DE2746554A1

DE2746554A1 - Faserbettabscheider

Info

Publication number: DE2746554A1
Application number: DE19772746554
Authority: DE
Inventors: Gilbert Kuo-Cheng Chen; Lincoln Bruce Crosby
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1978-04-20
Also published as: AU2977577A; BE859805A; JPS5350579A; IT1087791B; ZA776176B; BR7706935A; GB1559037A; US4053290A; AU513846B2; FR2367527A1

Description

DR. BERG OIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45 / / 4 D D Q

Anwaltsakte 28 4-92 17.0ktoberl977

MONSANTO COMPANY, ST. LOUIS, MISSOURI, USA

Faserbettabscheider

- Ansprüche -

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f (OW) 9» «2 72 I MOnchen 80, MauerkirchentnOe 45 Banken: Bayerische Vereinsbuik MOnchen 453100

9*7043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT MOnchen Hypo-B*nk München 389 2623

9*3310 TELEX: 0524StOBERGd < Postscheck München 65343Mt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faserbettabscheider zum Abscheiden von gegebenenfalls gelöste oder suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeitsteilchen aus einem Gasstrom. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Faserbettabscheider, bei welchem ein durch Aufschäumen bewirktes erneutes Mitführen der gesammelten Flüssigkeit vom unteren Teil eines senkrecht angeordneten Faserbetts im wesentlichen vermieden ist, wodurch sich die Betriebscharakteristik des Faserbetts erheblich verbessert und der Betriebsbereich im Hinblick auf die Durchströmungsgeschwindigkeit des Gases und/oder die Befrachtung des Gases mit Flüssigkeitsteilchen über denjenigen von bekannten Faserbettabscheidern hinaus erweitert werden kann.

Faserbettabscheider finden verbreitet Anwendung in solchen Fällen, in denen Aerosole, onsbesondere solche mit Teilchengrößen von weniger als 3 )ΐπ, aus einer Gas- oder Dampfströmung ausgeschieden werden sollen. Einige besondere Anwendungsgebiete sind u.A. das Abscheiden von Säurenebeln, etwa Schwefelsäurenebel, bei der Säureherstellung, von Weichmachernebeln etwa bei der Herstellung von Wand- und Bodenbelägen aus Polyvinylchlorid, oder von wasserlöslichen Feststoffaerosolen wie etwa Emissionen von Ammoniumnitrat-Sprühtürmen. Beim Abscheiden von Feststoffaerosolen werden die gesammelten Feststoffteilchen innerhalb des Faserbetts mittels einer Flüssigkeit gelöst

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oder ausgespült, indem das Faserbett mit der Flüssigkeit berieselt oder eine Flüssigkeit, etwa Wasser, an der Zuströraseite des Faserbetts im Gasstrom versprüht wird.

Das erneute Mitführen der angesammelten Flüssigkeit an der Abströmseite des Faserbetts ist eine bei Faserbattabscheidern häufig auftretende Schwierigkeit, welche auf zwei Ursachen zurückgehen kann. Während die gesammelte Flüssigkeit durch das Faserbett hindurch und/oder an dessen Abströmseite entlang abwärts fließt, kann die Gasströmung in der abwärts fließenden Flüssigkeit eine Schaum- oder Blasenbildung bewirken, aufgrund deren ein Teil der Flüssigkeit in Form von Tröpfchen erneut mitgeführt wird. Diese Erscheinung tritt insbesondere im unteren Teil eines senkrecht angeordneten Faserbetts auf, da ja die gesamte im Faserbett gesammelte Flüssigkeit zwangsläufig zum unteren Ende des Faserbetts fließt, wo sie der Gasströmung dann eine besonders dichte Angriffsfläche bietet. In diesem Bereich, in welchem der kumulative Abfluß der Flüssigkeit am stärksten ist, kann die Gasströmung zum Aufschäumen oder zur Blasenbildung in der abfließenden Flüssigkeit führen. Beim Platzen der Blasen entstehen dann größere oder kleinere Tröpfchen, welche dann vom Gasstrom aufgenommen und erneut mitgeführt werden.

