KRAFTSTOFFFILTER MIT ORGANOTON, REINIGUNGSKARTUSCHE MIT ORGANOTON UND VERWENDUNG Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofffilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Reinigungskartusche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 1 , eine Verwendung eines Organotons und ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen aus Wasser. Stand der Technik

Ein Filtersystem mit Wasserabscheidungsvorrichtung ist aus der DE 10 2016 002 264.7 bekannt. In diesem Filtersystem wird Aktivkohle als ad- und/oder absorbierendes Medium für Kraftstoffbestandteile aus dem abgetrennten Wasser eingesetzt. Dieses hat sich als günstig für verschiedene Anwendungen erwiesen.

Typischer Dieselkraftstoff ist nur mit ca. 5 mg/l in Wasser löslich, wird dieser Wert überschritten, ist das Wasser gesättigt, es geht kein Diesel mehr in Lösung und es findet eine Emulsionsbildung statt. Solche Diesel-Wasser-Emulsionen sind nicht bzw. nur in einem geringen Maß durch Aktivkohle aufreinigbar, es besteht daher das dringende Bedürfnis, eine Aufreinigung durch ein alternatives Aktivmaterial vorzu- nehmen, mit dem auch Dieselkraftstoff, der als Emulsion vorliegt, entfernt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstofffilter bereitzustellen, welcher eine verbesserte Adsorptionsleistung für Kohlen- Wasserstoffe, insbesondere Dieselkraftstoff, der insbesondere in Emulsionsform vorliegt, aus Wasser aufweist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe sowohl durch einen Kraftstofffilter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 als auch durch eine Reinigungskartusche mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 , durch eine erfindungs- gemäße Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16.

Ein erfindungsgemäßer Kraftstofffilter ist geeignet zum Filtern eines ein erstes und ein zweites Medium umfassenden Medienstroms. Dabei kann es sich bei dem ersten Medium bevorzugt um Wasser und bei dem zweiten Medium um einen Dieselkraftstoff handeln.

Als Kraftstoff wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen verstanden, insbesondere Dieselkraftstoffe und Biodieselkraftstoffe zur Nutzung in Brennkraftmaschinen. Ein typischer Dieselkraftstoff enthält üblicherweise Kerosin, verschiedene Mittel- destillatfraktionen und zurzeit mehrere Volumenprozent Biodiesel sowie verschiedene Additive (im ppm- Bereich).

Demgegenüber fallen Öle und Fette nicht unter die Definition eines Dieselkraftstoffs.

Der erfindungsgemäße Kraftstofffilter weist eine Abscheidevorrichtung zur Abtrennung eines ersten Mediums aus einem Medienstrom auf, der ein erstes und ein zweites Medium umfasst.

Zudem weist der Kraftstofffilter eine Reinigungsvorrichtung zur Aufnahme eines Anteils des zweiten Mediums in dem abgeschiedenen ersten Medium auf, die stromaufwärts einer Ablassöffnung für das zweite Medium aus dem Kraftstofffilter angeordnet ist und die ein ab- und/oder adsorbierendes Reinigungsmaterial aufweist.

Das Reinigungsmaterial weist einen Organoton als Aktivbestandteil auf oder besteht aus dem Organoton.

Ein Aktivbestandteil im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Bestandteil, welcher an der Ad- oder Absorption z. B. von Dieselkraftstoff beteiligt ist. Somit kann ein Organoton als ab- und/oder adsorptionsfähiges Material in einem Reinigungsmaterial zur Aufnahme wenigstens eines Anteils des zweiten Mediums in dem ersten Medium angeordnet sein. Dieses Reinigungsmaterial mit dem Organoton als Aktivbestandteil oder aus Organoton kann beispielsweise innerhalb eines Filtersystemgehäuses oder besonders etwa auch in einem Filterelement angeordnet sein.

Das Filtersystem eignet sich besonders für die Abscheidung von Dieselkraftstoffresten in abgeschiedenem Wasser, insbesondere sofern eine Diesel-in-Wasser Emulsion vorliegt; es ist jedoch auch gelöster Dieselkraftstoff abtrennbar.

Der Organoton liegt als Schüttung vor, etwa in Form eines Granulats, wobei der mittlere Partikeldurchmesser von zumindest 50 Gew.-% des Organotons größer ist als 50 μιτι und kleiner als 1000 μιτι ist. Hierdurch wird ein zu hoher Durchströmungswiderstand vermieden, wie er durch feinere Partikel ent- stehen kann. Somit ist die Durchströmbarkeit der Schüttung unter Betriebsbedingungen gewährleistet und ein Verblocken ausgeschlossen.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der mittlere Partikeldurchmesser von zumindest 50 Gew.-% des Organotons weniger als 800 μιτι betragen. Diese mittleren Partikelgrößen weisen gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsvariante statistisch mehr als die Hälfte der Organoton-Partikel auf.

Besonders bevorzugt kann der mittlere Partikeldurchmesser für eine massenbezogene d50-Partikel- größenverteilung der Organoton-Partikel zwischen 100 bis 800 μιτι, insbesondere zwischen 200 bis 700 μιτι betragen. Der mittlere Partikeldurchmesser kann durch Laserdiffraktometrie bestimmt werden und bezieht sich auf einen auf den volumengewichteten Mittelwert aller Durchmesser eines ungleichmäßig geformten Partikels.

Durch o. g. Anpassung der Partikelgrößen wird neben einem akzeptablen Druckverlust der Durch- Strömung der Reinigungsvorrichtung erreicht, dass auch feinste Tropfen des zweiten Mediums, etwa Dieselkraftstoff, adsorbiert werden können und nicht einfach von der Strömung durch diese hindurch getragen werden. Eine zur Adsorption nötige Kontaktzeit des ersten Mediums mit dem Organoton kann somit eingestellt werden, wobei die Kontaktzeit von den weiteren Parametern Schüttungsvolumen und Volumenstrom abhängig ist.

Im Dieselkraftstoff kann freies Wasser enthalten sein, welches vor dem Eintritt des Kraftstoffes in das Einspritzsystem größtenteils entfernt werden muss. Dies ist über einen erfindungsgemäßen Kraftstofffilter möglich. Moderne Dieselkraftstoffe mit geringem Schwefelgehalt („ultra low sulfur diesel", ULSD) enthalten zahlreiche Additive, die, im Gegensatz zu un- oder nur niedrig additivierten Kraftstoffen dazu führen, dass die auftretenden Tropfengrößen sehr klein werden und damit schwerer entfernbar sind.

