CN106659972A - 处理装置和用于处理废气流的方法 - Google Patents

Abstract

为了提供用于处理含一氧化碳的废气流的能量高效的处理装置，处理装置包括：转化装置(140)，其用于将一氧化碳转化为二氧化碳，该转化过程中所释放的能量用于供应热能源和/或电能；净化装置(124)，其用于净化待供送至转化装置的废气流。

Description

处理装置和用于处理废气流的方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理废气流、尤其是含一氧化碳的废气流的处理装置。

背景技术

含一氧化碳的废气流是例如FCC(流化床催化裂化)单元的废气流，其在FCC单元中催化剂的再生中例如通过碳沉积物的部分氧化而产生。根据该单元的配置，氧不足情况下的强制再生操作可导致碳仅部分地氧化成二氧化碳。尤其地，4-10％体积的量可作为一氧化碳离开再生器。该一氧化碳量提供标准条件下每立方米达1.5兆焦耳数量级的可用热值(MJ/m³标准条件(i.N.))。该热值例如可用于所谓的CO锅炉以产生水蒸汽。

在大约715℃下催化剂的再生过程中，量级为50-400ppm/vol的氮氧化物从焦炭(碳沉积物)中所含的固氮产生。与此同时，焦炭中所含的结合硫(其可贡献进口中所含的硫的30％)在再生器中转化成SO₂和SO₃(<10％)，并以200-3000ppm/vol的量级排出。

排出物的另一来源是以达10g/bbl的进料的量级从再生器的裂化催化剂的排放，其以灰尘成分的30-80％的量级显著增加了细颗粒物的浓度，但也导致涂层的形成，因而降低了CO锅炉的性能。

尤其地，为了遵守排放物限制方面的环境要求，在CO锅炉的出口处使用了单独的处理单元以用于脱氮、脱硫和减少细颗粒物。

例如，用于流化床催化裂化的现有装置和方法要求在CO锅炉的出口处在相应的最佳条件下、尤其是在降低的温度下设置串联连接的三个或更多个过程。清洁过程因而通常在离开CO锅炉的废气流中实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理装置，其能够在对含一氧化碳的废气流的处理中实现高效的能量利用。

根据本发明，该目的通过一种用于处理含一氧化碳的废气流的处理装置来实现，该处理装置包括：

转化装置，其用于将一氧化碳转化成二氧化碳，所述转化中所释放的能量用于供应热能源和/或电能；和清洁装置，其用于净化待供送至转化装置的废气流。

在该情况下，术语清洁尤其是指脱硫、脱氮、脱酸、脱毒和/或除尘，且优选是上述方法中的至少两种的组合，以用于废物、废气或废空气的环境处理。废气或废空气的脱硫尤其是指通过适当的技术方法所实现的废气和/或废空气中SOx浓度的降低。废气或废空气的脱氮被理解成尤其是指通过适当的技术方法所实现的废气和/或废空气中NOx浓度的降低。此外，废气或废空气的脱酸尤其是指通过适当的技术方法所实现的废气和/或废空气中酸性成分(比如HF、HCL等)的浓度的降低。在脱毒中，优选将有毒成分(比如二恶英、呋喃等)通过适当的技术方法从废气或废空气去除，或至少降低它们的浓度。在除尘中，主要是将固体成分(比如颗粒、团聚体、凝结物和/或灰尘)通过分离装置从废气或废空气去除、分离、筛除和/或滤除。

在本说明书和权利要求中，热能源被理解成尤其是指媒介，热能可借助于该媒介来储存和/或转移。

热能源例如是温暖的、加热的和/或汽化的流体，比如水和/或热气体，尤其是热废气。

由于根据本发明的处理装置包括清洁装置，待供送至转化装置的废气流可通过该清洁装置被清洁，因此，这使得可以以优化的能量效率来清洁废气流。该清洁在转化装置、例如CO锅炉和/或燃气轮机单元(尤其是微燃气轮机单元)的进口中、特别是上游设置。清洁装置的该布置使得可尤其有利地降低或甚至防止下游转化装置被初始废气流中所含的有害物质污染。

例如，DE 102013203448.2公开了一种燃气轮机单元，尤其是微燃气轮机单元，以用于对废气或废空气中所含的可燃成分进行处理和/或能量回收，所述燃气轮机单元具有带可加热燃烧室的燃烧器。该单元具有气态媒介可流动通过的反应室，所述反应室具有进口开口，废气或废空气通过该进口开口流入反应室。反应室具有出口开口，废气或废空气从反应室通过该出口开口流入热气体通道，以便将处理的废气从反应室排出。在该单元中，含有可燃成分的废气或废空气与富煤气一起燃烧。发热值HA大于15MJ/Nm³的可燃气体或气体混合物在本文中被称为所谓的富煤气。相比之下，比如由废气或废物所形成的贫煤气的发热值显著降低。单元中所燃烧的富煤气可以是气体，比如天然气，尤其是生物天然气。关于所描述的燃气轮机单元、尤其是微燃气轮机单元的详细配置，参考DE 102013203448.2，其公开内容以全文并入本文，且该参考不应理解成限制性的。除了该特定燃气轮机单元、尤其是微燃气轮机单元之外，燃气轮机单元、尤其是微燃气轮机单元的替代性实施例对本领域技术人员来说也是已知的，尤其是不具有反应室的转化装置的合适实施例公开于DE102013203448.2，尤其是用于转化贫煤气。