Eine zweite Ursache für das erneute Mitführen von Flüssigkeitsteilchen ergibt sich bei sehr hohen Durchströmungs-

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geschwindigkeiten des Faserbetts, bei denen die Flüssigkeit über die gesamte Ausdehnung des Faserbetts von dein auf sie einwirkenden starken Gasstrom zur Abströmseite des Faserbetts mitgenommen und unter Blasenbildung erneut mitgeführt wird. Bei einem gegebenen Faserbett und bei einer konstanten Befrachtung des Gasstroms mit einer Flüssigkeit wird bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit ein Zustand erreicht, bei \velchem die Blasenbildung und das erneute Mitführen der Flüssigkeit am unteren Teil des Faserbetts einsetzt. Bei weiterer Erhöhung der Durchströmungsgeschwindigkeit setzt sich das erneute Mitführen der Flüssigkeit aufwärts entlang dem Faserbett fort, bis es schließlich über die gesamte Abströmseite des Faserbetts zur Blasenbildung und zum erneuten Mitführen der Flüssigkeit kommt. Die Erfindung dient der Vermeidung oder der wesentlichen Verringerung des durch Blasenbildung bewirkten erneuten Mitführend der Flüssigkeit in einem Gasstrom. Dadurch können die Faserbettelemente gemäß der Erfindung so ausgebildet werden, daß ein · Betrieb mit höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten möglich ist, bis die Blasenbildung und das dadurch bewirkte erneute Mitführen der Flüssigkeit an der Abströmseite unzulässige Werte erreicht.

Das Problem der erneuten Mitführung der Flüssigkeit wurde bisher auf verschiedene V/eise zu lösen versucht.

So wird häufig ein abströmseitig angeordnetes Prallblech od. dergl. verwendet, welches die Gasströmung umlenkt,

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während die eine größere Masse aufweisenden, erneut im Gasstrom mitgeführten Flüssigkeitströpfchen auf dem Prallblech aufprallen und daran abwärts fließen. Eine solche Anordnung eignet sich zum Abscheiden von größeren Tröpfchen, welche eine solche Masse haben, daß sie aufgrund ihrer Trägheit am Prallblech aufprallen und nicht dem Gasstrom um das Prallblech herum folgen. Sie ist jedoch ungeeignet zum Abscheiden von kleineren Teilchen von weniger als 3 /in, welche aufgrund ihrer geringen Masse dazu neigen, dem Gasstrom um das Prallblech herum zu folgen.

Häufig wird auch ein abströmseitig angeordnetes Sieb oder Filter verwendet. Um jedoch einen weiteren stärkeren Druckabfall und den dadurch zum Bewegen des Gasstroms erhöhten Kraftbedarf zu vermeiden, hat ein solches Sieb oder Filter gewöhnlich derart große Faserstärken, eine sehr niedrige Packungsdichte und eine geringe Tiefe, so daß wiederum nur größere Teilchen mit einiger Wirksamkeit abgeschieden werden können.

Eine andere Lösung zur Vermeidung des erneuten Mitführens der Flüssigkeit besteht darin, einen Faserbettabscheider so auszubilden, daß die Burchstromungsgeschwindigkeit des Gasstroms und/oder dessen Aerosolbefrachtung so niedrig sind, daß sich das erneute Mitführen von Flüssigkeitsteilchen innerhalb annehmbarer Grenzen hält. Beim Entwurf herkömmlicher Faserbettabscheider werden daher zumeist die obere Grenze der Strömungsgeschwindigkeit und der

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Aerosolbefrachtung als Kreterien zugrundegeigt. Dabei muß jedoch das Faserbett größere Abmessungen erhalten damit in der quer zur Strömungsrichtung liegenden Ebene eine größere Oberfläche zur Verfügung steht, so daß sich die Anlage- und Betriebskosten pro Volumeneinheit des zu behandelnden Gases beträchtlich erhöhen.

Die BE-PS 849 766 beschreibt einen Verbund-Faserbettabscheider mit einem zuströmseitigen ersten Faserbett und einem in satter Anlage daran befindlichen abströmseitigen zweiten Faserbett, dessen Fasern insgesamt gröber sind als die des ersten. Bei einem solchen zweifachen Faserbett ist das erneute Mitführen der Flüssigkeit im Vergleich zu einem einfachen Faserbett beträchtlich verringert, so daß ein solcher Faserbettabscheider auch bei wesentlich erhöhten Durchströmungsgeschwindigkeiten wirksam verwendbar ist. Selbst bei einem solchen Verbund-Faserbettabscheider wird jedoch, abhängig von dessen Ausbildung und der Aerosolbefrachtung des Gasstroms, eine Durchströmungsgeschwindigkeit erreicht, bei welcher ein unzulässiges Maß an Blasenbildung und dadurch bewirktes erneutes Mitführen der Flüssigkeit auftritt. Bei der Anwendung an einem solchen Verbund-Faserbettabscheider ermöglicht die Erfindung einen Betrieb mit noch höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten und/oder noch stärkerer Aerosolbefrachtung als anderenfalls möglich.

Die Erfindung schafft einen Faserbettabscheider zum Abscheiden von Flüssigkeitsteilchen aus e:.nem Gasstrom

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unter Vermeidung oder Verringerung von durch Blasenbildung bewirkter erneuter Mitführung der Flüssigkeit bei einer Befrachtung des Gasstroms und/oder einer Durchströmungsgeschwindigkeit, bei welcher sonst ein unzulässiges Maß von durch Blasenbildung bewirkter erneuter Mitführung der Flüssigkeit auftritt.

