VERWENDUNG EINES HYDROPHOBEN FILTERS IN EINEM VERFAHREN ZUM ENTFERNEN UND OXIDIEREN ORGANISCHER BESTANDTEILE VON KÜCHENDÜNSTEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines hydrophoben, vom beheizten Katalysator getrennten Filters in einem Verfahren zum Entfernen und Oxidieren organischer Bestandteile von Küchendünsten aus einem Abluftstrom durch Hindurchleiten des Abluftstromes durch einen Filter, so daß die organischen Bestandteile von dem Filter adsorbiert werden, und anschließendes Desorbieren des Filters durch Wärmezufuhr außerhalb der Adsorptionsphase, wobei die desorbierten Bestandteile der Küchendünste mittels eines beheizten Katalysators katalytisch umgesetzt werden.

[0002] Küchendünste und darunter fallen im weiteren Sinne auch die bei der Erzeugung und Zubereitung von Lebensmitteln und Speisen, beispielsweise durch Bäckereien oder Schokoladehersteller, anfallenden Dünste, enthaltenen zumeist organische Bestandteile, die in Abhängigkeit von ihrer Konzentration und der Lage der Emissionsquelle zu einer Geruchsbelästigung in der Umgebung sowie zu anderen unerwünschten Erscheinungen, beispielsweise zu Ablagerungen und die sie begleitende Schimmelbildung, führen können.

[0003] Aus diesem Grunde ist man bemüht, die Dünste möglichst nahe am Entstehungsort abzufangen, vorzugsweise abzusaugen, und die mit den Dünsten beladene Abluft zur Reinigung von den organischen Bestandteilen unter anderem durch Filter zu leiten. Allerdings ist das Absorptionsvermögen eines jeden Filters begrenzt, was bei Erreichen der Sättigung deren Wirksamkeit beeinträchtigt oder gar aufhebt. Ein Austausch der Filter ist mit Arbeitsaufwand und Kosten sowie ggfs. mit Entsorgungsproblemen verbunden.

[0004] Die aus der DE-A-23 63 820 bekannte Vorrichtung hat eine Baugruppe aus einem Filter und einem beheizten Katalysator, durch welche die mit organischen Bestandteilen befrachtete Abluft nach einer Vorfilterung hindurch geleitet wird, wobei die organischen Bestandteile von dem Filter abwechselnd adsorbiert und durch Wärmezufuhr desorbiert und katalytisch nachverbrannt werden. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß der Filter häufig desorbiert werden muß, vorzugsweise nach jedem Absaugvorgang. Angesichts eines hohen Anteils an Wasserdampf und Wassertröpfchen in Küchendünsten ist der Filter nämlich trotz eines vorgeschalteten Fettfilters nach kurzer Zeit nicht mehr aufnahmefähig. Hinzu kommt, daß das Desorbieren von Wasser wegen der hohen spezifischen Wärme und Verdampfungswärme von Wasser einen hohen Energieaufwand für die Beheizung des Filters und des Katalysators erfordert. Um wirksam zu sein, weisen Katalysatoren im allgemeinen eine große spezifische Oberfläche auf, was zusätzlich zu einer Energieübertragung an die sie durchströmende Abluft, insbesondere bei mit Wasserdampf versetzter Abluft, führt. Entsprechend hoch sind der Energieaufwand und die damit verbundenen Kosten, um den Katalysator während der Katalyse ständig auf Betriebstemperatur zu halten. Weiter kommt hinzu, daß die im allgemeinen im Luftstrom nur in relativ geringer Konzentration vorliegenden organischen Bestandteile wegen des hohen sie begleitenden Luftvolumenstroms nur unwesentlich zur Heizung des Katalysators durch ihre exotherme katalytische Oxidation beitragen können.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß der Energieaufwand für das Desorbieren und katalytische Umsetzen der adsorbierten Bestandteile aus Küchendünsten herabgesetzt wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des einzigen Patentanspruchs gelöst.