Der mittlere Tropfendurchmesser der Wassertropfen liegt hierbei typischerweise zwischen 10 μιτι und 60 μιτι. Die aktuelle Prüfnorm (ISO 16332 Stand 2018) sieht daher 10 μιτι als Prüfbedingung für der Kraftstoffförderpumpe nachgeschaltete Filtersysteme vor. Um diese feinen Wassertropfen aus dem Diesel ab- zuscheiden sind mehrstufige Filtersysteme notwendig. Das abgetrennte Wasser enthält nach dem Ab- scheideprozess noch fein verteilte Dieseltropfen. Der mittlere Durchmesser der Dieseltropfen in der Wasserphase beträgt, unter anderem durch die Stabilisierung mittels oberflächenaktiver Komponenten bestimmter Additivem bis unter 10 μιτι. Diese Emulsion trennt sich in einer praxisrelevanten Zeitspanne nicht von alleine auf.

Dies ist ein entscheidender Unterschied zu Anwendungen, in denen Kohlenwasserstoffe als Film oder nur grob gemischt/emulgiert vorliegen. Beispiele hierfür sind die Abtrennung von Öl- oder Kraftstofffilmen auf Wasseroberflächen. Ziel der Erfindung ist es, die, bei modernen Wasserabscheidern von Kraftstofffiltern bei Verwendung von ULSD auftretenden, feinen Dieseltröpfchen aus der Wasserphase zuverlässig abzu- trennen.

Wenn die Porengröße der Adsorberschüttung zu groß ist, so besteht die Gefahr, dass die Dieseltröpfchen mit der Strömung durch die Schüttung transportiert werden und keinen Kontakt zum Adsorber bekommen. In diesem Fall ist die Reinigung nicht gewährleistet. Gleichermaßen ist es wichtig, dass der Staub-Anteil (Partikel mit sehr kleinen Partikelgrößen) im Adsorber gering ist, denn sonst werden die feinsten Partikel in Durchströmungsrichtung an der Abströmseite des Adsorbers angereichert. Dies führt zur Ausbildung einer Partikelschicht mit sehr hohem Durchströmungswiderstand, der durch den in der angestrebten Anwendung zur Verfügung stehenden Druck nicht überwunden werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Organoton kann so innerhalb des Kraftstofffilters angeordnet sein, dass eine Austauschbarkeit des Organotons und eine Erneuerung des Adsorptionsvermögens des Kraftstofffilters möglich ist. Der gesättigte Organoton kann nach dem Austausch regeneriert werden, dies kann z. B. durch Aufheizen des Tons und ggf. durch ein abermaliges Behandeln mit einer organischen Kationen-Lösung erfolgen.

Der Organoton (engl. : Organoclay) kann vorteilhaft eine aufgeweitete Schichtstruktur aufweisen. Eine aufgeweitete Schichtstruktur eines Tons (engl.: pillared clay) kann durch Austausch von Ionen in der Zwischenschicht einer Schichtstruktur eines Tons erreicht werden. Dabei werden die Ionen, insbesondere anorganische Kationen, welche im natürlichen Ton vorkommen, durch Fremdionen, z. B. durch zuge- führte Salze, insbesondere durch zugeführte organische Salzlösungen, ausgetauscht. Mittels Röntgen- diffraktometrie können die Schichtabstände verschiedener Tonproben bestimmt werden.

Der Organoton, insbesondere zumindest eine organische Komponente des Organotons, kann vorteilhaft Alkylgruppen, vorzugsweise Methylgruppen, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich zu den Methylgruppen können vorzugsweise auch Ethylgruppen oder andere Alkylgruppen vorgesehen sein. Die organische Komponente, insbesondere die Alkylgruppen, kann/können in Form von organischen Kationen, z. B. quartären Alkylammoniumionen, in den Zwischenschichten des Organotons eingelagert vorliegen.

Der Organoton kann bevorzugt ein Schichtsilikat aufweisen. Insbesondere bildet das Schichtsilikat zu- mindest 50 Gew.% des Organotons. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Organoton auch aus einem Schichtsilikat bestehen.

Das Schichtsilikat kann ausgebildet sein als ein Schichtsilikat der Smektit- und/oder Montmorillonit- Gruppe, welches derart organisch-modifiziert wurde, dass zumindest eine Zwischenschicht des vorge- nannten Schichtsilikats ein organisches Kation, vorzugsweise mehrere gleichartige organische Kationen, insbesondere quartäre Alkylammonium-Kationen, aufweist. Eine entsprechende Klassifizierung einzelner Tone der Smektit- und/oder Montmorillonit-Gruppe findet sich in der 8. Auflage der Fachliteratur„Mineralsystematik nach Strunz". Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Reihe von bevorzugten oberflächenaktiven Verbindungen, welche zur Organofunktionalisierung von Ton, z. B. Smektiten, einsetzbar sind.

Weitere Informationen und Vorteile der einzelnen Verbindungen finden sich unter DELBEN, M. F. ; VALERA, T. S.; VALENZUELA-DIAZ, F. R.; DEMARQUETTE, N. R. Modification of brazilian smectite clay with different quaternary ammonium salts. Quimica Nova, vol. 33, No. 2, 309-315, 2010. Salz Formel Bezeichnung Struktur

hexadecy Itrimet y lam oni um

Chloride

F llaikv Ida meÜiyih dfox ÜiyiaiB-

[(CH iC^H^X ^OHi Cl' FADMHEA (i)

monium Chloride

(1) Clariani. (2) Akzo Nobel

Der Organoton kann alternativ in dem Kraftstofffilter, vorzugsweise in der Reinigungsvorrichtung, als Formkörper oder Beschichtung angeordnet sein. Dadurch wird eine große überströmte Fläche zur Ab- Scheidung des zweiten Mediums, insbesondere des Dieselkraftstoffes, zur Verfügung gestellt. Besonders bevorzugt können die Formkörper eine offenporige Struktur aufweisen, um somit einen geringeren Durchflusswiderstand gegenüber dem Medienstrom hervorzurufen.