Im Hinblick auf das Maß der durch Blasenbildung bewirkten erneuten Mitführung der Flüssigkeit bezeichnet der Ausdruck "gering" hier ein im Hinblick auf den jeweiligen Verwendungszweck zulässiges Maß der Mitführung.

Die Erfindung schafft ferner eine Einrichtung,mittels welcher vorhandene Faserbettabscheider, bei denen das erneute Mitführen der Flüssigkeit ein Problem darstellt, mit geringem Kostenaufwand so modifiziert werden können, daß sie bei den bisherigen Durchströmungsgeschwindigkeiten und/oder der bisherigen Aerosolbefrachtung des Gasstroms betrieben werden können und das erneute Mitführen der Flüssigkeit dabei auf ein zulässiges Maß verringert ist.

Ferner schafft die Erfindung einen*Faserbettabscheider, welcher für jeden gegebenen zu behandelnden Volumenstrom eines Gases und die Aerosolbefrachtung desselben eine kleinere Oberfläche des Faserbetts haben und daher mit erhöhter Durchströmungsgeschwindigkeit betrieben werden kann, ohne daß das erneute Mitführen der Flüssigkeit ein unzulässiges Maß erreicht.

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Ein erfindungsgemäßer Faserbettabscheider enthält wenigstens ein in wesentlichen senkrecht stehend angeordnetes Faserbettelement mit wenigstens einem ersten Faserbett aus nicht miteinander verfilzten, willkürlich angeordneten, einen mittleren Durchmesser von wenigstens etwa 5 Jimaufweisenden und zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Hohlraumvolumen von ca. 85 bis 99% gepackten Fasern und einer entlang dem gesamten Bodenbereich des Faserbettelements zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite des ersten Faserbetts oder zwischen der Eintrittsseite des ersten Faserbetts und der Austrittsseite eines in satter Anlage an diesem befindlichen zweiten Faserbetts angeordneten Pralleinrichtung, wobei die stromabwärts der Pralleinrichtung gelegenen Bereiche des Faserbetts wenigstens soweit vor dem Gasstrom abgeschirmt sind, daß die Durchströmungsgeschwindigkeit dieser Bereiche auf einen Wert verringert ist, bei welchem kein oder nur ein geringes durch Blasenbildung bewirkten erneutes Mitführen der Flüssigkeit eintritt.

Das Faserbettelement kann wahlweise zylindrisch oder eben ausgebildet sein.

Die Pralleinrichtung kann jede beliebige Form haben, welche geeignet ist, an ihrer Abströmseite entlang dem gesamten Boden des Faserbettelements einen Bereich des Faserbetts so abzuschirmen, daß in diesem Bereich oder an dessen Austrittsseite vorhandene Flüssigkeit vor dem Gasstrom geschützt ist, so daß die Flüssigkeit an der

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Austrittsseite dieses Bereichs abfließen kann, ohne dabei durch den Gasstrom zur Blasenbildung angeregt oder versprüht zu werden.

Da die gesamte im Faserbett eines senkrecht stehenden Faserbettelements gesammelte Flüssigkeit durch dieses hindurch oder an seiner Austrittsseite abwärts fließt, nimmt die Menge der abwärts fließenden Flüssigkeit von oben nach unten zu und ist am größten im Bereich des Bodens des Elements. Dadurch sind die Hohlräume im unteren Teil des Faserbetts in einem sehr viel größeren Maße von der Flüssigkeit ausgefüllt als in dessen oberen Bereichen. Bei der Durchströmung dieses Bereichs kommt es daher am ehesten zur Blasenbildung und zum Versprühen der Flüssigkeit.

Mit zunehmender Durchströmungsgeschwindigkeit setzt daher die Blasenbildung und das Versprühen der Flüssigkeit zunächst im Bodenbereich des Faserbettelements ein, während für die erneute Mitnahme der Flüssigkeit aus den oberen Bereichen des Elements etwas höhere Durchströmungsgeschwindigkeiten notwendig sind. Die Abschirmung des Bodenbereichs an der Austrittsseite des Faserbetts kann daher die Blasenbildung und das Versprühen der Flüssigkeit an der Abströmseite der Pralleinrichtung verhindern, so daß entweder höhere Durchströmungsgeschwindigkeiten angewendet werden können oder der Gasstrom bei gleicher Durchströmungsgeschwindigkeit stärker befrachtet sein kann.

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Bei Verwendung eines einfachen Faserbetts ist die Pralleinrichtung so im unteren Teil desselben angeordnet, daß ein gewisser Bereich des Faserbetts an der Abströmseite der Pralleinrichtung liegt. Bei Verwendung eines Verbund-Faserbetts der in der BE-PS 849 766 beschriebenen Art ist die Pralleinrichtung vorzugsweise zwischen den im übrigen in satter gegenseitiger Anlage befindlichen beiden Faserbetten angeordnet.

