Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein carbonfaserhaltiges Tropfenabscheidungsmaterial, ein Verfahren zur Herstellung dieses Materials und die Verwendung eines carbonfaserhaltigen Garns zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gasstrom.

Vorrichtungen zur Abtrennung von Flüssigkeitstropfen aus Gasströmen sind bekannt.

Die WO 2018/069812 A1 beschreibt einen Flüssigkeitsabscheider mit einem Gehäuse, das eine Trennkammer umgibt. In der Trennkammer strömt ein Flüssigkeitstropfen enthaltender Gasstrom tangential zu einer Gehäusewand, so dass Flüssigkeitstropfen an der Wand des Gehäuses abgeschieden werden können. Die Gehäusewand ist zweischichtig. Sie umfasst eine Auskleidung, an deren Außenseite ein Komposit angebracht oder gewunden ist. Es ist beschrieben, dass das Komposit in eine Harzmatrix eingebrachte Fasern, z.B. Glasfasern, Aramidfasern, Carbonfasern oder Basaltfasern umfassen kann. In dem Gehäuse kann unten ein T ropfenabscheider angeordnet sein, zur Aufnahme von T röpfchen, die nicht an der Ge häusewand abgeschieden wurden. Es ist beschrieben, dass der Tropfenabscheider z.B. ein offener Schaum, ein schwammartiges oder ein weiches Material sein kann.

In der Offenlegungsschrift DE 198 58 367 A1 sind Füllkörper und Einbauten zum Stoff- oder Wärmeaustausch, sowie zum Mischen und Trennen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien beschrieben. Darin wird eine schwere Phase (Flüssigkeit) von nebeneinander auf einer Querschnittsebene angeordneten Ablaufstellen in drei oder mehreren seitlichen Rich tungen zu Sammelstellen der darunter befindlichen Querschnittsebene geleitet und mit von benachbarten oberen Ablaufstellen kommender Flüssigkeit vereinigt und miteinander ge mischt. Die Querschnittsebenen können über Drähte oder Fäden verbunden sein. Es ist auch beschrieben, dass die Drähte oder Fäden aus verschiedenen Materialien, (genannt sind neben vielen anderen Materialien auch Kohlefasern) hergestellt sein können. Die Vor richtung soll auch als Demister zum Abscheiden von Flüssigkeitstropfen wirken können.

DE 1 1 2013 004 287 T5 betrifft Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider mit einem Trägheitskol lektor, der eine scharfe Richtungsänderung der Gas-Flüssigkeit-Strahlen bewirkt, wodurch eine Trennung von flüssigen Teilchen aus dem Gas-Flüssigkeit-Strom bewirkt wird. Der Trägheitskollektor umfasst ein poröses Sammelsubstrat. Es ist beschrieben, dass das po röse Sammelsubstrat Fasern umfassen kann, die so behandelt sind, dass Sie oleophob sind und einer Verklebung durch Öl wiederstehen. Genannt werden unter anderem auch Kohlefa sermedien mit einer oleophoben Beschichtung. Als oleophobe Beschichtungen sind ge nannt: Fluorkohlenstoffharz, Silikonharz, bestimmte Polysiloxan-Tenside.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material bereitzustellen, mit des sen Hilfe sich Flüssigkeit auch aus hochkorrosiven Gasströmen mit minimalem Energieauf wand abscheiden lässt, auch ohne eine Richtungsänderung des Gasstromes erzwingen zu müssen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein carbonfaserhaltiges Tropfenabscheidungsmaterial um fassend ein textiles Flächengebilde, wobei das textile Flächengebilde ein carbonfaserhal tiges Garn und Fluiddurchtrittsbereiche zur Durchströmung des textilen Flächengebildes von der Vorderseite zur Rückseite des textilen Flächengebildes, aufweist.

