Verfahren zur Ausscheidung von Schwebeteilchen aus gas- oder dampfförmigen Medien, Die Erfindung bezieht sieh auf ein Ver fahren zum Ausscheiden von Schwebeteilchen (Arosolen) aller Art aus gas- oder dampfför migen Medien, z. B. Gasen, Nebeln oder Dämpfen.
Die Ausscheidung von Schwebeteilchen aus gas- oder dampfförmigen, Medien bezw. die Reinigung von mit Fremdkärpern belade nen Gasen erfolgte bisher entweder auf che mischem Wege mittels Absorption, auf mechanischem Wege mittels Filter und Zyklone,
oder auf elektrischem Wege durch die bekannten Elektrofilter. Bei den chemi schen Verfahren mussi der zu gewinnende Stoff in den meisten Fällen zur Trennung vom Absorptionsmittel einem neuen Prozess unterworfen werden, was eine Erschwerung des Arbeitsganges bedeutet. Den mechani- schen;
Verfahren haftet,der Nachteil an, @dass keine vollkommene Ausscheidung der Fremd- körper, insbesondere der kleinsten Teilchen, erzielt werden kann.
Beiden Elektrofiltern erreicht man zwar eine hochgradige Aus scheidung, jedoch benötigen .diese Anlagen sehr hohe elektrische Feldstärken und sind daher teuer in Anschaffung und Unterhal tung.
Es wurde nun gefunden, dass nicht nur eine praktisch vollkommene, sondern auch eine überaus schnelle Ausscheidung von festen. oder flüssigen .Schwebeteilchen (Äro- solen) aus gas- oder dampfförmigen Medien erreicht werden kann, wenn das mit den Schwebeteilchen,
beladene Medium in kon tinuierlichem Strom durch einen Abschei- dungsraumgeführt und darin zu intensiven kurzwelligen Schallschwingungen angeregt wird. Der Vorteil des neuen Verfahrens be steht darin,
da3 die Schwingungen mit ver- hältnismässig geringen Hilfsmitteln erzeugt werden können, so dass die Anlage nur geringe Anschaffungskosten eafordert, und dass ferner die Ausscheidung in ,
ganz kurzer Zeit - in wenigen Sekunden, - beendet ist. Vor allen Dingen gelingt auch die Ausschei dung von solchen festen, oder flüssigen Schwebeteilchen, wie sie in Gasen der chemi schen, Industrie vorkommen und die einer Niederschlagung den. grössten: Widerstand entgegensetzen.
Die Abscheidung solcher Teilchen aus ihrem Träger war bisher oft nur in sehr umständlicher Weise möglich, oder nahm geraume Zeit in Anspruch. So ge- lingt z. B. bei S03-Nebeln beim Kontaktver- fahren,die gewünschte Absorption in Wassex überhaupt nicht, sondern nur in konzentrier ter Schwefelsäure.
Die Wirkungsweise,des neuen Verfahrens kann etwa dahingehend erklärt werden, dass die .Schwi%-ungsenergie in den mit Nebel, Rauch oder .Staub beladenen Medien eine Koagulation ,d-er Ärosole und als Folge davon eine schnelle Sedimentation der festen oder flüssigen Schwebeteilchen bewirkt.
Zweckmässig werden die Schwingungen unter Benutzung !des Magnetostriktionseffek- tes oder ,des piezoelektrischen Effektes er zeugt, da auf diese Weise sehr günstig wir kende kurzwellige und intensive Schall- schwingungen erzeugt werden können. Es können jedoch mit gutem Erfolg auch andere, insbesondere mechanische Einrichtungen zur Erzeugung der Schallschwingungen benutzt werden,
wobei Schallfrequenzen von mehr als 30,00 Per/sec (Hertz) besonders: gute Ergeb- nisse liefern.
Es wurde ferner gefunden, dass die ab scheidende Wirkung auf das indem Absehei- dungsraum zu Schwingungen angeregte Me dium in ganz erhebliehiem Masse dadurch er höht werden kann, dassi der Abscheidungs- raum in Resonanz mit den ,dem Medium auf- gedrückten Schwingungen gebracht wird.
Die Abstimmung auf Resonanz kann in an sich bekannter Weise durch Verlängerung oder Verkürzung des Schallweges erfolgen, so dass sich stehende Wellen ausbilden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die kurzwelligen .Schall- schwingungen in einem einseitig offenen, von dem Medium kontinuierlich durchströmten A.bscheidungsraum, wie z.