Die Pralleinrichtung ist beispielsweise eine Wand aus einem Metall, etwa einem vorzugsweise gegenüber dem Angriff des Gases oder der Flüssigkeit widerstandsfähigen Stahl, oder aus einem Kunststoff, beispielsweise einem glas-

faserverstärkten Polyester, welche sich vom untersten Ende des Faserbetts senkrecht in dieses hinein erstreckt.

In dem an der Abströmseite der Pralleinrichtung von dieser gegenüber dem Gasstrom abgeschirmten Bereich kann es zu einem Stau der Flüssigkeit kommen. Dieser kann entweder darauf beruhen, daß das Faserbett in der üblichen Weise mit einer Bodenplatte versehen ist, oder darauf, daß die Flüssigkeit durch Kapillarkräfte aufgehalten wird, insbesondere wenn in diesem Bereich sehr feine Fasern etwa mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 um verwendet werden.

Die Höhe der Pralleinrichtung ist wenigstens gleich derjenigen eines an ihrer Abströmseite im unteren Bereich des Faserbetts allenfalls vorhandenen Flüssigkeitsstaus.

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Vorzugsweise ist die Pralleinrichtung jedoch um wenigstens 50% höher, so daß die kumulativ abfließende Flüssigkeit auch oberhalb des Flüssigkeitsstaus vor dem Gasstrom abgeschirmt ist.

Bei der Verwendung von Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 pm im ersten Faserbett eines Verbund-Faserbettelements beträgt die Höhe der Pralleinrichtung vorzugsweise wenigstens ca. 25»4 mm, insbesondere wenigstens ca. 38,1 mm und kann bis zu ca. 50,8 bis 75,2 mm hoch sein. Bei der Verwendung von Fasern mit einer Stärke von 30 μια und darüber im Faserbett oder im ersten Faserbett eines Verbund-Faserbettelements beträgt die Höhe der Pralleinrichtung wenigstens ca. 12,7 bis 19,1 mm, insbesondere 1°/»1 bis 25»^ mm und kann bis zu ca. 38,1 bis 63,5 mm hoch sein. Bei diesen Angaben ist davon ausgegangen, daß das Faserbett bzw. Faserbettelement eine Bodenplatte, gegebenenfalls eine solche mit aufgestellten Rändern, aufweist, welche ein freies Abfließen der Flüssigkeit an der Unterseite verhindert und einen nicht durch Kapillarkräfte verursachten Stau bewirkt. Ist an der Unterseite des Faserbetts eine solche Bodenplatte vorhanden, so muß die Pralleinrichtung wenigstens so hoch sein wie der Flüssigkeitsstau, vorzugsweise jedoch noch höher.

Die Erfindung ist für jedes im wesentlichen senkrecht stehende Faserbett eines Faserbettabscheiders anwendbar.

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Es werden vorzugsweise Pasern mit einem mittleren Durchmesser von wenigstens 5 ^ verwendet, das Faserbetten aus feineren Fasern nicht die notwendige mechanische Stabilität haben, um den im Betrieb auftretenden inneren Belastungen standzuhalten, ohne daß es zu einem Verfilzen der Fasern kommt oder zu Verlagerungen derselben, wodurch dann Bereiche mit geringerer Packungsdichte entstehen, durch welche hindurch der Gasstrom unbehandelt entweichen kann.

Für die wirksame Abscheidung von Aerosolen, insbesondere solchen mit Teilchengrößen von weniger als 1 um, werden vorzugsweise Fasern mit einem mittleren Durchmesser bis zu 20 um verwendet, welche auf ein Hohlraumvolumen von ca. 85 bis 99% gepackt sind. Hochgeschwindigkeitsabscheider verwenden gewöhnlich Fasern mit einem mittleren Durchmesser von ca. 25 bis 200 um, welche zu einem Hohlraumvolumen von ca. 85 bis 99% gepackt sind. Sie eignen sich insbesondere für die Abscheidung von Aerosolen mit Teilchengrößen von 1 bis 3 um und darüber.

Hochleistungsabscheider werden gewöhnlich mit niedrigen Durchströmungsgeschwindigkeiten von beispielsweise weniger als 15»2 m/min betrieben, um ein erneutes Mitführen zu vermeiden, während Hochgeschwindigkeitsabscheider gewöhnlich aus dem gleichen Grund mit Durchströmungsgeschwindigkeiten von weniger als 152 m/min betrieben werden.