Das Reinigungsmaterial kann neben dem Organoton als Aktivmaterial zumindest ein weiteres Material aufweisen, insbesondere ein inertes Material, insbesondere ein Glas, eine Keramik, Sand, und/oder ein weiteres Aktivmaterial, insbesondere ein Zeolith und/oder Aktivkohle, das bevorzugt gleichmäßig in den Organoton eingebettet ist und/oder mit diesem verbunden ist. Dadurch kann u. a. eine druckverlustarme Durchströmung des Reinigungsmaterials ermöglicht werden. Durch die Nutzung eines weiteren Aktivmaterials, insbesondere eines der vorgenannten Aktivmaterialien, kann die Adsorption und/oder Absorp- tion anderer im Mediumsstrom enthaltener Stoffe, also weiterer Medien, z. B. eines dritten Mediums, durch das Reinigungsmaterial optimiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante eines verwendeten Organotons weisen die FT-IR-Spektren (Fouriertransformations-Infrarot-Spektren) des Organotons charakteristische Kohlenwasserstoffbanden im Bereich 1300 cm ¹ bis 1600 cm ¹ und/oder 2700 cm ¹ bis 3100 cm ¹ auf. Diese charakteristischen Kohlenwasserstoffbanden entstehen durch die organische Modifikation eines natürlichen Tons, d. h. ein natürlicher Ton weist diese als Peaks im IR-Spektrogramm sichtbaren Banden nicht auf.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Kraftstofffilters weist dieser stromabwärts der Abscheidevor- richtung einen Sammelraum für das abgetrennte erste Medium auf, der bevorzugt an einer geodätisch unter der Abscheidevorrichtung liegenden Position angeordnet ist, wobei der Sammelraum einen Auslass hat, der fluidisch mit der Reinigungsvorrichtung verbunden ist. Die Bezeichnung der Position des Sammelraums kann vorzugsweise auch mit in Lotrichtung unterhalb der Abscheidevorrichtung definiert werden. Der Sammelraum kann beispielsweise als ein sogenannter Bowl (engl, für Schale) ausgebildet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Sammelraum eine innere Teilung aufweist, sodass bei- spielsweise ein geodätisch oberer Teil für das ungereinigte erste Medium vorgesehen ist und in einem geodätisch unteren Teil das von dem zweiten Medium gereinigte erste Medium gesammelt wird, wobei zwischen dem geodätisch unteren und oberen Teil des Sammelraums die Reinigungsvorrichtung vorliegt.

Die Reinigungsvorrichtung kann vorzugsweise innerhalb eines dem Kraftstofffilter zugeordneten Filter- Systemgehäuses angeordnet sein. Die Ablassöffnung für das zweite Medium kann vorteilhaft unterhalb des Sammelraums, besonders vorzugsweise am oder im Filtersystemgehäuse vorliegen.

Die Reinigungsvorrichtung kann jedoch in einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters außerhalb des Filtersystemgehäuses in einem dem Kraftstofffilter zugeordneten Reinigungsmodul angeordnet sein, das ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, wobei bevorzugt in dem Gehäuse des Reinigungsmoduls eine ebenfalls dem Kraftstofffilter zugeordnete austauschbare Reinigungskartusche angeordnet ist. In dieser auswechselbaren Reinigungskartusche ist in dieser speziellen Variante der Erfindung das Reinigungsmaterial mit dem Organoton angeordnet. Die Strömungsrichtung des Medienstroms durch die Reinigungskartusche kann bevorzugt entgegen der Schwererichtung verlaufen, um eine gleichmäßige Durchströmung und Entlüftung der Kartusche zu ermöglichen und dadurch eine besonders gute Ab- und/oder Adsoprtion zu erhalten. Allerdings ist eine Realisierung der Strömungsrichtung des Medienstroms in Schwererichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

Generell und unabhängig von der vorgenannten Ausführungsvariante und deren konstruktiven Ausgestaltung ist es von besonderem Vorteil für z. B. die Aufarbeitung und die Handhabung des Kraftstofffilters, wenn die Reinigungsvorrichtung eine auswechselbare Reinigungskartusche aufweist, in der der Organoton angeordnet ist.

Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Reinigungskartusche welche geeignet ist für einen erfindungsgemäßen Kraftstofffilter, wobei in der Reinigungskartusche ein Reinigungsmaterial mit einem Organoton als Aktivbestandteil, insbesondere ein Organoton wie er im erfindungsgemäßen Kraftstofffilter verwendet wird, angeordnet ist. Die Reinigungskartusche kann zur Abtrennung von Dieselkraftstoff aus Wasser ver- wendet werden. Die Reinigungskartusche ist dabei, z. B. im Fall der Sättigung des Organotons, auswechselbar.

Es ist zudem auch möglich mehrere Reinigungskartuschen einzusetzen, welche in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind. So kann z. B. durch eine Reinigungskartusche eine Voradsorption er- folgen und durch eine nachgeordnete zweite Reinigungskartusche eine Nachadsorption und/oder Ad- Sorption eines weiteren, z. B dritten, Mediums. Die Reinigungskartuschen können beispielsweise in unterschiedlichen Wechselzyklen ausgetauscht werden oder die Reinigungskartusche der Nachadsorption kann bei Austausch als Reinigungskartusche für die Voradsorption eingesetzt werden. Dadurch wird das Reinigungsmaterial in der Reinigungskartusche optimal genutzt.

Ebenso ist es möglich, mehrere Reinigungskartuschen mit unterschiedlicher Zusammensetzung des Reinigungsmaterials einzusetzen. So kann eine stufenweise Abscheidung mehrerer Medien erfolgen.

Zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten der Nutzung einer einzelnen oder mehrerer Reinigungskartuschen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar.

Ein Verfahren zur Verringerung wenigstens eines Anteils des zweiten Mediums in dem ersten Medium kann die folgenden Schritte umfassen:

a) ein Bereitstellen eines Organotons mit aufgeweiteter Schichtstruktur umfassend zumindest die folgenden Schritte:

i. ein Bereitstellen einer Suspension eines natürlich-vorkommenden Tons, vorzugsweise eines Schichtsilikats, in einem Lösungsmittel;

ii. eine Zugabe einer organischen Salzverbindung, insbesondere einer quaternären Alkylammonium-Salzes, unter Ausbildung des Organotons mit aufgeweiteter Schichtstruktur;

b) ein Anordnen des Organotons in einem Kraftstofffilter; und

c) ein Zuführen eines mit einem zweiten Medium verunreinigten ersten Mediums in den Kraftstofffilter unter Abscheidung des zweiten Mediums in an- und/oder in dem Organoton mit aufgeweiteter Schichtstruktur.