Die Fluiddurchtrittsbereiche sind definiert durch Abschnitte carbonfaserhaltigen Garns, die innerhalb des textilen Flächengebildes verlaufen. Die Fluiddurchtrittsbereiche sind von die sen Abschnitten umgeben. Durch die so definierten Fluiddurchtrittsbereiche hindurch ist das textile Flächengebilde von dessen Vorderseite zu dessen Rückseite durchströmbar. Vor zugsweise weist das textile Flächengebilde regelmäßig und beabstandet angeordnete gleichförmige Fluiddurchtrittsbereiche auf. Regelmäßig und beabstandet angeordnete gleichförmige Fluiddurchtrittsbereiche werden z.B. definiert durch benachbarte Maschen, insbesondere wenn das textile Flächengebilde ein Gestrick ist oder durch umgebende, sich (z.B. orthogonal) kreuzende Abschnitte carbonfaserhaltigen Garns, insbesondere wenn das textile Flächengebilde ein Gelege oder ein Gewebe ist. Vliese weisen keine regelmäßig und beabstandet angeordneten gleichförmigen Fluiddurchtrittsbereiche auf.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße carbonfaserhaltige Tropfenabscheidungs material eine Stützkomponente. Es wurde gefunden, dass die Stützkomponente eine dimen sionsstabile, offene/poröse Struktur des Tropfenabscheidungsmaterials begünstigt. Die Stützkomponente ist nicht zwingend erforderlich, wenn die Dicke des carbonfaserhaltigen Garns und die Beschaffenheit des textilen Flächengebildes für eine ausreichende Stabilität sorgen. Jedoch ermöglicht die Stützkomponente eine freie Wahl des carbonfaserhaltigen Garns, unabhängig von den mechanischen Anforderungen, die der durchströmende Gasstrom an das textile Flächengebilde stellt. Bei ausreichender Stützung können Gas ströme mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten durch das textile Flächengebilde geführt werden, auch wenn die textilen Flächengebilde unter Verwendung sehr dünner und folglich flexiblerer Garne gebildet sind und das textile Flächengebilde einen großen gasdurchström- ten Querschnitt überspannt.

Hinsichtlich der Wahl der Stützkomponente bestehen keine Beschränkungen, sofern sie die mit der jeweiligen Tropfenabscheidungsanwendung einhergehenden Anforderungen an die Stützfunktion und Stabilität in den Anwendungsbedingungen (Temperatur, umgebende Me dien) erfüllt. Eine ausgeprägtere Stützfunktion kann erforderlich sein, wenn eine Tropfenab scheidung mit einem textilen Flächengebilde bewirkt werden soll, das aus dünnem und fle xiblem carbonfaserhaltigem Garn gebildet ist und zugleich einen großen Querschnitt eines schnell strömenden Gasstroms überspannen soll. Hingegen kann eine weitaus geringere oder keine Stützfunktion ausreichen, wenn eine Tropfenabscheidung mit einem textilen Flächengebilde bewirkt werden soll, das aus dickem, eher unflexiblem carbonfaserhaltigem Garn gebildet ist und zugleich durch das textile Flächengebilde ein kleiner Querschnitt eines langsam strömenden Gasstroms überspannt werden soll. Der Fachmann wählt die Stütz komponente unter Mitberücksichtigung dieser prozesstechnisch zu erfüllenden Rahmenbe dingungen aus. Die Stützkomponente kann z.B. ausgewählt sein unter

einem in das textile Flächengebilde eingearbeiteten Stützfilament,

carbonfaserverbindenden Brücken,

einem das textile Flächengebilde mindestens teilweise umgreifenden Korb, und einer im Schichtverbund mit dem textilen Flächengebilde vorliegenden Kaschierung, z.B. einem CFC-Gitter. CFC steht für carbonfaserverstärkten Kohlenstoff.

Das eingearbeitete Stützfilament bietet eine noch höhere Dimensionsstabilität, als eine stabile, offene 3D Struktur des textilen Flächengebildes. Dies gilt insbesondere, wenn das in das textile Flächengebilde eingearbeitete Stützfilament parallel zum carbonfaserhaltigen Garn verläuft, wie es z.B. durch Co-Stricken von carbonfaserhaltigem Garn und Stützfila ment erreicht werden kann. Das Stützfilament kann ein Thermoplastmonofilament umfassen oder, besonders bevorzugt, ein Thermoplastmonofilament sein. Das Thermoplastmono filament kann ein Polyalkylenmonofilament, vorzugsweise ein Polypropylenmonofilament, oder ein Fluorpolymermonofilament, vorzugsweise ein Polytetrafluorethylenmonofilament, sein. Fluorpolymermonofilamente bewirken eine hohe Korrosionsbeständigkeit und können auch bei hohen Einsatztemperaturen verwendet werden.