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Bei der Verwendung eines Verbund-Faserbettelements der in der BE-PS 849 766 beschriebenen Art mit zwei in satter Anlage aneinander befindlichen Faserbetten kann das erste, zuströmseitige Faserbett ein Hochleistungs- oder ein Hochgeschwindigkeitsfaserbett sein, während die Fasern des abströmseitigen zweiten Faserbetts etwas gröber sind als die des ersten. Mit einer solchen Anordnung läßt sich die Durchströmungsgeschwindigkeit für einen Hochleistungsabscheider auf ca. 30 m/min und für einen Hochgeschwindigkeitsabscheider auf ca. 213 m/min steigern.

Die Erfindung eignet sich zur Verwendung mit einem herkömmlichen Faserbettabscheider mit einem einzigen Faserbett, um das Mitführen der Flüssigkeit aus dem Bodenbereich des Faserbetts unabhängig von der Durchströmungsgeschwindigkeit zu verhindern. Dadurch ist die Durchströmungsgeschwindigkeit dann nur durch den Beginn der erneuten Mitnahme der Flüssigkeit aus den oberen Bereichen das Faserbetts begrenzt..Vorzugsweise findet die Erfindung jedoch Anwendung an einem Verbund-Faserbettelement der vorstehend beschriebenen Art, welches ohne Gefahr der erneuten Mitnahme mit höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten betrieben werden kann als ein einfaches Faserbettelement. Da die erneute Mitnahme der Flüssigkeit aus dem Bodenbereich bei jeder Durchströmungsgeschwindigkeit ein ernsthafteres Problem darstellt als die Mitnahme aus den oberen Bereichen des Faserbetts, und da die Erfindung die erneute Mitnahme der Flüssigkeit aus dem Bodenbereich

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wirksam verhindert oder wenigstens einschränkt, kann ein solches Faserbettelement mit höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten betrieben werden als anderenfalls möglich.

Die Fasern sollen die Flüssigkeit nicht in nennenswertem Maße absorbieren und, wie auch alle anderen verwendeten Werkstoffe, gegenüber dem Angriff der zu behandelnden Gase, der abzuscheidenden Flüssigkeit und Bestandteilen derselben widerstandsfähig sein. Geeignete Werkstoffe für die Fasern sind u.A. Metalle wie rostfreier Stahl, Titan usw., Fasern aus Polymerem Material wie Polyestern, Polyvinylchlorid, Polyäthylenterephthalat, Fluorkohlenstoffe wie Polytetrafluoräthylen, Nylon, Polyalkene wie Polyäthylen und Polypropylen, sowie Glas. Glasfasern werden für Faserbettabscheider besonders häufig verwendet und verdienen den Vorzug. Es können sowohl beschichtete als auch unbeschichtete oder unbehandelte Glasfasern verwendet werden. Zur Verwendung eignen sich mit einem lyophobe Eigenschaften verleihenden Material beschichtete Glasfasern, insbesondere die in der US-PS 3 107 986 beschriebenen, silikonbeschichteten hydrophoben Glasfasern. In einer bevorzugten Ausführungsform werden jedoch unbeschichtete lyophile, insbesondere hydrophile Glasfasern verwendet.

Besonders geeignet sind unbeschichtete lange Glas-Stapelfasern mit Durchmessern von ca. 20 /im für das Faserbett eines einfachen Faserbettabscheiders oder für das zuström-

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seitige erste Faserbett eines Verbund-Faserbettelements in einem Hochleistungsabscheider. Gekräuselte Glasfasern mit einem größeren Durchmesser von ca. 25 pm und darüber eignen sich für das Faserbett bzw. das erste Faserbett eines Verbund-Faserbettelements in einem Hochgeschwindigkeitsabscheider. Mit solchen unbeschichteten Glasfasern ist eine sehr gute mechanische Stabilität des Faserbetts sowie eine niedrige Packungsdichte und damit ein großes Hohlraumvolumen des Faserbetts erzielbar. Zur Erzielung einer erhöhten mechanischen Stabilität und zur Beseitigung von durch das Packen auftretenden Spannungen kann das Faserbett einer Wärmebehandlung unterworfen werden.

Im übrigen ist es im Rahmen der Erfindung nicht ausschlaggebend, wie das Faserbett oder die Faserbetten in einem Faserbettelement geformt, gepackt oder befestigt sind.

Somit schafft die Erfindung ein senkrecht angeordnetes Faserbettelement sowie einen wenigstens ein solches enthaltenden Abscheider, bei welchem das durch Blasenbildung bewirkte erneute Mitführen einer abgeschiedenen Flüssigkeit im Gasstrom im wesentlichen verhindert oder verringert ist. Die durch Blasenbildung bewirkte erneute Mitnahme tritt insbesondere im Bodenbereich des Faserbetts auf, in welchem der kumulative Abfluß der Flüssigkeit am stärksten ist. Gemäß der Erfindung ist im Bodenbereich des Faserbetts eine aufrecht stehende Pralleinrichtung, beispielsweise eine Prallwand, angeordnet.