Die Zeiträume zwischen den jeweiligen Schritten a) - c) können beliebig lang gewählt werden. Typischerweise kann das Bereitstellen gemäß Schritt a) und das Anordnen gemäß Schritt b) werksseitig erfolgen und das Zuführen kann im Bereich einer beliebigen Verbrennungskraftmaschine erfolgen.

Zwischen Schritt i. und Schritt ii. kann vorteilhaft die Zugabe einer anorganischen Salzverbindung erfolgen. Dadurch werden die Kationen des natürlichen Tonminerals durch die Kationen der Salzverbindung ausgetauscht. Sodann ist der Austausch dieser Kationen durch die organischen Kationen einfacher möglich.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Organotons zur Abtrennung einer mit Kraftstoff verunreinigten Wasserfraktion, welche zumindest teilweise als Kraftstoff-Wasser-Emulsion vorliegt, in einem Kraftstofffilter, vorzugsweise in einem Kraftstofffilter gemäß der vorliegenden Erfindung, jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Kraftstofffilter kann vorteilhaft in einem beliebigen Fahrzeug, z. B. in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Straßenfahrzeug, einer mobilen Arbeitsmaschine, einem Wasserfahrzeug, insbesondere in einem Schiff, einem Luftfahrzeug eingesetzt werden. Ferner kann der Kraftstofffilter an einem Verbrennungsmotor vorliegen, der stationär eingesetzt wird. Bevorzugt erfolgt die Verwendung derart, dass zumindest ein Teil des Kraftstoffs in der Kraftstoff-Wasser- Emulsion eine Tropfengröße kleiner als 50 μιτι, bevorzugt kleiner als 10 μιτι, aufweist. Dies ist insbesondere wichtig um Kraftstoff-Wasser-Emulsion, die bei der Wasserabscheidung aus modernen ULSD entstehen, bzgl. der Kohlenwasserstoffe auf einen niedrigen Gehalt, vorzugsweise < 2 mg/l gemäß EN ISO 9377-2 H53, aufzureinigen.

Besonders bevorzugt kann die Verwendung derart erfolgen, dass eine Verminderung des Kraftstoffgehalts in dem mit Kraftstoff verunreinigten Wasser um zumindest 95%, bezogen auf Gewichts-%, erfolgt. Die Ausgangskonzentration des Kraftstoffs, insbesondere des Dieselkraftstoffs in Wasser beträgt dabei zwischen 200 bis 2500 ppm. Die Konzentration des Dieselkraftstoffes in Wasser nach der Anwendung des Organotons kann dabei besonders bevorzugt unter 10 ppm, typischerweise zwischen 2 bis 8 ppm betragen.

In Wasser gelöste Restdieselbestandteile können zudem durch einen der Reinigungsvorrichtung nachge- schalteten Aktivkohlefilter vorteilhaft entfernt werden. Bei verfahrensmäßiger Beschreibung kann ein entsprechender Verfahrensschritt d) des Durchleitens des ersten Mediums in Anschluss an Schritt c) durch einen Aktivkohlefilter erfolgen.

Ein letzter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen aus Wasser, das an einem Kraftstofffilter eines Fahrzeugs oder an einem Verbrennungsmotor anfällt. Das Verfahren wird unter Verwendung eines Reinigungsmaterials ausgeführt, das einen Organoton als Aktivbestandteil aufweist, wobei die mittlere Verweilzeit des zu reinigenden Medienstroms in dem Reinigungsmaterial 15 bis 40 Minuten, bevorzugt 25 bis 35 Minuten, beträgt. Bei dieser Verweilzeit des zu reinigenden Medienstroms mit dem Aktivbestandteil ist bei der erfindungsge- mäßen Partikelgröße des Organotons zwischen 50 μιτι und 1000 μιτι eine hinreichende Adsorption von Dieselkraftstoff zu erwarten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher erläutert. Darin sind weitere Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die kombinatorischen Merkmale der Ausführungsbeispiele kann der Fachmann zweckmäßig auch einzeln betrachten oder zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen oder abwandeln.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstofffilters in Seitenansicht mit einem Reinigungsmodul nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 der Kraftstofffilter mit dem Reinigungsmodul aus Fig. 2 in Draufsicht; Fig. 3 der Kraftstofffilter mit Reinigungsmodul aus Fig. 1 mit einer entnommenen Reinigungskartusche;

Fig. 4 eine infrarot-spektroskopische Aufnahme eines als Organoton ausgebildeten Bentonits und eines natürlichen Bentonits;

Fig. 5 ein thermogravimetrisches Diagramm;

Fig. 6 Löslichkeitsdiagramm von Dieselkraftstoff in Wasser;

Fig. 7 Vergleichsmessungen der Adsorptionsfähigkeiten zwischen Aktivkohle und Organoton; Fig. 8a REM-Aufnahme eines natürlichen Tons (Bentonit); und Fig. 8b REM-Aufnahme eines Organotons;

Fig. 9 Typische Summenverteilung der Tropfengrößen von Diesel in Wasser nach der Abscheidung des Wassers aus dem Diesel mittels eines insbesondere mehrstufigen Kraftstofffilters;

Fig. 10 Summenverteilung der Partikelgrößen einer Organoton-Schüttung eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.

Nachfolgend werden die Begriffe Diesel und Dieselkraftstoff synonym verwandt ebenso wie die Begriffe Organoton und Organoclay.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft in einer Ausführungsform dargestellt, gemäß der die Reinigungsvorrichtung als externe Reinigungsvorrichtung ausgebildet ist, nämlich als Reinigungsmodul 10 zur Reinigung eines mit einem zweiten Medium verunreinigten Medienstroms eines ersten Mediums für einen Kraftstofffilter, wobei das erste Medium Wasser und das zweite Medium Dieselkraftstoff ist, wobei das Wasser im Kraftstofffilter 100 von dem Dieselkraftstoff abgetrennt wird.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstofffilters 100 in Seitenansicht mit einem Reinigungsmodul 10 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftstofffilter 100 zum Filtern des das erste und das zweite Medium umfassenden Medienstroms, weist eine in einem Filtersystemgehäuse 102 des Kraftstofffilters angeordnete, nicht dargestellte, Abscheidevorrichtung für das erste Medium auf. Das Filtergehäuse 102 weist einen, bevorzugt lösbaren, mediendichten Deckel 104 auf, um ein im Inneren des Filtersystemgehäuses 102, ebenfalls nicht dargestelltes, Filterelement zu warten oder auszutauschen. Weiter weist der Kraftstofffilter 100 das Reinigungsmodul 10 zur ab- und/oder adsorbierenden Aufnahme eines Anteils des zweiten Mediums in dem abgeschiedenen ersten Medium auf, welches über ein Verbindungsteil 106 mit dem Filtersystemgehäuse 102 verbunden ist. Das Reinigungsmodul 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Einlass 18 und einem Auslass bzw. einer Ablass- Öffnung 20 an dem zweiten Gehäuseteil 16 auf. Das erste und das zweite Gehäuseteil 14, 16 sind zu einer, insbesondere lösbaren, mediendichten Verbindung miteinander ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile 14, 16 können dazu beispielsweise verschraubt oder mit einem Schnellverschluss verbunden sein. Ferner ist ein Auslass 21 dargestellt, der an dem ersten Gehäuseteil 14 angeordnet ist. Auch eine solche Lösung ist günstig, da dann das zweite Gehäuseteil 16, beispielsweise zur Entnahme der Reinigungskartusche 30, abgenommen werden kann, ohne eine Verbindung von dem Auslass 21 zu weiterführenden Komponenten zu lösen.

