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Partikel sauber abscheiden

Wahl des Filtermediums ist entscheidend
Partikel sauber abscheiden

Das Gebiet der Luftfiltration ist sehr breit gefächert. Für die Abscheidung fester Partikel können Oberflächenfilter oder Tiefenfilter eingesetzt werden. Sowohl für Oberflächen- als auch für Tiefenfilter existieren eine Reihe von Richtlinien, Normen und Prüfempfehlungen. In jedem Fall sind die anwendungsspezifischen Randbedingungen als Grundlage für eine System- und Filtermedienauswahl zu berücksichtigen.

Autor Manfred Sauer-Kunze Direktor, GEA Air Treatment

Die Auswahl eines geeigneten Luftfilters setzt die Klärung bzw. Kenntnis der Einsatzbedingungen und der Anforderungen voraus. Die Auswahl richtet sich auch nach der Frage, ob die disperse Phase als Wertstoff oder als Verunreinigung zu betrachten ist. Insbesondere die Punkte
  • anwendungsspezifische Anforderungen
  • Regelwerke, Vorschriften und Richtlinien
  • Prozess- und Umgebungsbedingungen
  • Filterkenndaten
bilden ein Lastenheft bzw. Anforderungsprofil als Basis für die Auswahl und Bewertung möglicher Filtersysteme. Meist ist dabei aufgrund gegenläufiger Anforderungen ein Kompromiss einzugehen. So ist ein hoher Abscheidegrad typischerweise verbunden mit einer hohen Druckdifferenz und einer relativ geringen Standzeit.
Eine der wichtigsten Filtermediengruppen für filternde Abscheider sind die Vliesstoffe, die sich aufgrund ihrer Variationsmöglichkeiten und wirtschaftlichen Herstellung an nahezu alle Filtrationsaufgaben anpassen lassen. Die Kenntnis der Haupteinflussgrößen wie Temperatur, Luftmenge und pyhsikalisch/chemische Zusammensetzung führt bereits zur Vorauswahl eines geeigneten Filtersystems. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Reingaskonzentration bzw. an den Abscheidegrad des Systems wesentlich mitentscheidend. Die Frage, ob Abreinigungs- oder Speicherfilter eingesetzt werden sollten, kann bereits über die Partikelmassenkonzentration in Form einer groben Einteilung erfolgen..
Bei Konzentrationen >5 mg/m³ empfiehlt sich der Einsatz von Abreinigungsfiltern (Entstaubern – Oberflächenfiltern). Diese zeichnen sich durch eine Abscheidung an der Filtermedienoberfläche aus und ermöglichen somit ein Regenerieren im Prozess. Die eigentliche Filterwirkung entsteht meist erst durch den sich aufbauenden Staubkuchen. Entscheidend ist hierbei die Reduzierung der Partikelmasse auf einen vorgegebenen Grenzwert (bei Abluft gemäß TA-Luft, bei Umluft gemäß MAK/TRGS bzw. bei Prozessluft durch nachgeschaltete Komponenten oder Prozesse vorgegebener, maximal zulässiger Wert). Durch das Nachschalten eines Polizeifilters können einerseits sehr kleine Reingaskonzentrationen sowie die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems garantiert werden.
Bei Konzentrationen <0,5 mg/m³ ist grundsätzlich der Einsatz von Tiefenfiltern angezeigt. Diese arbeiten meist als mehrstufig aufgebaute, nicht regenerierbare Speicherfilter, die nach Sättigung entsorgt werden müssen. Die Filtration erfolgt im dreidimensionalen Faserlabyrinth hochporöser Medien. Unterschieden werden Grob- und Feinstaubfilter (Partikelgrößenbereich >5 µm und >0,3 µm) zur Kontrolle der Partikelmassenkonzentration sowie Schwebstofffilter (Partikelgrößenbereich <1 µm), die zur Kontrolle der Partikelanzahlkonzentration eingesetzt werden. Im Übergangsbereich zwischen Oberflächen und Tiefenfiltration können prozess- und standortabhängig sowohl abreinigbare als auch speicherende Systeme zum Einsatz kommen.
Oberflächenfilter im Überblick
