DE940110C

DE940110C - Verfahren zum elektrischen Abscheiden von hochisolierend wirkenden Staeuben aus Gasen

Info

Publication number: DE940110C
Application number: DEM10526A
Authority: DE
Inventors: Georg Grave; Hermann Dr-Ing Schnitzler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1951-08-04
Filing date: 1951-08-04
Publication date: 1956-03-08

Description

Verfahren zum elektrischen Abscheiden von hochisolierend wirkenden Stäuben aus Gasen Die elektrische Reinigung von Gasen mittels Wechselstrom, insbesondere mittels Hochfrequenzstrom (Tesla-Transformator), ist bekannt. Hierbei hat man die Sprühelektroden in zeitlich abwechselnder Folge durch einen Hochspannungs-Gleichstromstoß und einen gedämpften Wechselstromstoß hoher Frequenz gespeist. Indem die Hochfrequenzschwingungen nur das Zusammenballen der feinsten Schwebeteilchen zu gröberen Aggregationen bewirken, soll die Abscheidung im gleichen Sprühfeld durch den Gleichstromstoß erfolgen. In die Praxis hat dieses Verfahren jedoch keinen Eingang gefunden, da es sich gezeigt hat, daß eine Abscheidung vom hochisolierenden Stäuben mit Gleichstrom nur unvollkommen möglich ist, da solche Stäube bei sehr großer Verdünnung infolge Kornfeinheit, also geringen Litergewichtes (beispielsweise unter 5 o9), wieder von der Niederschlagselektrode abgestoßen werden.
Die Erfindung beruht auf der durch Versuche gewonnenen Erkenntnis, daß gewisse, hoch isolierend wirkende Stäube mit einer Dielektrizitätskonstanten unter 5, z. B. durch elektrische Abscheidung von Metalloxyden in der Aerosolphase, insbesondere durch Verbrennen von Tetrachloriden des Siliziums oder Titans gewonnene Aerosole durch hochgespannten Wechselstrom dann abgeschieden werden können, wenn hochgespannter Wechselstrom mit Frequenzen unter 5o Hz verwendet wird, wobei zweckmäßig die Frequenz proportional dem jeweiligen Sprühstrom und die Phasenverschiebung zwischen Strom und Wechselspannung im Filter nicht in der Nähe von 9o°, sondern zweckmäßig bei q.5'° und darunter, gewählt wird. Zur Herstellung -.von feinstzerteilten festen Stoffen ist es bekannt, die zu zerteilenden festen Ausgangsstoffe in Dampfform überzuführen und dabei den Dampf durch Auflösung in einem großen Gasvolumen zu verdünnen, das Dampfgemisch in einen Rauch zu verwandeln und daraus die Stoffteilchen elektrisch niederzuschlagen. Dabei hat man* auch dem Dampf bzw. dem Rauch unmittelbar nach seiner Erzeugung und bevor er elektrisch niedergeschlagen wird, überhitzten Wasserdampf zugeführt. Bei der elektrischen Abscheidung von solchen Aerosolen wurde beobachtet, daß. Wechselspannung von unter 5o Hz sehr viel wirksamer ist als Gleichspannung, weil bei der letzteren heftiges Rücksprühen einsetzt. Die Anwendung von Wechselstrom möglichst niedriger Frequenz beruht auf der Erkenntnis, daß die elektrische Rufladung und Umladung der hochisolierend wirkenden feinsten Staubteilchen (Aerosole) nicht mit den bei elektrischen Vorgängen sonst üblichen hohen Geschwindigkeiten vor sich geht, sondern dazu noch eine gewisse Zeit, nämlich Bruchteile von Sekunden, benötigt wird. Die gewünschte Staubwanderung in einer Richtung und das Vermeiden des Rücksprühens wird nur dadurch erreicht, daß die Frequenzen so gering sind, daß die Teilchen unter Berücksichtigung ihrer verzögerten Umladung doch noch genügend Zeit haben, in jeder Halbperiode ihre Ladung der Feldrichtung anzupassen. So steigt beispielsweise bei einem verhältnismäßig großen Filterstrom (o,26 mA/m2) die Kornladung in einer Halbperiode des. technischen Wechselstromes (lhoo Sekunde) nur auf knapp die Hälfte ihrer maximal erreichbaren Höhe. Bei geringeren Strömen wird entsprechend eine noch viel kleinere Ladung in dieser Zeit erreicht. Nimmt man nun