Die carbonfaserverbindenden Brücken fixieren sich kreuzende Garnstrangbereiche und wirken somit einem Verrutschen der Garnstrangbereiche entgegen. Es wurde gefunden, dass auch dies die Dimensionsstabilität steigert. Zur Fixierung und Erhalt der Stabilität des textilen Flächengebildes im Gasstrom sind die Brücken sinnvoll und ausreichend. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die Brücken Carbonfasern unterschiedlicher, sich kreuzender Garn strangbereiche angehören. Die Brücken können auch Carbonfasern verbinden, die innerhalb desselben Garnstrangs (im Wesentlichen parallel zueinander) in dieselbe Richtung verlau fen. In einem Gestrick versteifen derartige, innerhalb desselben Garnstrangs vorliegende Brücken den maschenförmigen Verlauf des Garns, ohne ein Verrutschen sich kreuzender Garnstrangbereiche zu verhindern.

Die carbonfaserverbindenden Brücken können aus einem Kohlenstoffmaterial gebildet sein. Das Wort Brücke stellt keine Anforderung an die geometrische Form der physischen Verbin dung, die durch die carbonfaserverbindenden Brücken geschaffen ist. Eine Brücke kann z.B. durch ein erstarrtes und ggf. carbonisiertes Harztröpfchen gebildet sein, das zwei Carbon fasern physisch verbindet. Als„Kohlenstoffmaterial“ ist ein Material bezeichnet, das einen Massenanteil an Kohlenstoff von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% aufweist. Die Brücken können vorzugsweise gebildet werden durch Tauchen des unstabilisierten textilen Flächengebildes in ein flüssiges Medium, z.B. ein Kunstharz, das einen Bestandteil mit signifikanter Kohlenstoffausbeute enthält, z.B. Phenolharz, und an schließende Carbonisierung des aus dem flüssigen Medium herausgenommenen textilen Flächengebildes. Das Aufbringen des flüssigen Mediums kann alternativ durch aufsprühen erfolgen. Durch die Carbonisierung wird erreicht, dass auch die carbonfaserverbindenden Brücken aus einem inerten Kohlenstoffmaterial bestehen. Dadurch wird für die Tropfen abscheidung - etwa im Vergleich zur Verwendung von Thermoplastmonofilamenten - eine noch höhere Einsatztemperatur möglich. Im Vergleich zum Thermoplastmonofilament wird außerdem die gewünschte Stabilisierungsfunktion bei gleichzeitig besonders geringem Druckabfall erreicht. Die carbonfaserverbindenden Brücken nehmen sehr wenig Raum ein und steigern den Druckabfall deshalb erwünschtermaßen nur sehr geringfügig. Außerdem ist die spezifische Oberfläche und die Abscheideleistung insgesamt tendenziell höher, als bei Ausführungsformen mit Monofilament, denn das Monofilament hat häufig einen relativ großen Durchmesser und weist eine dementsprechend geringe spezifische Oberfläche auf.

Der das textile Flächengebilde mindestens teilweise umgreifende Korb stützt das textile Flächengebilde von außen. Er schützt zudem vor einer Verschiebung von Bereichen des textilen Flächengebildes auch bei großen Kräften, wie sie bei hohen Strömungsgeschwindig keiten des durchströmenden Gases und bei der Verwendung engmaschiger textiler Flächen gebilde (mit dementsprechend hohen Druckverlusten) auftreten können. Ähnliche Effekte bewirkt auch die im Schichtverbund mit dem textilen Flächengebilde vorliegende Kaschie rung, z.B. das CFC-Gitter. Kaschierung und Korb können auch vor Beschädigung des Textils durch vom Gasstrom mitgerissene Festkörperpartikel schützen.

Erfindungsgemäß lassen sich die Stützkomponenten beliebig kombinieren. Die Angabe, dass das erfindungsgemäße carbonfaserhaltige Tropfenabscheidungsmaterial eine Stütz komponente umfassen kann, schließt eine oder mehrere weitere, zusätzlich umfasste Stütz komponenten nicht aus.