In dem Gehäuse 12 ist die austauschbare Reinigungskartusche 30 lösbar angeordnet. Die Reinigungskartusche 30 weist ein Reinigungsmaterial mit einem Organoton als ab- und/oder adsorptionsfähiges Material zur Aufnahme wenigstens eines Anteils des zweiten Mediums in dem ersten Medium auf.

Das Reinigungsmaterial 34 kann zudem inerte Materialien wie zumindest ein Glas eine Keramik, einen Sand, und/oder ein Aktivmaterial, insbesondere ein Zeolith und/oder Aktivkohle aufweisen. Dieses kann bevorzugt und vorteilhaft gleichmäßig in den Organoton eingebettet sein und/oder mit diesem verbunden sein.

Die Hauptkomponente des Reinigungsmaterials 34, also mehr als 50 Gew.-%, kann jedoch besonders bevorzugt der Organoton sein. Das Reinigungsmaterial 34 kann auch vollständig aus Organoton bestehen.

Der Organoton als Aktivbestandteil des Reinigungsmaterials 34 kann als lose Schüttung vorgesehen sein und/oder gesintert und/oder chemisch vernetzt vorgesehen sein und/oder geschäumt vorgesehen sein.

Dabei kann das Reinigungsmaterial 34 und insbesondere der Organoton als Formkörper, z. B. als hohl- zylindrischer Formkörper, insbesondere mit einer offenporigen Struktur, als Beschichtung oder als Granulat im Kraftstofffilter 100 angeordnet sein.

Der mittlere Partikeldurchmesser von zumindest der Hälfte der Organoton-Granulatkörner kann größer sein als 50 μιτι. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante beträgt der mittlere Partikeldurch- messer von zumindest der Hälfte der Organoton-Granulatkörner weniger als 400 μιτι.

Besonders bevorzugt kann der mittlere Partikeldurchmesser für eine massenbezogene d50-Partikel- größenverteilung der Granulate zwischen 50 bis 400 μιτι, insbesondere zwischen 100 bis 300 μιτι, betragen. Die Strömungsrichtung 32 des Medienstroms erfolgt von dem Filtersystemgehäuse 102 durch das Verbindungsteil 106 durch den Einlass 18 in das Gehäuse 12 des Reinigungsmoduls 10, wo der Medienstrom durch die Reinigungskartusche 30 im bestimmungsgemäßen eingebauten Zustand entgegen der Schwerkraft gerichtet ist und das Reinigungsmodul 10 über den Auslass 20 oder in der alternativen Aus- führungsform über den Auslass 21 oben verlässt.

Zusätzlich kann an dem Reinigungsmodul 10 ein Indikator zur Anzeige der Beladung mit dem zweiten Medium angeordnet sein, um so eine bedarfsorientierte Wartung zu ermöglichen. In Fig. 2 ist der Kraftstofffilter 100 mit dem Reinigungsmodul 10 aus Fig. 1 in Draufsicht dargestellt. Das Filtersystemgehäuse 102 ist mit einem Deckel 104 von oben zu sehen. Das Reinigungsmodul 10 ist auf dem mit dem Filtersystemgehäuse 102 verbundenen Verbindungsteil 106 angeordnet. Von oben ist das zweite Gehäuse 16 auf dem Verbindungsteil 106 zu erkennen. Der Auslass 20 ist in der Darstellung weggelassen.

Fig. 3 zeigt den Kraftstofffilter 100 mit dem Reinigungsmodul 10 aus Fig. 1 mit entnommener Reinigungskartusche 30 des Reinigungsmoduls 10. Die Reinigungskartusche 30 mit dem organotonhaltigen Reinigungsmaterial 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem zweiten Gehäuseteil 16 angeordnet. Die Reinigungskartusche 30 kann mit dem zweiten Gehäuseteil 16 dabei unlösbar verbunden sein und so als eine Einheit angesehen werden. Jedoch ist auch denkbar, dass die Reinigungskartusche 30 an dem zweiten Gehäuseteil 16 lösbar angeordnet ist und davon abgenommen und separat ausgetauscht werden kann. Damit kann die Reinigungskartusche 30 mit dem zweiten Gehäuseteil 16 in Form einer Kartusche nach oben aus dem ersten Gehäuseteil 14 entnommen werden, um beispielsweise ausgetauscht und aufbereitet zu werden. Eine neue Reinigungskartusche 30 mit einem zweiten Gehäuseteil 16 kann wieder eingesetzt und mit dem ersten Gehäuseteil 14 mediendicht verbunden, beispielsweise verschraubt oder verklipst werden, um das Reinigungsmodul 10 wieder in einem betriebsbereiten Zustand zu versetzen. Der Vorteil einer solchen Ausführungsform besteht darin, dass bei Entnahme der Reinigungskartusche 30 mit dem zweiten Gehäuseteil 16 das restliche erste Medium in dem ersten Gehäuseteil 14 verbleibt und die Umgebung so nicht verschmutzt wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch das gesamte Reinigungsmodul abnehmbar und damit austauschbar ausgeführt sein.

Fig. 4 zeigt ein Infrarot-Spektrogramm eines erfindungsgemäß als Aktivmaterial eingesetzen Organotons (Kurve I) und eines unmodifizierten Tons (Kurve II).

