AT514512A1 - Katalysatorreaktor - Google Patents

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AT514512A1 ATA494/2013A AT4942013A AT514512A1 AT 514512 A1 AT514512 A1 AT 514512A1 AT 4942013 A AT4942013 A AT 4942013A AT 514512 A1 AT514512 A1 AT 514512A1
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Abstract

Katalysatorreaktor (1) mit Einbauten aus Katalysatormodulen ( 2), wobei die Summe der Anströmeintri ttsflächen der in den Katalysatormodulen eingebauten Katalysatorelemente ( 3) größer als die Strömungseintrittsfläche des Katalysatorreaktors ist, wobei als Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung (S) zugewandten Flächen der Katalysatormodulseiten definiert sind, und wobei die Katalysatormodule derart positioniert sind, daß die darin befindlichen Katalysatorelemente von der Richtung der eintrittssei tigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichend vom Rauchgas durchströmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Katalysatorreaktor mit Ein¬bauten aus Katalysatormodulen.
Stand der Technik SCR-Katalysatoren stellen den Stand der Technik zur Ent-stickung von Rauchgasen dar. Damit wird ein wesentlicher Bei¬trag zur Verminderung des bodennahen Ozons, des sauren Regensund des Treibhauseffektes geleistet. Diese Technologie wird inthermischen Kraftwerken und Müllverbrennungsanlagen genausoeingesetzt wie in Verbrennungskraftmaschinen und vielen indu¬striellen Bereichen.
Neben der Reduktion von Stick(stoff)oxiden werden Kataly¬satoren beispielsweise auch zum Abbau von Dioxinen und Furaneneingesetzt, was sich im besonderen bei Müllverbrennungsanlagenals technischer Standard durchgesetzt hat.
Katalysatorelemente werden beispielsweise in Form von ho¬mogen extrudierten Wabenkörpern oder in Form von Trägerwerk¬stoffen, deren Oberfläche mit einer katalytischen Schicht ver¬sehen wird und die Plattenkatalysatoren genannt werden, ange-boten. Weitere Ausführungsvarianten sind beispielsweise Kata¬lysatoren in Pelletform, Zeolithkatalysatoren, bei denen die aktive Schicht auf einen keramischen Träger mittels Washcoat-Verfahren aufgebracht wird, sowie als wellenförmige Plattenausgeführte Katalysatoren.
Zum Einbau in SCR-Reaktoren werden die einzelnen Kataly¬satorelemente in Katalysatormodule (beispielsweise Stahlmodu-le) gepackt, welche im Verbund als Katalysatorlage bezeichnetwerden. Zwischen den einzelnen Katalysatormodulen sowie zwi¬schen den Katalysatormodulen und der Wand des die Module auf¬nehmenden Reaktorgehäuses werden Dichtungen vorgesehen, um denRauchgasstrom zwingend durch die Katalysatorelemente zu füh¬ren .
Einen wesentlichen Leistungsparameter stellt der durch denEinbau der Katalysatormodule in den Reaktor einhergehendeDruckverlust dar. Es wird angestrebt, diesen unerwünschtenDruckverlust so gering wie möglich zu halten. Der Druckverlustwird unter anderem durch die Wahl der Geometrie der Katalysa¬torelemente beeinflußt. Der Geometriewahl sind allerdings fer¬tigungsbedingte sowie prozeßbedingte Grenzen gesetzt. Die Grö¬ße des SCR-Reaktors beeinflußt ebenfalls direkt den Druckver¬lust. Dem Gestaltungspielraum sind somit Grenzen gesetzt: ei¬nerseits durch bauseitige Einschränkungen, im besonderen beispäter nachgerüsteten SCR-Reaktoren, andererseits durch ökono¬mische Überlegungen.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindungsaufgabe liegt in der Bereitstellung von Ka¬talysatormodulen mit größtmöglicher, katalytisch aktiver Ober¬fläche bei gegebenem beschränktem Reaktorquerschnitt untergleichzeitiger Minimierung des durch die Katalysatormoduleverursachten Druckverlustes. Diese Aufgabe wird bei einem Ka-taysatorreaktor der einleitend angegebenen Art erfindungsgemäßdadurch gelöst, daß die Summe der Anströmeintrittsflächen dereinzelnen Katalysatormodule je Katalysatorlage größer als dieStrömungseintrittsfläche des Katalysatorreaktors ist, wobeials Moduleintrittsfläche die der Hauptströmungsrichtung zuge¬wandte Fläche der Katalysatormodulseite definiert ist, und wo¬bei die Katalysatormodule im Katalysatorreaktor derart positi¬oniert sind, daß die in den Katalysatormodulen verbauten Kata¬lysatorelemente von der eintrittsseitigen und/oder der aus¬trittsseitigen Strömungsrichtung abweichend vom Rauchgasdurchströmt sind.