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welche einen an ihrer Abströtnseite liegenden Bereich des Faserbetts gegenüber dem Gasstrom abschirmt, so daß die Geschwindigkeit von diesen Bereich durchströmendem Gas niedriger ist als diejenige, bei welcher eine durch Blasenbildung bewirkte erneute Mitnahme der Flüssigkeit eintritt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Faserbettelement zwei in satter gegenseitiger Anlage befindliche Faserbetten auf, von denen das zuströmseitige erste aus Fasern mit einem mittleren Durchmesser von wenigstes 5 um und das abströmseitige zweite aus etwas gröberen Fasern gebildet ist, wobei die Pralleinrichtung zwischen den beiden Faserbetten angeordnet ist.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 Schnittansichten des unteren Teils eines zylindrischen oder ebenen Faserbettelements zur Darstellung des Phänomens der durch Blasenbildung bewirkten erneuten Mitnahme einer Flüssigkeit,

Fig. 4- eine Schrägansicht eines zylindrischen Verbund-Faserbettelements in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Schrägansicht eines ebenen Verbund-Faserbettelements in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Faserbettabscheiders mit darin eingebauten Faserbettelementen gemäß Fig. 4,

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Fig. 7 bis 9 Schnittansichten jeweils des unteren Teils eines zylindrischen oder ebenen Faserbettelements in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.

In Fig. 1 bis 3 sind typische Ausführungsformen bekannter Verbund-Faserbettelemente sowie das Phänomen der bei diesen auftretenden erneuten Mitnahme der abgeschiedenen Flüssigkeit durch Blasenbildung dargestellt. Die Faserbettelemente können zylindrisch oder eben sein. Sie haben jeweils ein zuströmseitiges erstes Faserbett 10 und ein abströmseitiges zweites Faserbett 12.

In der Ausführung nach Fig. 1 kann die abgeschiedene Flüssigkeit, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, ungehindert durch den Boden des Faswrbettelements 1 abfließen. Der kumulative Abfluß der Flüssigkeit ist am stärksten im untersten Teil des Elements 1. Der Gasstrom nimmt hier wenigstens einen großen Teil der Flüssigkeit, bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten sogar die gesamte Flüssigkeit, zur Austrittsseite des Faserbetts mit. Die sich dabei bildenden Blasen 13 platzen unter Freisetzung von größeren und kleineren Tröpfchen, welche vom Gasstrom erneut mitgeführt werden.

In den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 tritt diese Erscheinung in verstärktem Maße auf, da die Flüssigkeit hier durch eine Bodenplatte 26 oder einen Bodenrahmen 26' an einem freien Abfluß durch den Boden des Faserbettelements 1 hindurch gehindert ist. Die gesamte abgeschieden·} Flüssigkeit muß daher über die Austrittsseite des

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zweiten Faserbetts 12 abfließen, so daß es zu verstärkter Blasenbildung und dadurch bewirkter Mitnahme der Flüssigkeit im Gasstrom kommt. In den Figuren der Zeichnung ist der Flüssigkeitsstau im Bodenbereich der Faserb.ettelemente Jeweils durch waagerechte gestrichelte Linien angedeutet.

Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Faserbettelementen 1 jeweils mit einem zuströmseitigen ersten Faserbett 10 und einem in satter Anlage an diesem befindlichen abströmseitgigen zweiten Faserbett 12. Im unteren Teil des Elements 1 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Faserbett 10 bzw. 12 eine Prallwand 14 angeordnet, welche sich bei einem zylindrischen Element geschlossen um dieses herum und bei einem ebenen Element über dessen gesamte Breite erstreckt.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform eines Faserbettabscheiders mit einem einen Gaseinlaß 20 und einen Gasauslaß 22 aufweisenden Behälter 3 und einer Anzahl von hängend an einer Rohrwand 24 angebrachten zylindrischen Faserbettelementen 1. Die unteren Enden der Faserbettelemente 1 sind gegenüber einem Gasraum A durch jeweils eine Platte 26 abgeschlossen, von welcher aus ein Abflußrohr 28 zu einem Tauchverschluß 30 an» Boden des Behälters 3 führt. Ein dem Gasraum A zugeführtes, ein Aerosol enthaltendes Gas durchströmt nacheinander das erste und das zweite Faserbett 10 bzw. 12 und gelangt über den hohlen Kern der Faserbettelemente 1 in ein<m