an, daß im Elektrofilter zwischen Spannung und Sprühstrom ihrerseits wieder eine gewisse Verzögerung eintritt, so ist daraus zu folgern, daß für schwere Stäube keine- oder nur eine unbedeutende Abscheidewirkung eintritt. Wird dagegen die Frequenz .auf den dritten Teil (162/s Hz) gesenkt, so ist ein höherer Anteil der Maximalladung erreichbar. Durch den langsamen Wechsel der Stromrichtung können sich auf dem niederzuschlagenden, hochisolierenden Staub keine übermäßig großen Fehlladungen halten, weil in jeder Halbperiode die Hufladung der vorhergehenden wieder kompensiert wird.
Bei der elektrischen Abscheidung der Schwebestoffe eines hochisolierenden Aerosols aus dem Trägergas ist es weiter bekannt, dem Aerosol zuerst durch an sich bekannte Elektrofilterung mit Sprüh--und Niederschlagselektroden die Schwebestoffe nur bis in den Bereich -des Umschlagens -der Leitfähigkeit des Gases zu entziehen und die weitere Reinigung durch die ebenfalls an sich bekannte Elektrofilterung mit räumlicher Trennung eines abscheidungslosen Ionisationsfeldes von einem sprühlosen Abscheidungsfeld durchzuführen.
Bei der Wechselstrombehandlung der gekennzeichneten Aerosole gemäß der Erfindung wird die Frequenz des Wechselstromes vorteilhaft proportional dem Sprühstrom eingestellt, z. B. in der Weise, daß einem Sprühstrom von o,oi mA/m=2 Niederschlagselektrodenfläche eine Frequenz in der Größenordnung von o,1 Hz zugeordnet wird, d. h. bei einer zoofachen Stromstärke die zoofache Frequenz, d. h. 1o Hz. Dabei wird die Phasenverschiebung zwischen Strom und Wechselspannung im Filter zweckmäßig so gewählt, daß sie nicht in der Nähe von 9o°, sondern bei etwa 45'° und darunter liegt.
Zur Verbesserung der elektrischen Abscheidung und zur Erhöhung der Ionenbeweglichkeit sind hohe Gastemperaturen bis beispielsweise 300° C und höher von Vorteil; die Abkühlung der Verbrennungsgase bei der gekennzeichneten Metalloxydherstellung in der Aerosolphase darf also nicht zu weit getrieben werden. Ein geringer Zusatz von elektrisch gut leitendem Gas, wie beispielsweise Helium oder Wasserstoff, und/oder der Zusatz von Mineralöldämpfen zum Rohgas, beispielsweise in Mengen von 1%- und darunter, wirkt sich auf die elektrische Abscheidung verbessernd aus, wobei zum Stande der Technik darauf hingewiesen wird, daß zur Herstellung von metallischem Magnesium durch Reduktion von Magnesiumverbindüngen mit Kohle im elektrischen Lichtbogen unter Zufuhr eines Stromes von indifferenten Gasen bekannt ist, das Gemisch der sich bildenden Metallnebel mit den Reaktionsgasen und den zugesetzten indifferenten Gasen, z. B. Wasserstoff, durch einen Kondensator strömen zu lassen, in dem ein starkes elektrostatisches Feld untergebracht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur elektrischen Abscheidung von hochisolierend wirkenden Stäuben mit einer Dielektrizitätskonstanten unter 5 aus Gasen mit Hilfe von hochgespanntem Wechselstrom, z. B. zur elektrischen Abscheidung von Metalloxyden in der Aerosolphase, insbesondere durch Verbrennen von Tetrachloriden des Siliziums oder Titans gewonnenen Aerosolen, dadurch gekennzeichnet, daß hochgespannter Wechselstrom mit Frequenzen unter 5o Hz verwendet wird, wobei zweckmäßig die Frequenz proportional dem jeweiligen Sprühstrom und die Phasenverschiebung zwischen Strom und Wechselspannung im Filter nicht in der Nähe von 9o°', sondern zweckmäßig bei 45° gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Abscheidung der Schwebeteilchen bei hohen Gastemperaturen vorgenommen wird, gegebenenfalls unter Zusatz elektrisch gut leitender Gase und/oder geringer Mengen von Öldämpfen: Angezogene Druckschriften:, Deutsche Patentschriften Nr. 438 221, 439 509, 5.24 713, 554 642, 67 1 277, 529 16o.