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Verfahren zur Herstellung von geformten Filterkörper
Die Erfindung betrifft die Herstellung geformter Filterkörper, die sich zur Entfernung von feinen Nebeln aus Gasen oder Dämpfen eignen.
Ein Verfahren zur Entfernung von feinen Nebeln, insbesondere von Nebeln, deren Teilchengrössen vorwiegend unter 5 p. liegende Durchmesser aufweisen, aus Gasen oder Dämpfen besteht darin, dass die nebelhaltigen Gase oder Dämpfe durch ein Faserfilter, das aus "nicht benetzbaren" Fasern mit verschiedenen Durch-
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bei welchen sich der Nebel nicht in Form eines kontinuierlichen Filmes sondern hauptsächlich in Form einzelner, auf der Oberfläche gehaltener Tropfen abscheidet, wobei die Tropfen die Fasern nicht umgeben und die Zwischenräume zwischen den Tropfen im wesentlichen frei von filmähnlichen Ablagerungen sind.
Durch Zusammenballung der Fasern auf die erforderliche Dichte können Filter hergestellt werden, die dann zwischen netzähnlichen Haltevorrichtungen gehalten werden, welche zweckmässigerweise aus rostfreiem Stahl, der mit einem Harzüberzug versehen ist, bestehen.
Jedoch hat dieses Verfahren zur Herstellung der Filter gewisse Nachteile. So müssen die Filter unter einem beträchtlichen Druck zwischen Stützbehelfen, wie Gazen gehalten werden, wenn eine Kanalbildung im Filterbett vermieden werden soll. Die Stützbehelfe werden einer möglicherweise korrodierenden Atmosphäre ausgesetzt und dabei leicht eine Korrosion erleiden.
Es wurde nun gefunden, dass diese Nachteile vermieden werden können, wenn die Fasern zur Herstellung des gewünschten Formgebildes in einer Form gepresst und in den Fasern bestehende Spannungen durch Erhitzen unter Druck aufgehoben werden. Eine allenfalls gewünschte Oberflächenbehandlung, z. B. das Auftragen eines Silikonüberzuges auf ein Glasfilter, kann nach erfolgtem Spannungsausgleich erfolgen.
Die bei der Wärmebehandlung erforderlichen Bedingungen und die erzielten Erfolge werden natürlich von der Art der zu behandelnden
Fasern abhängig sein. Die bei Verwendung einer bestimmten Faserart während der Wärmebehand- lung einzuhaltenden Bedingungen, können leicht experimentell bestimmt werden. So wurde z. B. gefunden, dass vorgeformte, flache, zylindrische
Glasfiltermatten durch Zusammenpressung der berechneten Menge von Glasfasern zu der ge- eigneten Stärke in einer Form und durch halb- bis zweistündiges Erwärmen unter weiterem
Zusammenpressen bei 400-550 C leicht er- halten werden können.
Die Behandlungsdauer und die Temperatur können innerhalb ver- hältnismässig weiter Grenzen variiert werden ; verwendbare, vorgeformte Glasfasermatten kön- nen durch Wärmebehandlungen bei 400-500 C in 1-2 Stunden und bei 550 C in einer halben
Stunde erhalten werden. Besonders befriedigende
Resultate wurden bei einer Wärmebehandlung in der Dauer von l Stunde bei 500 C erzielt.
Bei intensiverer Wärmebehandlung, z. B. bei
650 C in der Dauer von 1/2 Stunde, schrumpft die Matte erheblich zusammen, so dass sie ihre äussere Form nicht beibehält und die Form nicht ausgefüllt ist. Das vorgeformte Glasfaserfilter kann nach der Wärmebehandlung mit einem Silikonüberzug versehen und dann als sehr wirksames Filter für feine Nebel verwendet werden.
Einige thermoplastische Fasern, z. B. Polyesterfasern auf Basis von Polyäthylenterephthalat (die unter der Bezeichnung "Terylene-Polyesterfasern" bekannt sind) erleiden bei Erwärmung eine beträchtliche Volumsverminderung ; um zu verhindern, dass dies in der Form eintritt, können die Fasern vorher erwärmt werden. So werden obige Polyäthylenterephthalatfasern zunächst z. B. in einem Ofen bei 2000 C I Stunde lang erhitzt und dann ein Filter von gewünschter Form hergestellt, indem diese vorgeschrumpften Fasern in einer Form zusammengepresst und während dieses Pressens eine Stunde lang bei 200 C erwärmt werden.