B. einem Kamin oder Rohr erzeugt, wobei in diesem Falle die Energiequelle vorteilhaft auf der Sohle des Kaminei oder an einem Ende des Rohres an geordnet ist. Besonders günstige Wirkungen erzielt man auch hier, wenn die aufgedrückte Schwingung derEnergiequelle mit der E2,gen- schwingung der den,
Kamin oder das Rohr erfüllenden Gassäule in Resonanz gebracht wird.
Es hat sich nun gezeigt, dass die restlose Ausfällung der Schwebeteilchen in einigen Fällen, insbesondere wenn. eine höchstgradige Abscheidung gewünscht wird, nicht im aus reichenden Masse gelingt. Insbesondere koagu lieren die Schwebeteilchen vielfach nicht zu 100 %, so !dass; ein Restnebel indem tragenden Medium übrig bleibt, welcher nicht ohne be sondere Massnahmen;
ausgeschieden werden kann.
In wenigen andern Fällen neigt das Äro- sol in seiner Gesamtheit nicht zur Koagula tion, so dass- die Ausscheidung durch die Schallbeeinflussung nicht mehr in der ge wünschten Schnelligkeit vor sich geht.
Der Fall, dass. das Ärosol nicht mehr zu 100% koaguliert, tritt dann ein, wenn die Konzentration des Äro ols zu gering ist.
Diese Tatsache ist gerade bei solchen Äroso- len wesentlich, die noch bei sehr geringer Konzentration eine schädliche Wirkung auf ihre Umgebung ausüben, sei es, dass sie auf anorganische Stoffe oder auf pflanzliche oder tierische Organismen nachteilig einwir ken.
Zu diesen Ärosolen gehören unter an derem Industrienebel und Staube, wie z. B. Schwermetallsstaube, Phosphortriogydnebel und andere bei speziellen Verfahren entste hende Ärosole oder auch von einer unmittel- baren Reiz- und Giftwirkung begleiteter Nebel, wie Monophenylarsindichlorid, Diphe- nylarsinclilorid,
Chlorazetephenon usw. Fer ner einige Kontaktgifte, wie z. B. die bei -der Sulfitrösterei entstehenden Arsenikstaube, durch welche die in der Industrie zur Ver- wendung ,gelangenden Kontaktstoffe auch dann schon angegriffen werden, wenn sich diese giftigen Nebel in ;
geringster Konzentra tion vorfinden. Die Koagulation der Ärosole mittels Schallschwingungen wird weiterhin durch deren spezifische Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst, wie d as z. B. der Fall ist bei eini gen trockenen Stauben, wie Kohlenstaub, Gesteinsstaub, Metallstaub und wenn auch nur in geringem Masse beiden beim Kontakt verfahren entstehenden :S03-Nebeln.
Die Koagulation von Arosolen .durch Schall, bei denen einer oder auch alle der oben genannten ungünstigen Fälle zutrifft, kann dadurch gefördert werden, dass, den zu behandelnden Ärosolen besonders leicht koagulierende fremde Ärosole oder Fremd nebel, vorzugsweise Wasser, zugesetzt wer den.
Dieser Zusatz eines fremden Ärosols wirkt in der Weise, dass. die zu entfernenden Arosole mit denen des Fremdnebels infolge der Schalleinwirkung aggregiert werden! und miteinander koagulieren. Dadurch wird in erster Linie eine restlose Ausscheidung der Schwebeteilchen,
und in zweiter Linie eine Beschleunigung des Ausscheidungsvorganges bewirkt.
Anstatt die fremden Stoffe in Ärosolform zuzuführen, kann man auch diese Fremdstoffe in noch nicht dispergierter Form auf den Boden des Schallrohres oder an anderer gün stiger Stelle aufbringen. Nach neueren wis- senschaftlichen Erfahrungen wird nämlich der flüssige Stoff unter der Einwirkung der Schallenergie an den
der in dem :Schallrohr sich bildenden stehen- den Wellen hochgerissen und zum Teil grob dispergiert. Diese dispergierte Fremdsub stanz wirkt als Fremdnebel im obigen Sinne. Die an den Schwingungsbäuchen 'hochsprit zende Substanz begünstigt dann auch gleich zeitig die Entfernung -der koagulierten Par- <RTI
ID="0003.0077"> tikel, indem sie die Schwebeteilchen: in sich aufnimmt. Wird nun der fremde zugesetzte Stoff (vorzugsweise Wasser) in kontinuier lichem Strom duroh das Schallrohr geführt, so bewirkt er gleichzeitig die mechanische Abführung der Niedersohlagsprodukte. In. vielen Fällen ist es ferner vorteilhaft,
als Fremdsubstanz einen flüssigen Stoff zuzu- setzen, der für die Sedimentatnonsprodukte ein Lösungsmittel darstellt.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens gemäss der Erfin dung besteht im Prinzip aus einem zylindri- schen: Behälter mit mindestens einem Ab scheidungsraum, wobei am einen Ende des Abseheidungsraumes sich die schwingungs liefernde Energiequelle, wie z.
