DE20012867U1 - Filtervorrichtung - Google Patents
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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Filtern von schwefelhaltigen Verbindungen aus einem Fluid wie einem Gärgas bei der Bierherstellung oder dergleichen.
Bei der Vergärung der Bierwürze im Brauprozess wird unter anderem Kohlendioxid freigesetzt und gesammelt. Das CO2 kann für unterschiedliche Zwecke verwendet werden, z.B. beim Abfüllen zum Aufcarbonisieren von Limonaden. Bieren o. dgl.
Allerdings muss das gewonnene CO2 meist gereinigt werden, um unerwünschte Verunreinigungen wie schwefelhaltige Verbindungen zu entfernen. Dies wird meistens mit Hilfe eines komplizierten Reinigungsprozesses durch Waschen mit wässrigen Lösungen und Aktivkohlefilterung erreicht.
Allerdings ist dieses bekannte Verfahren kompliziert und auch nicht unkritisch, weil die Verwendung von Aktivkohlefiltern unter Umständen zu einer Verkeimung des Filters führen kann.
Davon ausgehend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung zum Filtern von schwefelhaltigen Verbindungen aus einem Fluid wie einem Gärgas bei der Bierherstellung oder dergleichen zur Verfügung zu stellen, die ein einfaches und sicheres Entschwefeln von Gärgasen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung ist mit einem nach außen hin geschlossen Behälter mit eingefülltem kupfemaltigem Filterhilfsmittel und einer Zuleitung zum Zuleiten des zu filtrierenden Fluids in den Behälter hinein und einer Ableitung zum Ableiten des filtrierten Fluids aus dem Behälter heraus versehen. Wenn hier von " Filter" oder" filtern "
die Rede ist ist hierdurch allgemein der Reinigungsvorgang angesprochen. Diese Begriffe schliessen somit die eigentlich chemisch ablaufenden Adsorptionsprozesse mit ein.
Erfindungsgemäss kann somit beispielsweise unmittelbar mit dem Gärbehälter ein zusätzlicher Behälter verbunden werden, der mit einem kupferhaltigen Filterhilfsmittel, z.B in Form von Kupferspänen oder-wolle, gefüllt ist, und durch den dann auf einfache Weise das zu reinigende Gas hindurchgeleitet wird, so dass z.B das Filtrieren von schwefelhaltigen Verbindungen wie H2S aus der Gärungskohlensäure erfolgen kann.
Kupfer verbindet sich dabei mit dem H2S Gas, so dass dieses ausgefiltert werden kann. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Aktivkohlefiltern besitzt Kupfer eine antiseptische Wirkung, so dass keine Verkeimung mehr möglich ist.
Dabei ist auch denkbar, mehrere Filterbehälter parallel oder seriell zusammenzuschalten und in den einzelnen Behältern mit unterschiedlicher Körnung des Filtermittels zu arbeiten. So könnte z.B in einem stromauf gelegenen Behälter zunächst mit Kupferwolle und dann weiter stromabwärts mit einem mit Kupferspänen gefüllten Behälter gearbeitet werden.
Bevorzugt wird das Kupfer in der Form von Kupferwolle und/oder Kupferpulver und/oder Kupfergranulat in dem Behälter eingefüllt. Diese Variationen werden deshalb bevorzugt gewählt, weil der Filterungswirkungsgrad der Vorrichtung im Wesentlichen um so größer wird, je größer die Oberfläche des Kupfers in dem Behälter ist.
Wenn z.B. Pulver oder Granulat verwendet wird, sollte das Kupfer einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,1 bis 3,0 mm, besonders bevorzugt von 1 bis 2 mm haben. Diese Werte haben sich als besonders vorteilhaft zum Filtern von H2S Gas aus Gärungskohlensäure erwiesen. Würden die Kupferpartikel kleiner sein, so könnte das zu einer Verminderung der Entschwefelungseffizienz aufgrund des Vorhandenseins von eventuellen Todzonen im Behälter führen.
Wie erwähnt wird das durchströmende H2S im Gärgas im Vorbeiströmen an dem Kupfer im Innern des Behälters gebunden. Dies führt dazu, dass das Kupfer nach und nach verbraucht wird. Um deshalb ein Nachfüllen zu erleichtern, kann der Behälter mit einem Deckel zum Einfüllen und Austauschen des eingefüllten Kupfers, z.B. mit einem Schwenkdeckel, versehen sein.