[0006] Erfindungsgemäß wird ein hydrophober Filter verwendet. Das hat den Vorteil, daß selektiv die organischen Bestandteile der Küchendünste adsorbiert werden, nicht jedoch der im Küchendunst enthaltene Wasserdampf oder Wassertröpfchen, so daß der Filter von dem Wasser, das er gar nicht erst adsorbiert, auch nicht wieder befreit werden muß.

[0007] Der Filter wird durch Wärmezufuhr regeneriert und der Katalysator wird nur zeitlich begrenzt und daher energiesparend zur katalytischen Oxidation der organischen Bestandteile beheizt. Das ist dadurch möglich, daß die organischen Bestandteile des Küchendunstes nicht ständig der Katalyse unterzogen, sondern zunächst durch den Filter adsorbiert und zwischengespeichert und von Zeit zu Zeit am beheizten Katalysator umgesetzt werden, wozu die organischen Bestandteile vom Filter - wenn er vor dem Katalysator liegt - durch Erwärmen desorbiert werden.

[0008] Die Desorptionsphase wird spätestens dann, durchgeführt, wenn der Filter mit organischen Bestandteilen gesättigt ist. Die katalytische Oxidation der organischen Bestandteile erfolgt dann ebenfalls, vorzugsweise wenn der Küchenbetrieb eingestellt ist, beispielsweise nachts.

[0009] Die katalytische Oxidation der zuvor in dem Filter adsorbierten und angereicherten organischen Bestandteile nimmt durch die konzentriertere Umsetzung deutlich weniger Zeit und Energie in Anspruch als eine solche, die wie beim Stand der Technik auch eine erhebliche Menge adsorbierten Wassers desorbieren muß.

[0010] Es bestehen zwei Möglichkeiten, die Erfindung durchzuführen bzw. auszugestalten. Bei beiden Möglichkeiten werden die mit dem Abluftstrom herantransportierten organischen Bestandteile zunächst an einem Filter adsorbiert. Dieser Filter besteht vorzugsweise aus zeolithischem Material. Zeolithe weisen aufgrund ihrer spezifischen chemischen und physikalischen Eigenschaften, die in einem weiten Bereich bei ihrer Herstellung modifiziert werden können, ein besonders hohes Adsorptionsvermögen, insbesondere für gasförmige Stoffe, auf. Bei der Filterung von Ablüften, die Küchendünste enthalten, sind solche Zeolithe geeignet, die hydrophobe Eigenschaften besitzen und deshalb selektiv die organischen Bestandteile der Küchendünste adsorbieren, jedoch nicht den Küchendünsten anhaftenden Wasserdampf. Zeolithe können in Form eines Pulverbetts, einer Granulatschüttung oder eines monolithischen Körpers vorliegen. Vorzugsweise werden Granulatschüttungen eingesetzt, da sie gegenüber dem Pulverbett eine bessere Durchströmbarkeit aufweisen und gegenüber dem monolithischen Körper kostengünstiger herzustellen sind. Eine besondere Eigenschaft der Zeolithe ist ihre reversible Adsorptionsfähigkeit, d.h. sie geben die zuvor adsorbierten organischen Bestandteile bei Temperaturerhöhung wieder ab. Die Desorptionstemperatur hängt dabei einerseits von den charakteristischen Eigenschaften des Zeoliths, insbesondere von seinen gegebenenfalls modifizierten Oberflächeneigenschaften sowie von der Art der adsorbierten organischen Bestandteile selbst ab. Geeignete Desorptionstemperaturen liegen im Bereich von 150°C bis 300°C, wobei eine höhere Temperatur zu einer vorteilhaften hohen Desorptionsrate führt, jedoch die Desorptionstemperatur nach oben begrenzt werden muss, um eine unerwünschte Karburierung zu vermeiden, was die Regenerationsfähigkeit des Zeoliths und damit des Filters beeinträchtigen würde. Zeolithe bzw. Filter, die, wie oben beschrieben, bei Wärnezufuhr die organischen Bestandteile wieder desorbieren, werden im weiteren als "desorbierende Zeolithe" bzw. "desorbierende Filter" bezeichnet.