Hierbei ist die Extinktion über der Wellenzahl aufgetragen. Bei einer Wellenzahl zwischen 2800 bis 3000 cnr ¹ erkennt man charakteristische Banden 202 für Kohlenwasserstoffverbindungen.

Im Fingerprintbereich erkennt man Banden 203 bei einer Wellenzahl zwischen 1300 bis 1500 cnr ¹ für Kohlenwasserstoffverbindungen. Diese sind bei einem natürlichen Ton (Kurve II) nicht vorhanden. Die Banden 201 im Bereich bei einer Wellenzahl von 3500 cnr ¹ charakterisieren eingelagertes Wasser und sind sowohl bei dem Organoton als auch dem natürlich vorkommenden Ton zu finden.

Nachfolgend wird die Bereitstellung des Organotons näher erläutert:

In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt die Bereitstellung eines Tons. Dabei kann es sich bevorzugt um einen natürlich vorkommenden Ton handeln. Besonders bevorzugte Tone sind Tone, welche im Wesentlichen, also zumindest zu 50 Gew.-% aus zumindest einem Smektit und/oder aus zumindest einem Montmorillonit bestehen. Ein solcher Ton ist beispielsweise Bentonit, welches nachfolgend für das kon- krete Ausführungsbeispiel genutzt wird.

Das Bentonit wird in Wasser, vorzugsweise in entionisiertem Wasser dispergiert. Dabei werden 4 Gew.-% Ton in entionisiertem Wasser für zumindest 10 Stunden durch Rühren bei Raumtemperatur dispergiert. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt der Austausch oder die Homogenisierung von Metallionen welche im bereitgestellten Ton enthalten sind. Dabei kann ein Austausch von Metallionen des Tons durch Natriumionen erfolgen. Bevorzugt kann beispielsweise Na2C03 oder NaCI in einer Konzentration von 100 meq (Milliäquivalente) je 100 g Ton verwendet werden. Nach der Zugabe z. B. von Natriumcarbonat erfolgte ein Rühren der Emulsion für zumindest 10 h bei Raumtemperatur.

In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt die langsame Zugabe eines quartären Ammoniumsalzes in einer wässrigen Lösung. Die Konzentration beträgt 0,2 g der grenzflächenaktiven Substanz zu 1 g Ton unter Rühren für zumindest 10 h bei Raumtemperatur. Die Suspension wird sodann filtriert und mit entionisiertem Wasser gewaschen um einen Überschuss an Ionen auszuwaschen. Sodann wird der Organoton getrocknet in einem Vakuumofen bei 60°C für 24 Stunden.

Die vorbeschriebene Verfahrensabfolge wird auch als Schichtaufweitung bzw. Pillarization bezeichnet. Metallionen befinden sich vorwiegend in den Zwischenschichten eines Tons mit Schichtstruktur. Diese werden zunächst durch Natriumionen und später durch organische Kationen, vorzugsweise durch quartäre Alkylammoniumionen ausgetauscht.

Im Anschluss wurde das Ad- und/oder Absorptionsvermögen des als Organotons modifizierten Bentonits, eines natürlichen Bentonits und eines Bentonits, welches mit Aktivkohle angereichert wurde, verglichen.

Für diesen Test wurden 100 ml einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser mit 1000 ppm Dieselkraftstoff in Kontakt gebracht mit jeweils 2 Gramm des jeweiligen Bentonits. Das Ton-Wasser- Dieselkraftstoff-Gemisch wurde über eine Stunde gerührt. Dies erfolgte mit einem Magnetrührer. Sodann wurde die Emulsion filtriert. Die Unterschiede der verbliebenen Wasserlösung konnten optisch wahrgenommen werden. Die Permeat- phase welche zuvor das als Organoton modifizierten Bentonit zugeführt wurde war deutlich klarer als die beiden anderen Permeatphasen. In einem zweiten Test wurde die Reaktionsfähigkeit des zu Organoton umgewandelten Bentonits getestet. Hierzu wurden 50 ml einer Diesel-Wasser-Emulsion mit 1000 ppm Diesel in Kontakt gebracht mit 0,5 Gramm des Organotons, für 10 Minuten gerührt und im Anschluss gefiltert. Als Referenz wurde die gleiche Emulsion lediglich gefiltert. Während das Permeat der reinen Diesel-Wasser Emulsion eine deutliche Trübung nach der Filtration aufwies war das Permeat der mit Organoton versetzten Emulsion im Wesentlichen klar und ohne erkennbare Trübung.

Die Zusammensetzung von Kraftstoffen, insbesondere Dieselkraftstoffen, kann von Region zu Region schwanken. Beispielsweise kann der Biodieselanteil variieren oder der Anteil sowie die Zusammensetzung der Additive. Besonders Biodiesel und Additive beeinflussen die Ausbildung und Art der Dieselin-Wasser Emulsion, welche sich dann nur schwer wieder trennen lässt. Hochadditivierte Dieselkraftstoffe, welche zu sehr stabilen Emulsionen führen, finden sich im Besonderen in der EU und den USA, da hier der Schwefelgehalt im Diesel aufgrund legislativer Vorgaben gering und dadurch die natürliche Schmierfähigkeit des Diesels verringert ist. Um die Schmierfähigkeit des Kraftstoffes wieder herzustellen, werden dem Diesel daher in diesen Ländern Additivpakete zugesetzt. Besonders für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Reinigungskartusche mit Organoton bzw. Organoclay und eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters mit Wasseraustrag ist bei hochadditivierten Dieselkraftstoffen vorteilhaft um das Wasser von Kohlenwasserstoffen zu befreien.

In Wasser gelöste Dieselkraftstoffe und Dieselkraftstoff-in-Wasser-Emulsionen haben sehr unterschiedliche Konzentrationen an Dieselkraftstoff.

Typischerweise gehen nur ca. 5 ppm (mg/l) Dieselkraftstoff in Wasser über. Demgegenüber weisen Emulsionen einen ermittelten Anteil von bis zu 2500 ppm an Dieselkraftstoff, insbesondere C10-C40- Kohlenwasserstoffverbindungen, auf.

Die Ermittlung des Anteils von Dieselkraftstoff in Wasser kann in beiden Fällen durch Messung gem. DIN EN ISO 9377-2 H53 erfolgen.