B. ein Magneto- striktionsstab oder eine Quarzplatte, befin det, während. das andere Ende des Abschei- dungsraumes so verschlossen ist, beispiels weise durch einen beweglichen Kolben, dass im Abscheidungsraum akustische Resonanz herrscht,
und das mit den Schwebeteilchen beladene Medium in der Nähe der beiden Enden des Abscheidungsraumes zu- und ab geführt wird. Die Niederschlagsprodukte können ebenfalls in bekannter Weise auf mechanischem Wege in kontinuierlichem Arbeitsgang entfernt werden.
In vorteilhafter Weise können insbeson- dere bei Verwendung eines Magnetastrik- tionsstabes als Energiequelle für die Schwin- gungen beide Seiten des Stabes zur Anregung der Schwingungen ausgenutzt werden,
wenn dieser in -der Mitte fest eingespannt wird und die mit kolbenförmigen; Verbreiterungen ver sehenen Enden in beiderseitig angeord nete Ausscheidungsräume hineinragen. Eine gleiche doppelt wirkende Anordnung lässt sich auch bei andern Schallquellen durch führen.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung einer bei spielsweisen Ausführungsform. des Verfah rens.
Es bedeutet a ein. .beiderseitig offenes Schallrohr, welches an der einen :Seite durch das kolbenförmig verdickte Ende b des Magnetostriktionsstabes c und an der andern Seite durch den beweglichen Kolben d ver- schlossen ist. An der Oberseite des beispiels- weise horizontal liegenden Schallrohres,
ist eine Öffnung e für die Zufuhr des gas- oder dampfförmigen Mediums und eine öffnung f für die Ableitung des von Schwebeteilchen befreiten Mediums vorgesehen.
An der Un terseite tritt bei g Wasser oder eine andere geeignete Flüseigkeit in das Schallrohr ein, durchfliesst dieses Rohr im Gleichstrom mit dem zu reinigenden Medium,
wobei unter der Einwirkung der Schwingungsenergie die Flüssigkeit<I>h</I> an den Stellen<I>i</I> hochgerissen und zum Teil disp.ergiert wird. Die mit den niedergeschlagenen Schwebeteilchen beladene Flüssigkeit verlässt bei k das Abscheidungs- rohr.
Im Betriebe wird der Magnetostriktions- stab c entweder unmittelbar durch eine Spule l oder mittelbar durch ein sekundäres Magnet feld erregt, so,dass .er die unter dem -,
#iagneto- striktionseffekt bekannt gewordenen Schwin- gungen in Richtung der Längsachse aus führt.
Diese Schwingungen werden @durch den Kolben b auf die im Abscheidungsraum befindliche Säule d es ,gas- oder dampfförmi- gen Mediums übertragen und diese ebenfalls zu gleichartigen Schwingungen angeregt.
Zur Herstellung der Resonanz zwischen aufge drüokten und den Eigenschwingungen der genannten Säule, @d. h.
also zur Erzeugung soggenannter stehender Wellen in diesem Raum wird durch Verschieben des dem Magmeto- striktionsstab gegenüberliegenden Kolbens d die Säule des gas- oder Mediums in entsprechender Weise abge- stimmt. Diese Abstimmung <RTI
ID="0004.0075"> ist dann für das selbe Medium ein für allemal gültig. An Stelle des beweglichen Kolbens kann bei be kannter Wellenlänge auch von vornherein ein fester Abschluss so angebracht werden, dass im Rohr akustische Resonanz herrscht.
An- statt nur mit d em Kopfende in das Rohr a hineinzuragen, kann der Stab auch ganz in dem Rohr a an beliebiger Stelle angeordnet sein;
insbesondere kann auch ein solcher Stab, der in der Mitte eingespannt ist, mit seinen beiden Kolbenflächen b, b1 die zwei Säulen des gas- oderdampfförmigen Mediums in beiderseits des,Stabes vorgesehenen Abtei- lungen des Rohres a zu Schwingungen an regen,
wodurch eine gute Ausnutzung des Schwingungserzeugers erreicht wird. In <B>ähn-</B> licher Weise kann auch mit andern Schwin- gungserzeugern, wie z. B. Quarzkristallen, eine doppelte Ausnutzung erzielt werden.