Vorzugsweise umfasst die Stützkomponente, z.B. das Stützfilament, ein Metall, ein Polymer, z.B. ein Thermoplast, ein polymerbeschichtetes Metall oder ein Kohlenstoffmaterial. Die Nut zung von Metall oder Thermoplast ermöglichen eine Formgebung, wodurch das erfindungs gemäße carbonfaserhaltige Tropfenabscheidungsmaterial oder der hieraus erfindungs gemäß gebildete Tropfenabscheidungseinsatz insbesondere hinsichtlich des Druckverlustes weiter optimiert werden kann. Dem Fachmann ist bekannt, wie sich Metalle und Thermo plaste in die gewünschte Form bringen lassen.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Metall- und/oder Polymerstützkomponente, z.B. das Metall- und/oder Polymerstützfilament, punktverschweißt ist. Punktschweißen des Metall- und/oder Thermoplaststützfilaments führt zu einer weiteren Stabilisierung des textilen Flächengebildes und wirkt dabei einem Auseinanderrutschen eines geformten, z.B. ge wickelten, Tropfenabscheidematerials besonders effizient entgegen.

Das carbonfaserhaltige Garn kann z.B. ein Carbonfasergarn oder ein Hybridgarn sein. Derartiger Garne sind beschrieben in EP 2160072 B1 und EP 0274970 B1.

Im Hybridgarn sind neben Carbonfasern auch andere Fasern enthalten, z.B. Metallfasern, Polymerfasern, Basaltfasern oder Glasfasern.

Als Stützkomponente des textilen Flächengebildes können beim Hybridgarn aufgefasst wer den:

mit zum Garn verarbeitete, andere Fasern, die eine Stützfunktion übernehmen kön nen; oder

eine zusätzlich zu diesen anderen Fasern vorliegende Stützkomponente, wie das oben genannte Stützfilament, die oben genannten carbonfaserverbindenden Brücken, der oben genannte, das textile Flächengebilde mindestens teilweise um greifende Korb, oder die oben genannte, im Schichtverbund mit dem textilen Flächengebilde vorliegenden Kaschierung, z.B. das CFC-Gitter.

Der Carbonfaseranteil des Garns kann z.B. mindestens 10 Gew.-% betragen. Im Allge meinen sind höhere Carbonfaseranteile, von mindestens 20 Gew.-%, insbesondere min destens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-% erfindungsgemäß vorteil haft. Es wurde gefunden, dass höhere Carbonfaseranteile eine verbesserte Abscheidung auch bei geringem Druckverlust begünstigen. Vermutlich ist dies darauf zurückzuführen, dass die Carbonfasern insbesondere wegen deren geringer Durchmesser der Carbonfasern eine große Oberfläche haben und dadurch die Abscheidung von Tröpfchen begünstigen. Entscheidend beitragen dürfte hierzu auch das bessere Benetzungsverhalten von Carbonfa sern im Vergleich zu Glasfasern. Außerdem sind die Carbonfasern korrosionsbeständiger als die heute eingesetzten Glasfasern.

Der Durchmesser der Carbonfasern des carbonfaserhaltigen Garns beträgt vorzugsweise 2 bis 30 pm, besonders bevorzugt 3 bis 15 pm, z.B. 5 bis 10 pm.

Wenn im Hybridgarn neben Carbonfasern Kunstfasern vorliegen, stabilisieren die Carbon fasern den Kunststoff der Kunstfasern oberhalb von dessen Erweichungstemperatur. Dies stabilisiert die Struktur des textilen Flächengebildes auch oberhalb der Erweichungstem peratur des Kunststoffs, so dass ein Einsatz des Kunststoffs auch oberhalb dessen Er weichungstemperatur möglich wird.

Das carbonfaserhaltige Garn ist ein langes, dünnes, Carbonfasern enthaltendes Gebilde.

Die mittlere Zahl der Fasern im Garnquerschnitt kann 10 bis 100.000, insbesondere 20 bis 50.000, vorzugsweise 40 bis 25.000, besonders bevorzugt 100 bis 10.000, z.B. 200 bis 5.000 betragen. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das carbonfaserhaltige Garn ein verzwirntes carbonfaserhaltiges Garn. Das verzwirnte carbonfaserhaltige Garn um fasst mehrere zusammengedrehte Teilstränge. Dem Fachmann ist bekannt, dass das Zwir nen auf lange bekannten Zwirnmaschinen durchgeführt werden kann.