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oberen Gasraum B, aus welchem es über den Auslaß 22 ausströmt. Die Prallwand 14 bildet eine Abschirmung für die an ihrer Abströmseite vorhandene Flüssigkeit, welche durch die Bodenplatte 26 im unteren Teil des Faserbetts angestaut ist.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Darstellung der in Fig. und 5 gezeigten Prallwand 14. Der gegenüber dem Gasstrom abgeschirmte Flüssigkeitsstau an der Abströmseite der Prallwand 14 ist im Faserbett 12 durch waagerechte gestrichelte Linien angedeutet. Der Stau ist im wesentlichen durch die Bodenplatte 26 bewirkt, teilweise jedoch gegebenenfalls auch durch Kapillarkräfte, falls das Faserbett 12 aus relativ feinen Fasern geformt ist. Die Prallwand 14 ist so nahe an der Austrittsseite des Faserbetts 12 angeordnet, daß die Hauptströmung des Gases über den abgeschirmten Bereich hinweg verläuft. Ein hinter der Prallwand 14 abwärts strömender Teil des Gasstroms erreicht bis zur Austrittsseite des Faserbetts 12 keine ausreichend große Geschwindigkeit, daß dadurch eine Blasenbildung und, durch diese hervorgerufen, erneute Mitnahme der Flüssigkeit nicht einträte.

In der Ausführungsform nach Fig. 8 erstreckt sich nur das zweite Faserbett 12 über die Höhe der Prallwand 14, während das erste Faserbett 10 nur bis zum oberen Rand derselben hinabreicht. Das erste Faserbett 10 braucht also nicht über die gesamte Höhe der Prallwand 14 hinabzureichen, obgleich dies der einfacheren Herstellung

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halber zweckmäßig sein kann.

Fig. 9 zeigt die Anwendung der Erfindung an einem ein einziges Faserbett aufweisenden Element. Die Prallplatte 14- ist hier so im unteren Teil des Faserbetts ,10 angeordnet, daß Teile desselben zu beiden Seiten der Prallwand zu liegen kommen. An der Zuströmseite braucht sich das Faserbettelement 10 dabei nicht bis über den oberen Rand der Prallwand 14 hinaus abwärts zu erstrecken, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.

Die Wirksamkeit der Erfindung hinsichtlich der Verhinderung der erneuten Mitnahme der Flüssigkeit geht aus den folgenden Beispielen hervor:

Beispiel 1

Bei einem quadratischen, ebenen Verbund-Faserbettelement mit einer Kantenlänge von 27»94 cm und einer Tiefe von 2,54 cm ist das zuströmseitige erste -^aserbett 1,9 cm tief und aus unbeschichteten, gekräuselten Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 30 /im geformt, welche zu einer Dichte von 112 kg/ur gepackt sind. Das über seine gesamte Oberfläche in satter Anlage am ersten aserbett befindliche abströmseitige zweite Faser bett ist 0,635 cm tief und aus unbeschichteten Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 200 um geformt, welche zu einem Hohlraumvolumen von 85 bis 99% gepackt sind.

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Eine 25»4 cm χ 25»^ cm messende Schale wird so unter dem Faserbett aufgestellt, daß ihr vorderer Rand ca. 2,5^ cm von der Austrittsseite des Faserbetts verläuft, so daß mit dem Luftstrom aus dem Faserbett austretende schwerere Flüssigkeitströpfchen darin aufgefangen werden.

Ein Luftstrom wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 122 m/min durch das Faserbett hindurchgeleitet und dessen Zuströmseite dabei gleichzeitig mit fein zerstäubtem Wasser in einer Menge von ca. 1,89 l/min besprüht. Am unteren Teil des Faserbetts austretende Wassertröpfchen werden in einer Menge von 365 ml/min in der Schale aufgefangen.

Beispiel 2

Bei Verwendung des gleichen ebenen Faserbettelements wie im ersten Beispiel, wobei jedoch quer über den unteren B reich des Elements eine 3»81 cm hohe Prallwand zwischen dem ersten und dem zweiten Faserbett angeordnet ist, wird mit der gleichen Durchströmungsgeschwindigkeit bei Zufuhr der gleichen Wassermenge gearbeitet, wobei jedoch keine Wassertröpfchen aus dem ebenen Faserbettelement austreten. Noch nach mehreren Minuten Betriebszeit hat sich in der Schale keine Flüssigkeit gesammelt.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen deiselben im Rahmen der Ansprüche.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_h_e

1. Faserbettabscheider zum Abscheiden von Flüssigkeit steilchen aus einem Gasstrom, mit wenigstens einem im wesentlichen senkrecht angeordneten Faserbettelement, in welchem sich die abgeschiedene Flüssigkeit sammelt und zum unteren Teil desselben abfließt, gekennzeichnet durch eine im gesamten Bodenbereich eines jeden Faserbettelements (1) zwischen dessen Eintritts- und Austrittsseite angeordnete Pralleinrichtung (14·), welche sich vom Boden des stromabwärts von ihr gelegenen Teils des Faserbetts (12) im wesentlichen senkrecht bis zu einer solchen Höhe erstreckt, daß das an der Abströmseite der Pralleinrichtung liegende Teil des Faserbetts von der Gasströmung so weit abgeschirmt ist, daß die Geschwindigkeit von den abgeschirmten Teil durchströmendem Gas unterhalb der Geschwindigkeit liegt, bei welcher ein durch Aufschäumen bewirktes erneutes Mitführen der Flüssigkeit eintritt,

2. Faserbettabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbett (10, 12) aus nicht miteinander verfilzten Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 200 pm geformt ist, welche im wesentlichen gleichmäßig zu einem Hohlraumvolumen von 85 bis 99% gepackt sind.