In einer vereinfachten Ausführungsfoxm des beschriebenen Beispiels kann unter Weg fall der Zuführungsleitungen e und f das mit Schwebeteilchen beladene Medium seitlich an den Kolbenkörpern vorbei oder ,durch in die- sein Kolbenkörper vorgesehene Bohrungen in den Absorptionsraumhinein- und in. gleicher Weise wieder herausgeführt werden.
Method for separating suspended particles from gaseous or vaporous media, The invention relates to a Ver drive for the separation of suspended particles (arosols) of all kinds from gaseous or vaporous media, eg. B. gases, mists or vapors.
The precipitation of suspended particles from gaseous or vaporous media or media. Up to now, gases loaded with foreign bodies have been cleaned either chemically using absorption or mechanically using filters and cyclones,
or by electrical means through the known electrostatic precipitators. In the chemical process, in most cases the material to be obtained has to be subjected to a new process in order to separate it from the absorbent, which makes the operation more difficult. The mechanical;
Process adheres to the disadvantage that it is not possible to achieve complete elimination of foreign bodies, especially the smallest particles.
Both electrostatic precipitators achieve a high degree of separation, but these systems require very high electrical field strengths and are therefore expensive to purchase and maintain.
It has now been found that not only a practically perfect, but also an extremely rapid elimination of solids. or liquid suspended particles (aerosols) can be reached from gaseous or vaporous media if the suspended particles,
loaded medium is conducted in a continuous flow through a separation room and is stimulated to intense short-wave sound vibrations. The advantage of the new process is that
that the vibrations can be generated with relatively few resources, so that the system only requires low acquisition costs, and that furthermore, the elimination in,
a very short time - in a few seconds - is finished. Above all, the excretion of such solid or liquid suspended particles, such as those found in gases from chemical industry and those of a suppression, is also successful. greatest: to oppose resistance.
The separation of such particles from their carrier has so far often only been possible in a very laborious manner or has taken a considerable amount of time. So z. For example, in the case of S03 mists in the contact process, the desired absorption in Wassex is not at all, but only in concentrated sulfuric acid.
The way in which the new process works can be explained by the fact that the floating energy in the media loaded with fog, smoke or dust causes coagulation, the aerosols and, as a result, rapid sedimentation of the solid or liquid suspended particles .
The vibrations are expediently generated using the magnetostriction effect or the piezoelectric effect, since in this way very favorable short-wave and intense sound vibrations can be generated. However, other, in particular mechanical devices for generating the sound vibrations can also be used with good success,
whereby sound frequencies of more than 30.00 per / sec (Hertz) especially: deliver good results.
It has also been found that the separating effect on the medium excited to vibrate in the separation space can be increased to a very considerable extent by bringing the separation space into resonance with the vibrations imposed on the medium.
The tuning to resonance can take place in a manner known per se by lengthening or shortening the sound path, so that standing waves are formed.
In a further embodiment of the method, the short-wave .Schall- vibrations are in a one-sided open, the medium continuously flowing through A.dscheidungsraum, such as.
B. a chimney or pipe, in which case the energy source is advantageously arranged on the sole of the chimney egg or at one end of the pipe. Particularly favorable effects are also achieved here if the imposed oscillation of the energy source with the E2, gene oscillation of the
Chimney or the pipe filling gas column is brought into resonance.
It has now been shown that the complete precipitation of the suspended particles in some cases, especially when. the highest degree of separation is desired, does not succeed in sufficient quantities. In particular, the suspended particles often do not coagulate 100%, so that; a residual mist remains in the supporting medium, which is not without special measures;
can be eliminated.
In a few other cases, the aerosol in its entirety does not tend to coagulate, so that the excretion no longer takes place at the desired speed due to the influence of sound.
The case that the aerosol no longer coagulates 100% occurs when the concentration of the aerosol is too low.
This fact is particularly important for those aerosols which, even at very low concentrations, have a harmful effect on their environment, be it that they have a detrimental effect on inorganic substances or on plant or animal organisms.
These aerosols include, among others, industrial mist and dust, such. B. heavy metal dust, phosphorus triogyd mist and other aerosols produced by special processes, or mist accompanied by a direct irritant and toxic effect, such as monophenylarsine dichloride, diphenylarsine chloride,
Chloracetephenone, etc. Fer ner some contact poisons, such. B. the arsenic dust produced in the sulphite roasting plant, by which the contact substances used in industry are attacked even when these poisonous fumes are in;
find the lowest concentration. The coagulation of the aerosols by means of sonic vibrations is further influenced by their specific surface properties, such as B. the case is with some conditions of dry dust, such as coal dust, rock dust, metal dust and, if only to a small extent, two processes arising during contact: S03 mists.