Die Herstellung von Garnen und von textilen Flächengebilden ist dem Fachmann bekannt. Sie ist z.B. ausführlich beschrieben in dem vom Fonds der Chemischen Industrie im Ver band der Chemischen Industrie e. V., in Kooperation mit TEGEWA e. V. herausgegebenen Textheft zur Informationsserie Textilchemie (Erstauflage: Januar 2007); Autoren: Dipl. -Ing. Anka Bode, Dr. Peter Hardt, Dipl. -Ing. Michael Pöhlig, Dr. Wilhelm Rauch, Dr. Volker Schröder, Prof. Dr. Michael W. Tausch, Dipl. -Ing. Wolfgang Tiedemann, Dipl. -Ing. Michaele Uppenkamp, Dr. Annette Vielfort.

Das carbonfaserhaltige Garn kann ein streckgerissenes Carbonfasergarn sein, das in EP 2160072 B1 beschrieben ist. Es kann z.B. nach dem in EP 0274970 B1 beschriebenen Ver fahren hergestellt sein. Der Fachmann versteht angesichts der vorliegenden Erfindung, dass sich über die mittlere Faserlänge der streckgerissenen Fasern des Garns (Stapellänge) leicht beeinflussen lässt, in welchem Umfang Carbonfaserenden vom Garn abstehen und in die Fluiddurchtrittsbereiche hineinragen können. Der Fachmann kann die mittlere Faser länge als einen Parameter heranziehen, um das erfindungsgemäße Tropfenabscheidungs material anwendungsspezifisch zu optimieren. Für vielerlei Anwendungen und insbeson dere, wenn die Fluiddurchtrittsbereiche relativ kleinflächig sind, genügt die Tropfenabschei dung auch wenn quasi keine„freien“ Carbonfaserenden in die Fluiddurchtrittsbereich hinein ragen. Erfindungsgemäß muss das Garn also kein streckgerissenes Garn sein.

Das carbonfaserhaltige Garn kann z.B. erhältlich sein,

A) durch ein Verfahren, bei dem ein Garn aus Carbonfasern hergestellt wird, oder

B) durch ein Verfahren, bei dem ein Garn aus Vorläuferfasern, z.B. aus oxidierten Polylacrylnitrilfasern, carbonisiert wird.

Das carbonfaserhaltige Garn des textilen Flächengebildes kann aus unterschiedlichsten carbonisierbaren Fasern gebildet sein, unter anderem aus Cellulosefasern, aus cellulose basierten Fasern wie z.B. Celluloseacetatfasern oder Viskosefasern, aus Polyacrylnitril fasern, aus oxidierten Polyacrylnitrilfasern, Phenolharzfasern, aus Polyimidfasern, aus Pech fasern, aus Wollfasern oder aus Mischungen davon. Vorzugsweise sind sie gebildet aus Polyacrylnitrilfasern, Viskosefasern und/oder pechbasierte Fasern.

Je nach Faserzusammensetzung kann eine Stabilisierung des textilen Flächengebildes erforderlich sein, bevor es der Pyrolyse unterworfen wird. Bei Polyacrylnitrilfasern erfolgt die Stabilisierung im Allgemeinen bei 200 bis 300 °C an Luft. Die Polyacrylnitrilfasern werden dann zu oxidierten Polyacrylnitrilfasern umgesetzt.

Bei der Herstellung des Garns aus Carbonfasern kann ein Carbonfaserbündel einer Zug spannung ausgesetzt werden, bis die Fasern reißen, um ein Bündel streckgerissener Car bonfasern zu erhalten.