[0011] Die Verwendung von Zeolithen hat gegenüber den in Küchen sonst verwendeten, schwerlich desorbierbaren Adsorptionsfilter aus Aktivkohle oder Faservliesmatten den Vorteil, thermisch höher belastbar zu sein.

[0012] Eine Möglichkeit zur Modifizierung der spezifischen Eigenschaften der Zeolithe besteht darin, die Oberfläche der Zeolithe unter anderem mit katalytisch wirksamen und die organischen Bestandteile unter Sauerstoffzufuhr oxidierenden Substanzen zu versehen, insbesondere mit Edelmetallsalzen. Die katalytische Wirkung des Zeoliths und damit des Filters wird durch Wärmezufuhr aktiviert. Dabei werden die organischen Bestandteile ohne vorher zu desorbieren in Gegenwart von Sauerstoff katalytisch oxidiert. Der vorher adsorbierende Zeolith wird zweckmässigerweise bei Temperaturen von 200°C bis 900°C als Katalysator betrieben. Vorzugsweise im Bereich von 200°C bis 450°C. Filter und Zeolithe, die die vorher absorbierten organischen Bestandteile unter Wärmezufuhr katalytisch oxidieren, werden im weiteren "oxidierende Zeolithe" bzw. "oxidierende Filter" genannt.

[0013] Die Erwärmung des Filters kann auf vielfache Weise geschehen. Der Filter kann direkt, insbesondere mittels einer elektrischen Heizeinrichtung beheizt werden. Der Filter kann auch selbst als Wärmetauscher ausgelegt sein, beispielsweise nach dem Kreuzstrom-Prinzip, um eventuell anfallende Abwärme zum Beheizen des Filters verwenden zu können. Indirekt kann der Filter beheizt werden, indem ihm beispielsweise eine Heizeinrichtung vorgeschaltet wird, die den Abluftstrom aufheizt, bevor er in den Filter eintritt. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise wiederum elektrisch betrieben werden oder als Wärmetauscher ausgelegt sein.

[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, daß als Filter ein "desorbierbarer Filter", insbesondere ein Zeolith, eingesetzt wird und die katalytische Oxidation in einem davon getrennten aber strömungstechnisch verbundenen und beheizten Katalysator durchgeführt wird. Dabei sind die Bedingungen für die katalytische Oxidation der organischen Bestandteile dieselben wie für den oxidierenden Filter. In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Filter zugleich Katalysator, wie zuvor bei dem "oxidierenden Zeolith" beschrieben. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile reduziert und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann insgesamt kompakter ausgeführt werden. Der Vorteil eines vom "desorbierenden Filter" getrennten Katalysators, liegt darin, daß der Katalysator beispielsweise mehreren Filtem während derer gleichzeitig oder zeitlich versetzten Desorptionsphasen zugeordnet werden kann. Dies wäre insbesondere für Großküchen oder Großanlagen mit mehreren Absaugstellen für organisch belastete Dünste von Vorteil. Außerdem kann ein vom Filter getrennter Katalysator in einer Zweigleitung angeordnet werden, die in der Adsorptionsphase nicht durchströmt wird, so daß der Katalysator in der Adsorptionsphase nicht belastet wird, insbesondere nicht mit Wasserdampf.

[0015] Der dem desorbierenden Filter nachgeordnete Katalysator kann über eine Heizeinrichtung direkt oder indirekt beheizt werden, wobei die Beheizungsart vorzugsweise elektrisch ist.