The coagulation of arosols by sound, in which one or all of the above-mentioned unfavorable cases apply, can be promoted by adding particularly easily coagulating foreign aerosols or foreign mists, preferably water, to the aerosols to be treated.
This addition of a foreign aerosol acts in such a way that the arosols to be removed are aggregated with those of the foreign mist as a result of the noise! and coagulate with each other. This primarily results in a complete elimination of the suspended particles,
and in the second place causes an acceleration of the excretion process.
Instead of supplying the foreign substances in aerosol form, these foreign substances can also be applied in as yet undispersed form to the bottom of the sound tube or to another favorable point. According to recent scientific experience, the liquid substance is exposed to the
The standing waves that are formed in the sound tube are torn up and partly roughly dispersed. This dispersed foreign substance acts as a foreign mist in the above sense. The substance, which spurts out at the antinodes, also favors the removal of the coagulated Par- <RTI at the same time
ID = "0003.0077"> article by absorbing the suspended particles: in itself. If the foreign added substance (preferably water) is now passed through the sound tube in a continuous stream, it simultaneously causes the mechanical removal of the lower solids products. In. in many cases it is also advantageous
to add a liquid substance as a foreign substance, which is a solvent for the sedimentation products.
A suitable device for carrying out the method according to the invention consists in principle of a cylindrical: container with at least one separation space, with the energy source delivering vibrations, such as, for example, at one end of the separation space.
B. a magnetostriction rod or a quartz plate, is located while. the other end of the separation space is closed, for example by a movable piston, that there is acoustic resonance in the separation space,
and the medium loaded with the suspended particles is fed in and out in the vicinity of the two ends of the separation space. The precipitate products can also be removed in a known manner by mechanical means in a continuous operation.
In an advantageous manner, particularly when using a magnetastric rod as an energy source for the vibrations, both sides of the rod can be used to excite the vibrations,
if this is firmly clamped in the middle and the piston-shaped; Broadened ends protrude into elimination chambers arranged on both sides. The same double-acting arrangement can also be carried out with other sound sources.
The accompanying drawing schematically illustrates an embodiment of an apparatus for performing an embodiment in game-wise. of the procedure.
It means a a. Sound tube open on both sides, which is closed on one side by the piston-shaped thickened end b of the magnetostriction rod c and on the other side by the movable piston d. At the top of the sound tube, which is lying horizontally, for example,
an opening e is provided for the supply of the gaseous or vaporous medium and an opening f for the discharge of the medium freed from suspended particles.
On the underside, water or another suitable liquid enters the sound tube at g; this tube flows through this tube in cocurrent with the medium to be cleaned,
whereby under the action of the vibration energy the liquid <I> h </I> is torn up at the points <I> i </I> and partly dispersed. The liquid loaded with the precipitated suspended particles leaves the separation pipe at k.
In operation, the magnetostriction rod c is excited either directly by a coil l or indirectly by a secondary magnetic field, so that the under the -,
# Magnetostriction effect known vibrations in the direction of the longitudinal axis.
These vibrations are transmitted by the piston b to the gaseous or vaporous medium column located in the separation space, and these are also excited to vibrate of the same type.
To produce the resonance between imprinted and the natural vibrations of the column mentioned, @d. H.
that is, in order to generate so-called standing waves in this space, the column of the gas or medium is matched in a corresponding manner by moving the piston d opposite the magnetostriction rod. This vote <RTI
ID = "0004.0075"> is then valid once and for all for the same medium. In place of the movable piston, if the wavelength is known, a fixed seal can be attached from the outset so that there is acoustic resonance in the pipe.
Instead of only protruding into the tube a with the head end, the rod can also be arranged entirely in the tube a at any point;
In particular, such a rod, which is clamped in the middle, can, with its two piston surfaces b, b1, excite the two columns of the gaseous or vaporous medium in the sections of the tube a provided on both sides of the rod,
whereby a good utilization of the vibration generator is achieved. In a <B> similar </B> way, other vibration generators, such as B. quartz crystals, a double utilization can be achieved.
In a simplified embodiment of the example described, if the supply lines e and f are omitted, the medium laden with suspended particles can laterally past the piston bodies or, through holes provided in these piston bodies, into the absorption chamber and out again in the same way.