Das Verfahren, bei dem ein Garn aus oxidierten Polylacrylnitrilfasern carbonisiert wird, kann ein Bündel oxidierter Poylacrylnitrilfasern einer Zugspannung ausgesetzt werden, bis die Fasern reißen, um ein Bündel streckgerissener oxidierter Polylacrylnitrilfasern zu erhalten und die streckgerissenen oxidierten Polylacrylnitrilfasern carbonisiert werden. Vorzugsweise werden ein oder mehrere Bündel streckgerissener oxidierte Polyacrylnitrilfasern zunächst zu einem verzwirnten Garn verarbeitet und erst die im Garn vorliegenden, streckgerissenen oxi dierten Polyacrylnitrilfasern werden dann carbonisiert.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verläuft das carbonfaserhaltige Garn in Form von Maschen. Von den„Biegungen“ der Maschen stehen Carbonfaserab schnitte und/oder Carbonfaserenden in die vom maschenförmig verlaufenden Garn umgebe nen Fluiddurchtrittsbereiche ab. Es wird vermutet, dass die in diese Bereiche hineinragen den Carbonfaserabschnitte und/oder Carbonfaserenden eine Abscheidung von Flüssig keitströpfchen begünstigen, da die Diffusionswege für die Tröpfchen kurz sind, gleichzeitigt aber wegen den - durch die Maschen - vorgegebenen, großen Fluiddurchtrittsbereichen ein niedriger Druckabfall gewährleistet werden kann. Das textile Flächengebilde kann dann z.B. ein aus dem carbonfaserhaltigen Garn gebildetes Gestrick sein.

In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung kann das textile Flächengebilde jedoch auch ein Gewebe, oder ein Vliesstoff sein.

Die Erfindung betrifft auch einen Tropfenabscheidungseinsatz für einen Tropfenabscheider, aufweisend mehrere Lagen des erfindungsgemäßen carbonfaserhaltigen Tropfenabschei dungsmaterials. Die Lagen sind vorzugsweise gestapelt, so dass ein Gasstrom die Lagen nacheinander durchströmt. Dies bewirkt eine hohe Abscheideleistung. Die Abscheide leistung kann überdies anwendungsspezifisch besonders einfach angepasst werden durch die Zahl der Lagen, die Zahl der verarbeiteten Fasern im Tropfenabscheidungsmaterial (es wurden im Ausführungsbeispiel 1 vier Garne mit je 70 tex verwendet, denkbar sind aber auch eine (viel) höhere oder niedrigere Zahl an Garnen mit, z.B. je 100 tex oder 140 tex), durch die Größe der einzelnen Fluiddurchtrittsbereiche und den Anteil der Fluiddurchtritts bereiche an der Gesamtfläche der textilen Flächengebilde der unterschiedlichen Lagen.

Die Erfindung betrifft zudem einen Tropfenabscheider, aufweisend ein erfindungsgemäßes Tropfenabscheidungsmaterial oder einen erfindungsgemäßen Tropfenabscheidungseinsatz. Vorzugsweise weist der Tropfenabscheider eine Anströmzone und eine Abströmzone auf, die so angeordnet sind, dass ein Gasstrom, aus dem Flüssigkeit abgeschieden werden soll, nur durch das Tropfenabscheidungsmaterial hindurch von der Anströmzone in die Ab- strömzone gelangen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen carbon faserhaltigen T ropfenabscheidungsmaterials,

wobei das carbonfaserhaltige Garn und das Stützfilament, gemeinsam zu dem tex tilen Flächengebilde verarbeitet, z.B. verstrickt, werden; oder

wobei das carbonfaserhaltige Garn zu einem textilen Flächenvorgebilde verarbeitet, z.B. verstrickt, wird und daraus durch Kontaktierung des Flächenvorgebildes mit einem flüs sigen Medium, das ein carbonisierbares Präkursormaterial enthält, das textile Flächenge bilde mit carbonfaserverbindenden Brücken hergestellt wird.„Carbonisierbares Präkursor material“ bedeutet, dass von dem Material bei Carbonisierung, d.h. bei Aufheizen von 0 bis 1000°C mit 10K/min unter N2-Atmosphäre ein Rückstand von mindestens 20 Gew.-% bleibt.