Die Bereitstellung der erforderlichen Katalysatoroberflä¬che und des damit verbundenen Katalysatorvolumens wird somitdurch die erfindungsgemäße Anordnung der Katalysatormodule in¬nerhalb des Katalysatorreaktors erzielt, was eine Vergrößerungder Bautiefe des Katalysatormodulverbundes mit sich bringt.Der Querschnitt des SCR-Reaktors bleibt dabei unverändert.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind ergänzendauch Katalysatormodule vorgesehen, welche parallel zur Aus¬ richtung der eintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigenStrömungsrichtung vom Rauchgas durchströmt sind. Diese könnensich beispielsweise in der selben Katalysatorlage und/oder ineiner vor- bzw. nachgelagerten Katalysatorlage befinden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf dieZeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematischePerspektivansicht eines Katalysatorreaktors gemäß der Erfin¬dung, Fig. 2 eine schematische Draufsicht, Fig. 3 eine Vorder¬ansicht und Fig. 4 einen schematischen Schnitt nach der LinieIV-IV in Fig. 3 zeigen.
Der an sich konventionelle Aufbau eines parallelepipedi-schen Katalysatorreaktors 1 ist dadurch bestimmt, daß derRauchgasstrom S innerhalb des Katalysatormoduls 2 ohne einedurch den Katalysator hervorgerufene Umlenkung der (Haupt-)Strömungsrichtung von der Eintrittsseite 2' eines Katalysator¬moduls 2 durch Kanäle 4 der Katalysatorelemente 3 zur Aus¬trittsseite 2" des Katalysatormoduls 2 strömt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßenAufbau des Katalysatorreaktors 1 sind die parallelepipedischausgebildeten Katalysatormodule 2 abweichend von der bisheri¬gen Praxis bezüglich der Eintrittsseite 2' und/oder der Aus¬trittsseite 2" bzw. der Strömungsrichtung im Katalysatorreak¬tor 1 neu positioniert. Die Durchströmung der Katalysatorele¬mente 3 erfolgt somit in einer bezüglich der eintrittsseitigenund/oder der austrittsseitigen Strömungsrichtung abweichendenRichtung, beispielsweise unter 60° geneigt. Durch diese beson¬ dere Anordnung der Katalysatormodule 2 und damit verbunden derKatalysatorelemente 3 innerhalb des Katalysatorreaktors 1 er¬gibt sich die Möglichkeit, den bestehenden Querschnitt der Re¬aktoranlage in der Tiefe zu nützen. Dadurch erreicht man einesignifikante Vergrößerung der Katalysatoreintrittsfläche in¬nerhalb einer Katalysatorlage bei gleichbleibendem Querschnittdes Katalysatorreaktors 1.
Das Rauchgas wird von der Eintrittsseite 2' des Katalysa¬tormoduls 2 durch die Kanäle 4 der Katalysatorelemente 3 ge¬leitet. Die Katalysatormodule 2 sind so angeordnet, daß diedarin befindlichen Katalysatorelemente 3 und damit deren Kanä¬le 4 zur Hauptströmungsrichtung S des Rauchgases vor der Mo-duleintrittsseite 2' um beispielsweise 60° geneigt ausgerich¬tet und dementsprechend durchströmt sind. An der Austritts¬seite 2" jedes Katalysatormoduls 2 mündet das Rauchgas wiederin den gesamten Rauchgasstrom S, der parallel zur Reaktorwandausgerichtet verläuft.
Der vorstehend beschriebene Erfindungsgegenstand kann bei¬spielsweise eingesetzt werden zur: • Verringerung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei gleichbleibendem Reaktorquerschnitt. • Verringerung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei gleichzeitig verkleinertem Reaktorquerschnitt. • Beibehaltung des katalysatorbedingten Druckverlustes bei verkleinertem Reaktorquerschnitt oder reduzierterAnzahl an Katalysatorlagen.
Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Ausfüh¬rungsbeispiel im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedent¬lich abgewandelt werden kann, insbesondere was die Lage derKatalysatormodule im Katalysatorreaktor bzw. die Lage der Ka¬talysatorelemente im Katalysatormodul betrifft.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Katalysatorreaktor mit Einbauten aus Katalysatormodu¬len, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Anströmein¬trittsflächen der in den Katalysatormodulen (2) eingebautenKatalysatorelemente (3) größer als die Strömungseintrittsflä¬che des Katalysatorreaktors (1) ist, wobei als Moduleintritts¬fläche die der Hauptströmungsrichtung (S) zugewandten Flächender Katalaysatormodulseiten definiert sind, und wobei die Ka-talysatormodule (2) derart positioniert sind, daß die darinbefindlichen Katalysatorelemente (3) von der Richtung der ein-trittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungsrich¬tung abweichend vom Rauchgas durchströmt sind.
  2. 2. Katalysatorreaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch ge¬kennzeichnet, daß auch Katalysatormodule (2) vorgesehen sind,deren Katalysatorelemente (3) parallel zur Ausrichtung dereintrittsseitigen und/oder der austrittsseitigen Strömungs¬richtung vom Rauchgas durchströmt sind.
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