Die Filterungseffizienz kann zudem dadurch erhöht werden, dass beispielsweise im Bereich der Zuleitung in das Innere des Behälters eine Zerstäubungseinrichtung zum Zerstäuben des zu filtrierenden Fluids im Innern des Behälters vorgesehen ist. Die Zerstäubung soll zu einer gleichmäßigeren Verteilung des zu filtrierenden Fluids führen, das durch den Behälter von der Zuleitung zur Ableitung fließt, so dass die Wechselwirkungsbereiche zwischen dem Kupfer und dem gleichmäßig verteilten zu filtrierenden Fluid vergrößert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung eine Durchflussregelungseinrichtung zum Einstellen der Durchflussrate des zu filtrierenden Fluids in der Zuleitung und/oder des filtrierten Fluids in der Ableitung. Somit kann z.B. sowohl in der Zu- als auch in der Ableitung ein regelbares Ventil vorgesehen sein, um die Geschwindigkeit und die Menge des in den Behälter unter Druck eingeleiteten Gases bzw. des aus diesem herausgeleiteten Gases zu regeln. Dies ermöglicht, dass die Prozessparameter, wie die durchschnittliche Aufenthaltsdauer des Gases und des in Wechselwirkungsrate mit dem Kupfer in dem Behälter zur Erzielung einer gewünschten Entschwefelungseffizienz optimiert eingestellt werden kann.
Weiterhin kann Wasser in dem geschlossen Behälter eingefüllt sein und/oder eine Zuleitung zum Einfüllen von Wasser in den Behälter vorgesehen sein. Die Entschwefelungseffizienz kann in diesem Fall durch das Auswaschen der wasserlöslichen Verunreinigungen wie der Schwefelverbindungen noch weiter erhöht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die in der einzigen Figur schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt ist, näher erläutert und beschrieben werden.
Die insgesamt mit 1 bezeichnete Filtervorrichtung umfasst dabei einen schematisch in einem Längsachsenquerschnitt dargestellten zylinderförmigen Behälter 2. In der in der Figur dargestellten Betriebsposition ist dieser Behälter oben und unten jeweils mit einem Deckel 3, 4 in der Form eines Zylinderabschnittes nach außen hin dicht verschlossen. Die beiden Deckel 3 und 4 können jeweils durch ein Schwenken um die Drehachsen 5 bzw. aus der in der Figur dargestellten geschlossenen Betriebsposition in Richtung der Pfeile D1 bzw. D2 geöffnet werden. An der Unterseite des Behälters 2 führt ein Zuleitungsrohr 7 im Bereich des unteren Deckels 4 in das Innere des Behälters 2. Entsprechend ist an der Oberseite des Behälters 2 im Bereich des Deckels 3 ein Ableitungsrohr 8 angebracht, das aus dem Innern des Behälters 2 herausführt. Es sei angemerkt, dass die gestrichelten Linien zur Kennzeichnung des Unterschiedes zwischen dem zylinderförmigen mittleren Behältergehäuses 2 und der Deckel 3, 4 lediglich die äußeren Umgrenzungslinien andeuten. Der freie Durchgang im Innern des Behälters 2 vom Innenbereich des Deckels zum Behälter 2 bzw. vom Behälter 2 zum Deckel 3 ist somit nicht versperrt.
Obwohl vorstehend der Fall der Verwendung einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zum Entschwefeln von Gärgasen beschrieben wurde, kann der Filter auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden. Er kann z.B. zur Entschwefelung von Biogasen, normalen gasförmigen Brennstoffen, flüssigen Brennstoffen wie Benzin, Diesel, Heizöl, von Rauchgasen, flüssigen Lebensmitteln oder im Allgemeinen von flüssigen Genusmitteln verwendet werden.
Außerdem sind in dem Zuleitungsrohr 7 beziehungsweise dem Ableitungsrohr 8 jeweils ein regelbares Durchflussventil 9 bzw. 10 eingebracht, um den freidurchströmbaren Querschnitt in diesem Bereich der Rohrleitung kontinuierlich einstellen zu können. Weiterhin ist im Bereich der Zuleitung 7 in dem Behälter 2 an der Unterseite des Deckels 4 eine schematisch dargestellte Zerstäubungseinrichtung 11 vorgesehen, um das durch die Zuleitung 7 in das Innere des Behälters 2 zugeleitete Fluid zu zerstäuben.
Eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung ist nun insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Behälters, der somit den zylinderförmigen Bereich 2 und den Bereich der Deckel 3 und 4 im geschlossenen Zustand umfasst mit Kupfer gefüllt ist. Im dargestellten Fall ist Kupferwolle 12 in den Innenraum eingefüllt. Kupferwolle wird deshalb genommen, da sie einen relativ großen Oberflächenanteil aufgrund der wollfadenartigen Ausgestaltung des Kupfers hat, was die Entschwefelungseffizienz vergrößert. Alternativ könnte auch, wie vorstehend erwähnt, ein Kupferpulver bzw. Strichgranulat verwendet werden, das einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,1 bis 3 mm, insbesondere von 1 bis 2 mm hat. Zur Erhöhung der Wechselwirkungswahrscheinlichkeit des Kupfers mit dem durchströmenden zu filtrierenden Fluid ist die Kupferwolle 12 im Behälterinneren möglichst gleichmäßig über das gesamte Volumen verteilt.