Einen weiteren Aspekt der Erfindung bildet die Verwendung eines carbonfaserhaltigen Garns (z.B. in Form des erfindungsgemäßen carbonfaserhaltigen Tropfenabscheidungs materials, des erfindungsgemäßen Tropfenabscheidungseinsatzes oder des Tropfenab scheiders) zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gasstrom. Die Abscheidung von Flüssigkeit aus dem Gasstrom kann z.B. umfassen,

die Abscheidung von Flüssigkeit aus einem hochkorrosiven Gasstrom, z.B. aus HF, HCl, HBr, H ₂ SO ₄ , oder H ₃ PO ₄ enthaltenden hochkorrosiven Gas strömen, in thermischen Trennprozessen,

die Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gasstrom bei Temperaturen von 100 °C oder mehr, oder

die Abscheidung von Flüssigkeit aus mit Säure belasteten organischen Gas phasen.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren und Ausführungsbeispiele veranschau licht, ohne darauf beschränkt zu sein.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes carbonfaserhaltiges Tropfenabscheidungs material. Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen carbonfaser haltigen T ropfenabscheidungsmaterials

Figur 3 zeigt einen Querschnitt einer Masche aus Figur 2

Im Foto der Figur 1 sind Maschen des gemäß Ausführungsbeispiel 1 aus einem Poly propylenmonofilament und 4 Carbonfasergarnen (je 70 tex) hergestellten Co-Gestricks gut zu erkennen. Sie definieren Fluiddurchtrittsbereiche zur Durchströmung des Co-Gestricks von der Vorderseite (dem Betrachter zugewandt) zur Rückseite (vom Betrachter abgewandt) des Co-Gestricks. Die Fluiddurchtrittsbereiche befinden sich zwischen umgebenden Ab schnitten der entlang der Polypropylenmonofilamente maschenförmig verlaufenden carbon faserhaltigen Garne. Einzelne Carbonfasern stehen aus dem Garn ab und ragen bis in die Fluiddurchtrittsbereiche hinein.

Der Ausschnitt der Figur 2 zeigt erfindungsgemäßes carbonfaserhaltiges Tropfenabschei dungsmaterial 1 umfassend ein textiles Flächengebilde 10, hier in Form eines Co-Gestricks aus einem Stützfilament 12-1 und vier Carbonfasergarnen 11 , wie in Figur 3 gezeigt. Im Co- Gestrick verläuft jedes Carbonfasergarn 11 entlang des Stützfilaments 12-1 und das Stütz filament 12-1 zusammen mit den vier Carbonfasergarnen 11 in Form von Maschen 17. In dem hier gezeigten Beispiel sind Tropfenabscheidungsmaterial 1 und textiles Flächenge bilde 10 identisch. In Figur 2 ist nur ein Fluiddurchtrittsbereich 13 hervorgehoben. Wie die anderen Fluiddurchtrittsbereiche, die in Figur 2 nicht mit Bezugszeichen versehen sind, be findet er sich zwischen umgebenden Abschnitten der entlang des Stützfilaments 12-1 ver laufenden Carbonfasergarnen 11. Von den carbonfaserhaltigen Garnen stehen Carbon fasern ab und ragen bis in die Fluiddurchtrittsbereiche hinein (hier nur gezeigt für den mit Bezugszeichen 13 versehenen Fluiddurchtrittsbereich).

Ausführungsbeispiel 1

Es wurde ein Co-Gestrick aus einem Polypropylenmonofilament und 4 Carbonfasergarnen (je 70 tex) hergestellt. Aus diesem Gestrick wurde ein erfindungsgemäßer Test-Tropfenab- scheidungseinsatz geformt (Durchmesser 300 mm, Höhe 70 mm, 110 kg/m ³ , Zahl der Co- Gestricklagen: 22). Figur 1 zeigt eine Co-Gestricklage dieses Tropfenabscheidungsein satzes.

Vergleichsbeispiel

Es wurde ein Co-Gestrick aus einem Polypropylenmonofilament und einem Glasfaserfaden (435 tex) hergestellt. Aus diesem Gestrick wurde ein Test-Tropfenabscheidungseinsatz ge formt (Durchmesser 300 mm, Höhe 70 mm, 1 10 kg/m ³ , Zahl der Co-Gestricklagen: 22).

Das Polypropylen-Monofilament-Stützgestrick war in beiden Co-Gestricken gleich und mit einem Polypropylen-Monofilament mit einem Durchmesser von 0,4 mm gebildet.

In einer Prüfkolonne wurden die Leistungsdaten der beiden Test-Tropfenabscheidungs- einsätze ermittelt.

