter nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanäle (12) quer zur Richtung des Gaskanals (4) den Keramik-Schaumkörper (2) von den Zufuhröffnungen (8) bis zu den Ableitöffnungen (10) durchsetzen.