In der Praxis treten meist hochadditivierten Dieselkraftstoffe auf. Diese weisen nahezu immer Dieselkraft- stoff-in-Wasser Emulsionen auf, da die Additive die feinen Dieseltropfen (diese können bis d50 (massenbezogen) 5 μιτι fein sein) stabilisieren und daher keine Trennung der Wasser- und Dieselphase aufgrund des Dichteunterschiedes auftritt. Hochadditivierte Diesel werden in allen Ländern verwendet, in denen ein low-sulfur Diesel Vorschrift ist, also z. B. in der EU (EN 590 Kraftstoff) oder auch den USA. Das bedeutet, dass für diese Märkte ein Reinigungssystem mit Aktivkohle keine zufriedenstellende Filtrationsleistung erbringt, während mit dem Organoton auch die Emulsion gereinigt und somit die Umwelt geschützt werden kann. Fig. 5 zeigt thermogravimetrische Messungen eines natürlichen Tons mit der Messkurve 301 und eines Organoton mit der Messkurve 302 zur Gegenüberstellung beider Materialien in einem Diagramm.

Die Temperaturzunahme bei der gravimetrischen Messung ist anhand der schrägverlaufenden Geraden 303 dargestellt.

Dabei sind drei Phasen beim Erhitzen des modifizierten Tons charakteristisch.

Phase a: Zunächst verdampft Oberflächenwasser (<100°C), dies sieht man sowohl beim natür- liehen als auch beim modifizierten Ton anhand eines Plateaus.

Phase b: Sodann geht die Messkurve 302 des modifizierten Tons, also des Organotons, in einen

Bereich mit negativer Steigung über (ca. 40 min, 300 °C): Es erfolgt ein Degradieren/Verbrennen oder allgemeiner ein „in die Gasphase gehen" der organischen Bestandteile; dieser Kurvenverlauf zeigt nur der modifizierte Ton.

Phase c: Ab ca. 600 °C überlagert sich dies mit einer Herauslösung von chemi-sorbiertem Wasser.

Dies ist gut zu sehen auch im Bereich mit negativer Steigung beim natürlichen Ton (301 ) in diesem Bereich.

Ferner erkennt man an diesem Diagramm, dass der Anteil an organischen Bestandteilen im Organoclay ca. 25 Gew.-% beträgt (y-Achse beginnt bei 65 Gew.-%).

Fig. 6 zeigt Konzentration gelöster Kohlenwasserstoffe in mg/l gem. DIN EN ISO 9377-2 H53 unter Be- triebsbedingungen: Das Diagramm zeigt, dass im Mittel die Konzentration an gelösten Kohlenwasserstoffen unter Verwendung von DIN EN 590 Tankstellendieselkraftstoff und deionisiertem Wasser unter sanfter Durchmischung (keine Emulsionsbildung) unter 3 mg/l liegt.

Das Diagramm veranschaulicht die Unterscheidung zwischen Dieselkraftstoff, welcher in Wasser gelöst ist, und einer Dieselkraftstoff-in-Wasser-Emulsion. Wird der Wert von ca. 5 mg/l überschritten ist das Wasser gesättigt, es geht kein Diesel mehr in Lösung und es findet Emulsionsbildung statt. Diese Art der Emulsion ist nicht bzw. nur in einem geringen Maß durch Aktivkohle abscheidbar. Dagegen ist der Organoclay, also der Organoton, auf Grund seiner Oberflächeneigenschaften in der Lage, auch eine Dieselkraftstoff-in-Wasser-Emulsion zu reinigen.

Fig. 7 stellt einen Vergleich zwischen einer Reinigung einer Dieselkraftstoff-Wasser-Mischung mit Aktivkohle und Organoton dar, insbesondere die Reinigungswirkung von verschiedenen Adsorbentien, namentlich von Organoton und Aktivkohle unter feldnahen Bedingungen (Messwerte aufgenommen gemäß DIN EN ISO 9377-2 H53).

Während durch Aktivkohle nur gelösten Diesel oder andere Kohlenwasserstoffe aus Wasser abtrennbar sind, ist der Organoton bzw. Organoclay in der Lage, auch eine Dieselkraftstoff-in-Wasser-Emulsion zu reinigen. Aus der Fig. 7 ist erkennbar, dass die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Wasser schwanken kann.

Unter„Vorlage" ist eine Dieselkraftstoff-in-Wasser-Emulsion dargestellt, welche als Initialkonzentration an Kohlenwasserstoffen der Mischung vor dem Kontakt mit einem Ad- und/oder Absorptionsmedium genutzt wird. Unter„Blindwert" ist der Messwert der Versuchsapparatur dargestellt, wenn reines Wasser durch diese gefördert wird.

Weiteren Balken zeigen jeweils einen Dieselkraftstoff in Wasser Mischung nach deren Behandlung mit dem jeweils dargestellten Ad- und/oder Absorptionsmedium unter analogen Bedingungen. Bei Vergleich der Endkonzentration anhand der logarithmischen Skaleneinteilung erkennt man, dass Aktivkohle kaum in der Lage ist, die Emulsion aufzutrennen. Der Organoclay kann die Emulsion um Faktor 20 bis 80 besser reinigen als die Aktivkohle. Dies kann u. a. aufgrund von Oberflächen- und inneren Eigenschaften begründet werden. Der ermittelte Blindwert liegt um Faktor 10 unterhalb der ermittelten Messgrößen und zeigt so die Zuverlässigkeit des Versuchsaufbaus.

Die Emulsion aus Wasser und Diesel ist auf Grund bestimmter Additive sehr stabil, sodass eine Dichtetrennung quasi nicht erfolgt und die Dieseltropfen quasi nicht koaleszieren. Die Tröpfchengrößen in der Emulsion sind sehr klein, typischerweise kleiner als 10 μιτι. Das Nicht-Koaleszieren liegt an den Additiven, während die kleinen Tröpfchendurchmesser durch den Weg des Diesel-Wasser-Gemischs durch den Kraftstofffilter bestimmt werden. Die Entwicklung tendiert zum Einsatz von noch schwefelärmeren, höher additivierteren Kraftstoffen, sodass sich dieses Problem noch verschärfen wird, aufgrund Umweltgesetzgebung auch weltweit.