Zur Bestimmung des trockenen Druckverlusts wurde der jeweilige Test-Tropfenabschei- dungseinsatz mit unterschiedlichen Gasvolumenströmen durchströmt.

Es zeigte sich, dass der trockene Druckverlust des erfindungsgemäßen Tropfenabschei dungseinsatzes deutlich geringer war, als der trockene Druckverlust des zu vergleichs zwecken hergestellten Tropfenabscheidungseinsatzes. Bei gleicher Strömungsgeschwindig keit von ca. 3 m/s lag der Druckverlust des Test-Tropfenabscheidungseinsatzes des Ver gleichsbeispiels bei 2 kPa, der des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels jedoch nur bei 1 kPa. Dieser Vorteil des erfindungsgemäßen Test-Tropfenabscheidungseinsatzes war über raschend, da beide Test-Tropfenabscheidungseinsatze im Wesentlichen gleich aufgebaut waren.

Zur Bestimmung des Fraktionsabscheidegrads wurde destilliertes Wasser kontrolliert zer stäubt und in den Gasvolumenstrom injiziert, der durch den jeweiligen Tropfenabschei dungseinsatz geführt wurde. Die Aufnahme des Tropfenspektrums erfolgte durch Laserbeu gung bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,4 m/s. Die beiden getesteten Tropfenab scheidungseinsätze zeigten im Wesentlichen dasselbe Tropfenspektrum. Es wurden etwa 70 % aller Tropfen mit einem Durchmesser von 3,5 pm abgetrennt. Zur Messung des langzeit Druckverlusts wurde das Abscheidemedium jeweils mit einer konstanten Anströmgeschwindigkeit und mit gleicher Flüssigkeitsbelastung getestet. Der zu Vergleichszwecken hergestellte Tropfenabscheidungseinsatz hatte unter den gewählten Be dingungen einen deutlich höheren Druckverlust (schwankend im Bereich von 900 Pa bis 1 150 Pa), als der erfindungsgemäße Tropfenabscheidungseinsatz (konstant im Bereich von 350 bis 400 Pa). Dies zeigt, dass der zu Vergleichszwecken hergestellte Tropfenabschei dungseinsatz schneller geflutet wurde, als der erfindungsgemäße Tropfenabscheidungsein satz. Durch Wägung zeigte sich, dass der zu Vergleichszwecken hergestellte Tropfenab scheidungseinsatz etwa doppelt so viel Flüssigkeit aufgenommen hatte, als der erfindungs gemäße T ropfenabscheidungseinsatz.

Die Testergebnisse zeigen, dass sich mit dem erfindungsgemäßen carbonfaserhaltigen Tropfenabscheidungsmaterial Flüssigkeit mit minimalem Energieaufwand abscheiden lässt, auch ohne eine Richtungsänderung des Gasstromes erzwingen zu müssen. Dies ist am experimentell belegten, erfindungsgemäß besonders geringen Druckverlust und langzeit Druckverlust zu erkennen, bei gleichzeitig gleichbleibender Abscheideleistung. Im Ver fahrensbetrieb bedeutet ein geringer Druckverlust in der Regel eine Energieeinsparung. Da Carbonfasern im Vergleich zu Glasfasern unter vielen Bedingungen weniger korrosions empfindlich sind, eignet sich die Erfindung insbesondere für den Einsatz in hochkorrosiven Gasströmen.

Ausführungsbeispiel 2

Herstellung eines erfindungsgemäßen carbonfaserhaltigen Tropfenabscheidungsmaterials mit carbonfaserverbindenden Brücken:

Zur Herstellung eines nur aus Kohlenstoffmaterialien bestehenden erfindungsgemäßen Tropfenabscheidungsmaterials mit carbonfaserverbindenden Brücken, wurde ein Co-Ge- strick aus Carbonfasergarn und Polypropylen-Monofilament durch Tauchen in Phenolharz imprägniert. Im Anschluss wurde das Material bei 900°C in inerter Atmosphäre thermisch behandelt. Dabei hat sich das Stützfilament nahezu restlos zersetzt, das Phenolharzharz hingegen wurde bei dieser Behandlung in eine Kohlenstoffbeschichtung umgewandelt, welche die Garnstränge (über die enthaltenen Carbonfasern) miteinander verbindet, und so die offene Maschenstruktur stützt.