[发明专利]从废气中去除烃的金属泡沫基过滤器系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从废气中去除烃的过滤器系统及方法。

背景技术

当例如处理作为溶剂的包含挥发性烃的油漆时(但不限于此)，会产生含烃废气。由于烃被认为是对人体有害产物中的一种，因此存在越来越严格的法定监管，从而使得过滤器系统被强制例如用于涂漆房间中以便从来自这种房间的废气中去除烃。

例如，存在通过活性炭过滤器进行过滤的可能性。然而，由于当过滤器的负载增加时沉积度会下降，因此这种活性炭过滤器必须进行定期地更换。

另一种可能性是使用热废气净化单元。在这种系统中，废气中的烃会发生二次燃烧。然而，热废气净化装置在能量和成本方面具有费用大的缺点。

发明内容

因此本发明的一个目标为提供用于从废气中去除烃的改进过滤器系统及方法。

此目标是通过根据权利要求1所述的过滤器系统以及根据权利要求9所述的方法来实现的。优选实施例在从属权利要求中给出。

根据本发明的实施例，用于从废气中去除烃的过滤器系统具有金属泡沫元件，其中金属泡沫包含作为合金组分的至少一种用作烃的氧化催化剂的元素。另外，存在设计用于加热金属泡沫元件的加热装置。

众所周知，金属泡沫为由金属材料制成的开孔或闭孔泡沫。在本发明的框架范围内优选使用开孔金属泡沫。由于多孔性，可获得大的表面积以用于与包含在废气中的烃进行相互作用。

加热装置用于加热金属泡沫元件以净化烃废气。以这种方式，金属泡沫元件被升至所得催化元素能够最佳地发挥作用的温度。

可存在调节器，其设计用于调节加热装置，使得金属泡沫元件保持在预置的参考温度T_S。通常具有温度传感器、控制元件、以及手动或自动输入参考温度的输入元件的这种调节器，对于控制工程领域中的技术人员而言是已知的，因而此处将不进行更详细的解释。这样可使金属泡沫元件恒定地保持在最佳工作温度下，而不必进行手动调节或监测。

就加热装置而言，可因而使用不同的合适加热装置。实例包括电阻加热系统或感应加热装置。就电阻加热而言，使用金属泡沫元件的电阻来进行加热。将电压施加至金属泡沫，由此产生的电流来加热该元件。就感应加热而言，众所周知，通过随时间变化的磁场在电导体中产生涡流，涡流的流动又会加热该电导体(在此情况下为金属泡沫)。在所述的加热可能性中未使用明火。

然而，根据替代方案，加热装置也可形成为燃烧器，该燃烧器产生明火来加热金属泡沫元件。与上文所述的可能性不同，这种加热类型不包括流过金属泡沫元件的电流。

不依赖于为加热装置选定的具体实施例，构成金属泡沫元件的金属的良好导热性确保该元件升温快速并且均匀，从而使得可在最小能量消耗的情况下进行加热。

由于用作催化剂的元素已包含在金属泡沫中作为合金元素，因此不必将涂层涂覆到金属泡沫上。然而，根据本发明的特定实施例，金属泡沫元件具有沸石涂层。沸石能够阻留大于其孔径的所有分子。因此，它们执行所述实施例中使用的机械筛选功能。

所述实施例在两个阶段中进行使用：在第一阶段中，金属泡沫元件未进行加热。在此第一阶段中，沸石涂层吸收烃并且存储它们。因而在此阶段发生机械筛选。当沸石涂层的吸收能力耗尽并且因而没有或极少量的烃可被进一步地机械筛出时，将金属泡沫元件以及其上涂覆的沸石涂层在第二阶段中进行加热。在此第二阶段中，包含在合金内的催化剂的催化效应被激活，从而使得烃在金属泡沫系统的金属泡沫内得到进一步地催化氧化。

在此实施例中，过滤器系统的热再生需要相对少的能量消耗，因为由于烃的存储和烃在放热点燃(通过催化剂)之后以自持方式进行的燃烧，存在相对大量的能量。

沸石层被涂覆到泡沫的孔网上并且可通过它们的绝对质量而适用于相应的用途。沸石层的厚度d优选在大约10μm和大约500μm之间。在第一机械过滤阶段中，此厚度足以可靠地阻留挥发性烃。

另外，就具有沸石涂层的金属泡沫系统而言，可存在测量装置以及微处理器，所述测量装置用于测定包含在沸石层中的烃的量，所述微处理器被设计用于在沸石层中可吸收的烃的最大量与通过测量装置测得的包含在沸石层中的烃的量之间形成差值并且当此差值小于预置的第一阈值S₁时来激活加热装置。

换句话讲，微处理器计算沸石层中仍然可用的烃吸收能力并且当此仍然可用的烃吸收能力降至预置的第一阈值S₁之下时激活加热装置。一旦加热装置已被激活并且加热时间已逝去，然后就会在金属泡沫中发生烃的进一步催化氧化，如上文所述。