Diese Filtervorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann nun wie folgt verwendet werden. In dem Fall, in dem die Filtervorrichtung 1 bei der Bierherstellung verwendet wird, kann die Zuleitung 7 beispielsweise unmittelbar mit einem Gärtank verbunden sein und die Ableitung 8 mit einem separaten externen Auffangbehälter für CO2. Mittels der Einstellung durch die Ventile 9 bzw. 10 wird das im Gärbehälter erzeugte Kohlendioxid nun eventuell unter Druckeinwirkung durch die Zuleitung 7 in das Innere des Behälters 2, der sich in dem in der Figur gestellten geschlossenen Zustand mit geschlossenen Deckeln befindet, eingeleitet. Dabei durchläuft das Gärgas die Zerstäubungseinrichtung 11, die das Gas gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Innenraums des Behälters 2 verteilt. Das Gärgas durchströmt nun diesen Innenraum vom Bereich der Zuleitung 7 bis es in den Bereich der Ableitung 8 gelangt. Dabei verbinden sich die schwefelhaltigen Substanzen, z.B. das H2S Gas mit dem Kupfer, so dass sie aus dem zu filtrierenden Gärgas ausgeschieden werden. Durch Regelung der Ventile 9 und 10 kann die Verweildauer bzw. die Durchströmungsrate des Gases in dem Innenraum des Behälters 2 dabei so eingestellt werden, dass die schwefelhaltigen Subtanzen weitgehend vollständig aus dem Gärgas entfernt werden. Durch die Ableitung 8 und über das Ventil 10 wird das von den Schwefelverbindungen gereinigte Gärgas anschließend in einen nichtdargestellten Auffangbehälter geleitet, um anschließend z.B. zur Aufcarbonisierung verwendet zu werden. Die Verwendung von Kupfer ermöglicht zudem, dass neben Schwefelwasserstoff
noch weitere Verbindungen aus dem Gärgas wie z.B. Mercaptane usw. entfernt werden können.
Durch die Verbindung des Kupfers mit den schwefelhaltigen Substanzen wird dieses nach und nach verbraucht. Wenn somit die Bindungseffizienz der einfüllten Kupferwolle 12 allmählich geringer wird, kann diese leicht ausgetauscht werden, indem der Deckel 4 um die Achse 6 in Richtung D2 weggeschwenkt wird, die eingefüllte Wolle entnommen und der Deckel 4 wiederum die in der Figur dargestellte Schließstellung verschlossen wird. Anschließend kann der obere Deckel 3 um die Achs 5 in Richtung D1 geöffnet und von oben neue Kupferwolle eingegeben werden.
Somit ermöglicht eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung ein einfaches Entschwefeln z.B. von Gärgasen, ohne dass die Gefahr einer Verkeimung besteht.
Obwohl nichtdargestellt, kann zur Erhöhung der Entschwefelungseffizienz auch weiterhin vor der Durchführung der Filterung Wasser eingelassen werden, um zusätzlich durch Auswaschen das Entfernen von Schwefelverbindungen zu erhöhen.
Claims (7)
1. Filtervorrichtung (1) zum Ausfiltern von schwefelhaltigen Verbindungen aus einem Fluid wie einem Gärgas bei der Bierherstellung oder dergl., mit einem nach außen hin geschlossenen Behälter (2, 3, 4) mit eingefülltem kupferhaltigem Filterhilfsmittel (12) und einer Zuleitung (7) zum Zuleiten des zu filtrierenden Fluids in den Behälter (2, 3, 4) hinein und einer Ableitung (8) zum Ableiten des filtrierten Fluids aus dem Behälter (2, 3, 4) heraus.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Filterhilfsmittel Kupfer (12) in Form von Kupferwolle und/oder Kupferpulver und/oder Kupfergranulat in den Behälter (2, 3, 4) eingefüllt ist.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupfer (12) einen durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,1 mm bis 3 mm, insbesondere von 1 mm bis 2 mm hat.
4. Filtervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2, 3, 4) einen Deckel zum Einfüllen und Austauschen des eingefüllten Kupfers umfasst.
5. Filtervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Zerstäubungseinrichtung (11) zum Zerstäuben des zu filtrierenden Fluids im Inneren des Behälters (2, 3, 4).
6. Filtervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Durchflussreglungseinrichtung (9, 10) zum Einstellen der Durchflussrate des zu filtrierenden Fluids in der Zuleitung (7) und/oder des filtrierten Fluids in der Ableitung (8).
7. Filtervorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in dem geschlossenen Behälter (2, 3, 4) eingefüllt ist und/oder eine Zuleitung zum Einfüllen von Wasser in den Behälter (2, 3, 4) vorgesehen ist.
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| DE (1) | DE20012867U1 (de) |
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| WO2002007863A1 (de) | 2002-01-31 |
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