Solche in der beschriebenen Weise vorgeformte Filter können von verschiedener Form sein, z. B. die Form einer flachen, festen Matte, oder die Form von tieferen Hohlzylindern (oder Ringen) aufweisen, die aneinander gereiht eine ! Filterkerze ausbilden. In letzterem Falle kann
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die Form aus zwei konzentrischen Zylindern bestehen, wobei das Filter in dem ringförmi- gen Zwischenraum zwischen beiden geformt wird.
Es soll betont werden, dass die Wärmebehand- lung nicht zum Zwecke des Sinterns oder Schmel- zens der Fasern vorgenommen wird. Der Zweck der Wärmebehandlung ist die Spannungen bzw.
Zugbeanspruchungen in den Fasern zu ver- mindern. Nach der Wärmebehandlung sind die
Fasern tatsächlich unverändert, wobei jedoch die auf die Fasern während des Zusammen- pressens auferlegten Biegebeanspruchungen auf- gehoben werden. Die Fasern können, wenn nötig, ausgestreckt und auf ihr ursprüngliches
Volumen vor der Zusammenpressung zurück- gebracht werden.
Die so hergestellten Filter können leichter ersetzt und billiger eingerichtet werden als die durch Zusammenpressen der Fasern und
Halten derselben mit Hilfe von Gazen her- gestellten. Eine gewisse Oberflächenverstärkung dieser Filter kann von Nutzen sein, damit sie widerstandsfähiger werden ; bei flachen Mattenfiltern kann dies z. B. geschehen, indem das Filter in einer passenden Glasverkleidung eingeschlossen wird. Geeignete Glasverkleidungen sind im Handel erhältlich. Ein gewebtes Glasband von einer entsprechenden Breite kann an den Säumen zweier solcher entsprechend geformter Verkleidungsstücke angenäht und so ein geeigneter Behälter gebildet werden.
Um die verschiedenen Heftvorgänge, die bei der Herstellung des Behälters notwendig sind, zu vereinfachen und das Hantieren mit den nicht gestützten Fasern zu verkürzen, können, anstatt den fertigen Sack um die wärmebehandelten Glasfasern zu legen, die Fasern in einen nicht ganz fertigen Sack, der in der Form liegt, eingeführt und darauf der Sack und die Fasern der Wärmebehandlung unterworfen werden. Dies kann erreicht werden, indem eine Haube, die durch Annähen des Bandes an ein Stück der Glasverkleidung in die Form eingelegt, die Fasern in diese Haube und die Form eingeführt und die Wärmebehandlung nach der üblichen Art durchgeführt wird.
Ein oberes Glaskleid wird an das Band ge- näht und so das Filter fertiggestellt. Gewisse Einrichtungen zur Verbesserung der Stärke der Filterkerzen sind erwünscht. Es wurde gefunden, dass ein einfaches toroidales Binden mit Glasfasercord zur Aufrechterhaltung der den Filtern verliehenen Form während deren Verwendung und des Hantierens mit ihnen gute Dienste leistet. Aus andern Fasern zusammen- gesetzte Filter können in Weise ver- stärkt werden ; bei Faserfiltern aus kardierten und ungleich verzogenen Polyäthylenterephthalatfasern ist dies besonders erwünscht. Geeignete Verkleidungen um dieses Material zu umgeben und die Filter zu verstärken sind auch im Handel erhältlich.
Solche Verkleidungen sind leichter zu nähen als Glasverkleidungen, da sie weniger dazu neigen, an den Ecken abgenützt zu werden und die Schwierigkeit eine Umhüllung herzu- stellen, geringer ist, als dies bei aus Glasfasern bestehenden Behältern der Fall ist.