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3. Faserbettabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbettelement (1) ein zylindrisches Element mit einem hohlen Kern ist.

4. Faserbettabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbettelement (1) ein ebenes Faserbett aufweist.

5. Faserbettabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind.

6. Faserbettabscheider nach Anspruch 5» dadurch gekennzei chnet, daß die Fasern lange Stapel-Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 um sind.

7. Faserbettabscheider nach Anspruch 5i dadurch gekennzei chnet, daß die Fasern gekräuselte Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 25 bis 200 um sind.

8. Faserbettabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbettelement (1) aus einem ersten Faserbett (10) und einem aus gröberen Fasern als dieses geformten zweiten Faserbett (12) geformt ist, daß sich das zweite Faserbett im wesentlichen über die gesamte abströmseitige Oberfläche des ersten Faserbetts in inniger Anlage an diesem befindet und daß die Pralleinrichtung (14) an der Zuströra-

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seite des zweiten Faserbetts angeordnet ist.

9. Faserbettabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Faserbett (10) aus nicht miteinander verfilzten Fasern mit einer mittleren Stärke von 5 bis 200 pm mit einen» Hohlraumvomlumen von 85 bis 99% gepackt ist.

10. Faserbettabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbettelement (1) ein zylindrisches Element mit einem hohlen Kern ist.

11. Faserbettabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbettelement (1) ein ebenes Faserbett aufweist.

12. Faserbettabscheider nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind.

13. Faserbettabscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern lange Glas-Stapelfasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 μπι sind.

14. Faserbettabscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern gekräuselte Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 25 bis 200 um sind.

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15· Faserbettelement für die Verwendung in im wesentlichen senkrechter Stellung zum Abscheiden von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gasstrom, in welchem die ausgeschiedene Flüssigkeit sich sammelt und zum Boden desselben abfließt, gekennzeichnet durch eine entlang dem gesamten Bodenbereich des Faserbettelements (1) zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite des Faserbetts (10, 12) angeordnete Pralleinrichtung (14), welche sich vom Boden des stromabwärts von ihr gelegenen Teils des Faserbetts im wesentlichen senkrecht bis zu einer solchen Höhe erstreckt, daß das an der Abströmseite der Pralleinrichtung gelegene Teil des Faserbetts von der Gasströmung soweit abgeschirmt ist, daß die Geschwindigkeit von den abgeschirmten Teil durchströmendem Gas unter halb der Geschwindigkeit liegt, bei welcher ein durch Aufschäumne bewirktes erneutes Mitführen der Flüssigkeit eintritt.

16. Faserbettelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbett (10, 12) aus nicht miteinander verfilzten Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 200 um zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Hohlraumvolumen von 85 bis 99% gepackt ist.

17· Faserbettelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es ein zylindrisches Element mit einem hohlen Kern ist.

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18. Faserbettelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es ein ebenes Faserbett auf v/eist.

19. Faserbettelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind.

20. Faserbettelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern lange Glas-Stapelfasern mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 um sind.

21. Faserbettelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern gekräuselte Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von 25 bis 200 um sind.

22. Faserbettelement nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Faserbett aus einem ersten Faserbett (10) und einem aus gröberen Fasern als dieses gebildeten zweiten Faserbett (12) zusammengesetzt ist, daß sich das zweite Faserbett im wesentlichen über die gesamte abströmseitige Oberfläche des ersten Faserbetts in satter Anlage an diesem befindet und daß die Pralleinrichtung (14-) an der Zuströmseite des zweiten Faserbetts angeordnet ist.

23· Faserbettelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Faserbett (10)

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aus nicht miteinander verfilzten Fasern mit einer mittleren Stärke von 5 bis 200 um zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Hohlraumvolumen von 85 bis 99% gepackt ist.

24·. Faserbettelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es ein zylindrisches Element mit einem hohlen Kern ist.

25· Faserbettelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es ein ebenes
Faserbett aufweist.

26. Faserbettelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind.

27· Faserbettelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern lange Glas-Stapelfasern mit einem mittleren Durchmesser von
5 bis 20 um sind.

28. Faserbettelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzei chnet, daß die Fasern gekräuselte Glasfasern mit einem mittleren Durchmesser von
25 bis 200 um sind.

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