Die wichtigsten Bauformen von Oberflächenfiltern sind Schlauch- und Kompaktfilter. Bei Schlauchfiltern dominieren Nadelvliesstoffe mit zusätzlicher Ausrüstung (antistatisch, leitfähig, …). Die Anströmgeschwindigkeiten liegen meist unter 3 cm/s (108 m³/m²h). Entscheidend für die Wirksamkeit der Abscheider ist, dass diese einen hohen Anfangsabscheidegrad erreichen und in kurzer Zeit einen Staubkuchen aufbauen. Nur eine ausgeprägt Oberflächenfiltration ermöglicht auch bei klebrigen Stäuben eine effektive Abreinigung. Häufig wird diese nur durch Oberflächenveredelung oder Vorbestaubung erreicht. Eine Oberflächenveredelung kann durch thermisches Glätten (Kalandrieren), chemische Behandlung oder eine Membranbeschichtung erfolgen.
Beispiele sind der GEA-Delbag-Schlauchkassettenfilter oder der GEA-Deichmann-Schlauch-Jetfilter. Der Schlauchkassettenfilter ist ein über Druckstoßabreinigung arbeitender, selbstreinigender Oberflächenfilter in raumsparender Modulbauweise. Der Filter ist in unterschiedlichen Bauarten, Werkstoffen, in Atex-konformer und druckentlasteter Ausführung sowie mit anwendungsspezifisch wählbaren Filtermaterialien erhältlich. Kompakte Schlauchkassetten mit je 13 m² Filterfläche kommen zum Einsatz. Die Abreinigung erfolgt durch kurze intensive Druckstöße. Dieser Prozess wird über moderne Ansteuertechnik der Membranventile erreicht. Einsatzbreiche reichen von der Chemieindustrie bis zur Pharma- oder Lebensmittelbranche zur Abscheidung von nahezu allen trockenen Staubarten.
Die Schlauch-Jetfilter werden vollautomatisch durch Druckluftimpulse abgereinigt. Entstaubt werden Luftmengen von 20 000 bis 500 000 m³/h. Diese Filter eignen sich für alle Industriebereiche mit großem Staubanfall. Für den jeweiligen Anwendungsfall wird das optimale Filtermedium ausgewählt. Gasförmige Stoffe werden mithilfe von Additiven aus dem Abgas absorbiert und als Feststoff abgeschieden. Im Trichter oder Trog sammelt sich der abgereinigte Staub und wird dort ausgetragen. Der Ein- und Ausbau der Filterschläuche und Stützkörbe erfolgt von der Reingasseite. Die Filterschläuche sind durch Schnappringe in der Schlauchträgerplatte befestigt.
Bauformen von Tiefenfiltern
Neben Filtermatten sind Filterzellen, Taschenfilter, Kompaktfilter oder Panel-Filter (Mini- Pleat-Filter) wesentliche Bauformen von Tiefenfiltern. Bei Filtermatten und Taschenfiltern dominieren voluminöse Vliesstoffe, bei Kompakt- und Panelfiltern papierartige Nassvliese jeweils mit hoher Porosität. Im Vergleich zu den Oberflächenfiltern liegen die Anströmge-schwindigkeiten um ein Vielfaches höher, die Medien sind offenporiger und die Filterfläche wird oft durch V-förmige Anordnung und Plissieren um ein Vielfaches des Anströmquerschnittes vergrößert. Entscheidend für eine lange Standzeit ist der progressive Aufbau der Filtermedien.
Ein Beispiel eines zweistufigen Kanalluftfilters ist der GEA-Delbag-Kanalluftfilter MultiClean. Der Speicherfilter wird als Prozessluft- und Polizeifilter in der Industrie, insbesondere der Pharmazie und Chemie, eingesetzt. Das Gehäuse ist eine luft- und öldichte Schweißkonstruktion, für Betriebsdrücke von +1/-2 kPa, in verstärkter Ausführung für +20/-50 kPa oder druckstossfest bis zu einem Pred von 1,0 bar einsetzbar. Der MultiClean kann in der Bauform KLH mit bis zu vier verschiedenen Filterstufen bis zur Filterklasse H13 (nach EN 1822) ausgerüstet werden. Dazu steht eine große Auswahl an Grobstaubfiltern, Aerosolabscheidern, Feinstaub- und Schwebstofffiltern zur Verfügung.
Stand 250, Halle 5
prozesstechnik-online.de/cav1011404
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