Das zur Herstellung dieser vorgeformten Filter zu verwendende Material kann den speziellen
Erfordernissen angepasst verschieden sein. Natürlich soll ein Material gewählt werden, das durch Nebel oder Gas oder nebelmitreissenden Dampf nicht leicht angegriffen wird. Wenn jedoch ein bestimmtes Material nur langsam angegriffen wird, kann es doch zur Herstellung dieser Filter verwendet werden und dann das Filter zur gegebenen Zeit ersetzt werden. Dasselbe gilt auch für Filter, die aus einem Material bestehen, das im wesentlichen inert ist, auf welchen jedoch ein Überzug haftet, der durch einen oder den andern Bestandteil des zu filtrierenden nebelhaltigen Gases langsam angegriffen wird. Wenn z.
B. aus mit Silikon behandelten Glasfasern bestehendes Filter zur Entfernung feiner Schwefelsäurenebel von ziemlich hoher Konzentration verwendet wird, wird der Silikonüberzug langsam angegriffen werden. Nichtsdestoweniger kann das Filter eine beträchtliche Zeit hindurch mit Erfolg verwendet werden ; lässt seine Wirksamkeit nach, wird es entfernt und einer neuen Silikonbehandlung unterworfen, worauf es seine frühere Wirksamkeit wieder gewinnt.
Die Erfindung wird an Hand folgender Beispiele erläutert :
Beispiel 1 : In einer Schwefelsäurefabrik wurden die aus der Kontaktkammer austretenden Gase abgekühlt, dann in starker Schwefelsäure absorbiert und schliesslich durch alkalihältige Absorptionstürme geleitet. Der Schwefelsäuregehalt der nebelführenden Austrittsgase schwankte i zwischen 0, 05 und 0, 1 g H2S04 pro Kubikmeter Gas ; die Teilchengrössen des Nebels lagen alle unter 2 [1. bei 10 Gew.-% sogar unter 1 t.
Glasfasern mit Durchmessern von 5 bis 40 p. wurden in einer zylindrischen Form zu einer 1 Dichte von 160 kg/rn unter Bildung einer 5 cm starken Schichte zusammengepresst. Die Glasfasern wurden dann im gepressten Zustand eine
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behandelt. Das Filter hatte die Form einer flachen zylindrischen Matte mit einem Durchmesser von 76 cm.
Das nebelführende schwefelsäurehaltige Gas
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der Druckabfall zwischen 24-25 cm Wasserstand lag. Das Filter wurde über 3000 Stunden kontinuierlich in Betrieb gehalten und es befand 1 sich auch nach dieser Zeit kein sichtbarer Dunst in dem austretenden Gas. Von dem Filter wurde eine Säure mit einer Stärke von zwischen 1, 5 und 12% Schwefelsäure abgeleitet. Der durchschnittliche Schwefelsäuregehalt des aus demi Filter austretenden Gases, gemessen mit einem elektrostatischen Sammler, betrug 0, 0007 bis 0, 001 gfm3.
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Beispiel 2 : Kardierte und ungleich verzogene Polyäthylenterephthalatfasern mit Durchmessern von 10 bis 40 V, wurden durch einstündiges Erwärmen der Fasern bei 200 C und ohne dieselben zusammenzupressen, vorschrumpfen gelassen. Die vorgeschrumpften Fasern wurden dann in eine zylindrische Form versetzt und zu einer Dichte von 160 kg/m unter Bildung einer 5 cm dicken Schichte zusammengepresst. Während des Zusammenpressens wurden die Fasern eine Stunde bei 200 C erhitzt.
Das Filter hatte dann die Form einer flachen, zylindrischen Matte mit einem Durchmesser von 15 cm.
Das nebelführende schwefelsäurehaltige Gas, wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde dann von unten durch ein Filter mit einer Geschwindigkeit von 40 m3/h pro Quadratmeter der Filteroberfläche bei einem Druckabfall von 23 cm Wasserstand geleitet. Der Nebel wurde wirksam entfernt ; der Schwefelsäuregehalt des austretenden Gases gemessen mit einem elektrostatischen Sammler variierte zwischen nur 0, 0005 g/m3 und 0, 001 g/m3.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von geformten Filterkörpern zur Entfernung feiner Nebel mit Teilchengrössen unter 5 ; jt. aus Gasen und Dämpfen, welche Filter aus nicht benetzbaren Fasern mit grösstenteils im Bereich zwischen 5 und 50 liegenden Durchmessern bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zur Herstellung des gewünschten Formgebildes in einer Form gepresst und in den Fasern bestehende Spannungen durch Erhitzen unter Druck aufgehoben werden.