[0016] Heizeinrichtungen eines "desorbierenden Filters" und eines nachgeordneten Katalysators sowie eines "oxidierenden Filters" können durch ihnen zugeordnete Schalteinrichtungen unabhängig von dem ihnen zugeordneten und den Abluftstrom erzeugenden Ventilator geschaltet werden, so daß sie bei Erreichen der Sättigung des Filters oder nach Bedarf früher betätigbar sind. Die Heizeinrichtungen des "desorbierenden Filters" und des nachgeordneten Katalysators können auch als gemeinsame Heizeinrichtung ausgebildet sein bzw. eine gemeinsame Schalteinrichtung aufweisen, da die Desorption und die katalytische Oxidation in dem dem Filter nachgeordneten Katalysator fast gleichzeitig stattfindet. Durch bestimmte schaltungstechnische Vorkehrungen kann sichergestellt werden, daß der Katalysator auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt wird, unmittelbar bevor der Filter beheizt wird und die Desorption in Gang gesetzt wird.

[0017] Um zu vermeiden, daß der Katalysator im nicht beheizten Zustand während der Adsorptionsphase mit Kondenswasser belegt wird, ist dieser nur im beheizten Zustand, vorzugsweise nur in der Desorptionsphase, dem den Filter verlassenden Abluftstrom auszusetzen. Dies wird vorteilhafterweise dadurch verwirklicht, dass der Katalysator mittels eines Bypasses umgangen wird und Absperreinrichtungen im Bypass und/oder dem durch den Bypass zu überbrückenden Abschnitt des Abluftkanals mit dem Katalysator vorgesehen sind und beispielsweise als ansteuerbare Ventile ausgestaltet sind.

[0018] Die im gasförmigen Trägermedium nach der katalytischen Oxidation der organischen Bestandteile gespeicherte Wärme kann zumindest teilweise dem Desorptionsvorgang oder der Katalyse zugeführt werden. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass die aufgeheizte Abluft dem ggfs. als Kreuzstrom-Wärmetauscher ausgestalteten Filter oder einem Wärmetauscher,der dem Filter vorgeschaltet ist und die dem Filter zugeführte Abluft erwärmen soll, zugeführt wird. Es ist auch möglich, dass ein Teil der aus dem Katalysator austretenden und erhitzten Abluft der in den Filter eintretenden, kälteren Abluft zugemischt wird, um diese zu erwärmen, wobei aber ein Mindestsauerstoffanteil in der dem Filter zugeführten Abluft nicht unterschritten werden darf, da sonst die folgende katalytische Oxidation nur unvollständig abläuft.

[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1

zeigt die Blockdarstellung einer Vorrichtung zum Entfernen und Oxidieren organischer Bestandteile 1 von Küchendünsten in der Phase der Adsorption,

Figur 2

zeigt die Blockdarstellung der Vorrichtung aus Figur 1 in der Phase der Desorption und Katalyse, und

Figur 3

zeigt die Blockdarstellung der Vorrichtung aus Figur 1 am Schluß der Desorptionsphase.