In Fig. 8a und 8b sind die Korngrößen des natürlichen Tons (Fig. 8a) und des Organotons (Fig. 8b) unter analogen Messbedingungen bzw. im gleichen Darstellungsmaßstab gegenübergestellt. Symptomatisch für natürlichen Ton sind sehr kleine Korngrößen, die zu einem sehr hohen Durchströmungswiderstand bis hin zu einem Verblocken des Reinigungsmaterials führen können. Demgegenüber zeigt der Organoton in Fig. 8b eine kompaktere Form bei erhöhter Korngröße auf. Fig. 9 zeigt eine typische Summenverteilung der Tropfengrößen von Diesel in Wasser nach der Ab- scheidung des Wassers aus Diesel mit niedrigem Schwefelgehalt (ULSD gemäß EN 590) mittels eines insbesondere mehrstufigen Kraftstofffilters.

Moderne Dieselkraftstoffe enthalten zahlreiche Additive, die erst mit der Einführung von niedrigen Schwefelgehalten (ULSD: ultra low sulfur diesel, 10 ppm) in großem Maße erforderlich wurden. Die Additive sorgen unter anderem für eine ausreichende Schmierfähigkeit des Kraftstoffes, da die natürlichen Schmierverbesserer durch den Prozess der Entschwefelung größtenteils entfernt werden. Mit höherem Additivgehalt wird die Wasserabscheidung schwieriger, sodass zunehmend mehrstufige Wasserabscheider eingesetzt werden, um auch über die gesamte Lebensdauer eine funktionierende Wasserab- Scheidung zu realisieren. Dieser Wandel beeinflusst auch die Qualität des abgelassenen Wassers: Ist mit einem niedrig additiviertem Kraftstoff das abgetrennte Wasser noch klar und enthält beispielsweise < 10 mg/l Kohlenwasserstoffe, tritt bei modernen Kraftstofffiltern mit integrierter Wasserabscheidung eine Emulsion anstatt einer klaren Wasserphase auf. Diese Emulsion besteht aus feinsten Dieseltröpfchen, die durch die Additive stabilisiert sind und einen Kohlenwasserstoffgehalt nach EN ISO 9377-2 H53 von 200 mg/l bis zu > 2500 mg/l aufweisen kann.

Der mittlere Tropfendurchmesser liegt hierbei typischerweise unter 10 μιτι. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu Anwendungen, in denen Kohlenwasserstoffe als Film oder nur grob gemischt/emulgiert vorliegen. Beispiele hierfür sind die Abtrennung von Öl- oder Kraftstofffilmen auf Wasseroberflächen.

Mittels der Reinigungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Kraftstofffilter können die bei modernen Wasserabscheidern von Kraftstoffiltern bei Verwendung von ULSD auftretenden feinen Dieseltröpfchen aus der Wasserphase zuverlässig abgetrennt werden.

In Fig. 10 ist schließlich eine exemplarische Summenverteilung der Partikelgrößen einer Organoton- Schüttung einer Reinigungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Kraftstofffilters gezeigt. Durch eine derartige Anpassung der Partikelgrößen kann neben der Sicherstellung eines akzeptablen Durchströmungswiderstands verhindert werden, dass die o. g. feinsten Dieseltröpfchen mit einer Strömung durch die Schüttung getragen werden. Ferner ist in diesem Zusammenhang die Kontaktzeit des Mediums mit dem Organoton eine wichtige Größe. Je größer die Oberfläche des Adsorbers desto schneller die Adsorption. Allerdings liegt selbst bei hoch-innenporösen Systemen wie z. B. Aktivkohle nur ein geringer Teil der Oberfläche an der Außenseite der Adsorber-Partikel. Dies bedeutet, dass der Stofftransport des zu entfernenden Mediums von der Oberfläche des Partikels in die innere Oberfläche zeitlich limitierend werden kann.

In automobilen Anwendungen ist sowohl der Bauraum sehr beschränkt als auch die zur Verfügung stehende Kontaktzeit. Anfallendes Wasser muss in wenigen Minuten bis Stunden aus dem Kraftstoffkreislauf abgeführt, gereinigt und abgelassen werden. Der Bauraum in modernen Fahrzeugen ist sehr begrenzt, sodass der Adsorber möglichst kompakt ausgeführt werden muss. Die sinnvolle Baugröße des Adsorberbehälters liegt zwischen 200 ml und 400 ml, Baugrößen > 600 ml sind in üblichen Bauräumen sowohl motorseitig als auch am Fahrzeug kaum unterzubringen.

Dadurch ist es notwendig, eine definierte Partikelgröße der Adsorbens-Partikel (Organoton) einzustellen und die Verweilzeit im System sowie das Volumen des Adsorbers aufeinander abzustimmen. Gemäß der Erfindung ist daher der Adsorber auf die speziellen Bedingungen am Kraftstoffversorgungssystem eines Fahrzeugs und/oder Motors angepasst. Die mittlere Verweilzeit des Wassers im Adsorber beträgt in einer beispielhaften automobilen Anwendung ca. 30 Minuten. Die Verweilzeit kann hierbei beispielsweise über die Steuerung eines Ventils eingestellt werden. Zwischen jedem Ablasszyklus sorgt eine definierte Pausenzeit dafür, dass die notwendige Kontaktzeit zur Reinigung eingehalten wird. Über mehrere Öffnungszyklen kann das zu reinigende Wasser mittels des Drucks des Kraftstoffversorgungssystems durch den Adsorber gefördert werden. Bei mobilen Anwendungen in einem Kraftfahrzeug, aber auch bei stationären Anwendungen des erfindungsgemäßen Kraftstofffilters, in denen dieser an einem Verbrennungsmotor montiert ist, treten ferner Vibrationen auf, die nicht zu einer unzulässigen Veränderung der Partikelgrößenverteilung führen dürfen, insbesondere darf durch die Vibrationseinwirkung sich die Partikelgrößenverteilung nicht zu kleineren Partikelgrößen hin verschieben.

In der Fig. 10 sind daher neben einer Partikelgrößenverteilung des Organoton-Ausgangsmaterials jeweils eine Kurve einer Partikelgrößenverteilung nach einer Vibrationsprüfung sowohl in trockenem als auch in feuchtem, d. h. vollständig mit Wasser benetzten, Zustand gezeigt. Im Ausgangszustand beträgt die der Partikeldurchmesser bei 50 % der volumengewichteten Verteilungssumme 700 μιτι ; es ist zu erkennen, dass dieser Wert auch nach der Vibrationsprüfung quasi konstant ist.

Hierdurch ist gewährleistet, dass die Durchströmbarkeit der Schüttung, also auch die Reinigungsleistung, über die Lebensdauer der Reinigungsvorrichtung zur Verfügung steht.