[0020] Die Vorrichtung besteht aus einem hydrophoben Filter 2, einem Katalysator 3 und einem Ventilator 4, der einen Abluftstrom 5 erzeugt, wobei der Filter 2, der Katalysator 3 und der Ventilator 4 einander strömungsmässig nachgeordnet und über den Abluftkanal verbunden sind. Der Abluftkanal 6 verzweigt vor dem Katalysator 3 in einen Bypass 7, der den Katalysator 3 überbrückt und vor dem Ventilator 4 wieder in den Abluftkanal 6 einmündet. In dem Bypass 7 ist eine erste ansteuerbare Absperreinrichtung 8 angeordnet. In dem vom Bypass 7 überbrückten Teil des Abluftkanals 6 ist eine zweite ansteuerbare Absperreinrichtung 9 vor dem Katalysator 3 vorgesehen. In den Filter 2 bzw. den Katalysator 3 ist eine Heizeinrichtung 10 bzw. 11 integriert, die unabhängig voneinander und unabhängig vom Ventilator 4 schaltbar sind. In der Adsorptionsphase (Fig. 1) ist die Absperreinrichtung 8 geöffnet und die Absperreinrichtung 9 geschlossen, so dass der Abluftstrom 5 am Katalysator 3 vorbeigeleitet wird. Die Heizeinrichtungen 10 und 11 sind ausgeschaltet und der Filter 2 sowie der Katalysator 3 befinden sich auf niedriger Temperatur T₀, wobei T₀ kleiner 100°C ist. Die im Abluftstrom 5 befindlichen organischen Bestandteile 1 adsorbieren im Filter 2. Die so gereinigte Abluft wird über den Bypass abgezogen. Zum Ende der Adsorptionsphase, d.h. bei Sättigung des Filters 2, oder bei Bedarf wird der Katalysator 3 mittels der zweiten elektrischen Heizeinrichtung 11 auf seine Betriebstemperatur T₂ (z.B. 350°C) aufgeheizt. Sobald er diese Temperatur erreicht, wird die zweite Absperreinrichtung 9 geöffnet und anschließend die erste Absperreinrichtung 8 geschlossen. Danach bringt die erste Heizeinrichtung 10 den Filter 2 auf seine Desorptionstemperatur T₁ (z.B. 200°C). Die während der Desorptionsphase (Fig.2) vom Filter freigesetzten organischen Bestandteile 1 werden mittels des Abluftstroms 5 über den Abluftkanal 6 zum Katalysator 3 transportiert. Dort werden die desorbierten organischen Bestandteile 1 ansdiießend direkt katalytisch oxidiert, bevor sie die Vorrichtung über den Ventilator 4 verlassen.

[0021] Nachdem die im Filter 2 angereicherten organischen Bestandteile vollständig desorbiert worden sind (Fig. 3), werden die erste Heizeinrichtung 10 und die zweite Heizeinrichtung 11 wieder abgeschaltet sowie die erste Absperreinrichtung 8 wieder geöffnet und die zweite Absperreinrichtung 9 wieder geschlossen. Der Filter 2 liegt jetzt in regenerierter Form vor und kann nach Abkühlung auf T₀ wieder von neuem organische Bestandteile 1 aus dem Abluftstrom 5 adsorbieren.

Ansprüche

1. Verwendung eines hydrophoben, vom beheizten Katalysator (3) getrennten Filters (2) in einem Verfahren zum Entfernen und Oxidieren organischer Bestandteile (1) von Küchendünsten aus einem Abluftstrom (5) durch Hindurchleiten des Abluftstroms (5) durch den Filter (2), so daß die organischen Bestandteile (1) von dem Filter (2) adsorbiert werden, und anschließendes Desorbieren des Fitters durch Wärmezufuhr außerhalb der Adsorptionsphase, wobei die desorbierten Bestandteile (1) der Küchendünste mittels eines beheizten Katalysators (3) katalytisch umgesetzt werden.

Claims

1. Use of a hydrophobic filter (2), which is separated from the heated catalyst (3), in a process for removing and oxidising organic components (1) of kitchen fumes from an extracted air stream (5) by passing the extracted air stream (5) through the filter (2), so that the organic components (1) are absorbed by the filter (2), and subsequently out of the adsorption phase desorbing them from the filter (2) by heat input and catalytically converting the desorbed components (1) of the kitchen fumes by a heated catalyst (3).

Revendications

1. Utilisation d'un filtre hydrophobe (2) séparé d'un catalyseur chauffé (3) dans un procédé pour l'élimination et l'oxydation des constituants organiques (1) de vapeurs de cuisine à partir d'un courant d'air d'évacuation (5) en faisant passer le courant d'air d'évacuation (5) à travers le filtre (2) de telle sorte que les constituants organiques (1) sont adsorbés par le filtre (2), et pour la désorption ultérieure du filtre par apport de chaleur à l'extérieur de la phase d'adsorption, dans laquelle les constituants désorbés (1) des vapeurs de cuisine sont transformés par voie catalytique à l'aide d'un catalyseur chauffé (3).

Zeichnung