可能有利的是，清洁装置包括用于将至少一种添加物供送至废气流的供送装置。在本文中，添加物也被理解成尤其是指添加物的混合物、分散体、乳剂和/或溶液，其中，混合物、分散体、乳剂和/或溶液的成分可以是固态、液态和/或气态。这种添加物优选特征在于，添加物促进或支持清洁装置中提供的至少一个分离、清洁和/或转化过程和/或作用于废气流和/或对所述过程是必需的。

供送装置例如可包括喷嘴格栅，添加物可通过所述喷嘴格栅在大的区域上和/或在各个点处被供送至废气流。

供送装置优选还可包括和/或构成混合装置。

借助于混合装置，一种或多种添加物和/或废气流的废气优选能彼此混合。混合装置例如可包括混合室和/或混合单元(比如搅拌器)，一种或多种添加物和/或废气流的废气在所述混合室和/或混合单元中能彼此混合。为该目的，例如一个或多个搅拌装置和/或混合元件可设置在混合室中。

一个或多个混合元件例如构造为混合轮或框格式轮(Zellrad)。

对此替代地或附加地，可以设置构造为挡板、涡流发生器和/或湍流发生器的混合元件。

可能有利的是，借助于供送装置，可将含氨和/或含石灰的添加物供送至废气流。

例如，可使得借助于供送装置，可将氨-空气混合物或含水氨供送至废气流。

可能有利的是，借助于处理装置的测量装置在清洁装置的出口处进行氮氧化物测量。根据所测量的氮氧化物量和/或浓度，供送装置可优选用于选择性地控制和/或调节所供送的添加物的量。

含石灰的添加物例如是含水石灰液。

有利的是，在清洁装置的出口处借助于所述清洁装置的测量装置进行硫氧化物测量。可根据所测量的硫氧化物量和/或浓度来优选控制和/或调节所供送的添加物的量。

处理装置优选设有控制装置，以用于控制和/或调节所供送的添加物的量。

控制装置优选布置和构造成：借助于控制装置，可根据所测量的氮氧化物的量和/或所测量的硫氧化物的量来控制和/或调节所供送的添加物的量。

可使清洁装置包括分离装置，尤其是过滤装置。

借助于分离装置，可优选将固体成分从废气流去除。

分离装置例如可以是催化剂分离装置，尤其是用于转化氮氧化物的催化剂分离装置。催化剂分离装置被理解成尤其是指过滤装置，在该过滤装置的通过方向或路径中布置有、包括有或设有至少部分地有催化作用的材料。通过方向或通过路径被理解成尤其是指待清洁的流体、废气或废气流通过分离或过滤装置的通路。有催化作用的材料被理解成是指一种物质或物质混合物，其有助于或允许流体、废气或废气流的至少一种成分到另一组分的化学转化反应。

分离装置可例如是催化剂分离装置，尤其是用于转化氮氧化物和碳氢化合物(例如挥发性碳氢化合物(挥发性有机化合物；VOC))、二恶英、呋喃等的催化剂分离装置。

分离装置优选包括一个或多个分离元件。

一个或多个分离元件优选构造为过滤元件。

过滤元件尤其是表面过滤器或深层过滤器。

在表面过滤器中，分离优选通过使要分离的颗粒积聚成形成在过滤器上的过滤块来进行。在深层过滤器中，优选通过使要分离的颗粒沉积到过滤元件中而产生实际分离效果。

对于构造为过滤元件的一个或多个分离元件而言替代地或附加地，优选设置构造为静电分离器、旋风分离器、湿分离器和/或水分离器的一个或多个分离元件。

分离装置的一个或多个分离元件优选构造为过滤棒。

分离元件(尤其是过滤元件、优选是过滤棒)优选是空心柱形元件，尤其是空心圆柱形元件。

替代地，也可使用其他、尤其细长的空心体作为分离元件。合适的元件的示例是普遍的具有多边形横截面(比如三角形、方形、五边形、六边形或八边形的横截面或者更高阶的多边形，和/或五角星形、六角星形或者更多角星形的横截面)和/或具有抛物线形、椭圆形或者双曲线形区段的横截面的空心柱体。在此，更高阶的横截面几何形状(例如星形面)具有的优点是提供分离元件上的更大的罩表面。

分离元件优选构造成在一端部处闭合。尤其可使空心柱形元件、尤其空心圆柱形的元件的一端部闭合，而另一端部构造成敞开的。

待清洁的废气流优选相对于纵向轴线和/或对称轴线沿着径向方向从外至内流动通过分离元件。

分离元件的闭合端部优选延伸到分离装置的分离室的原料气体腔。

分离元件的敞开端部优选朝向分离装置的分离室的清洁气体腔。分离元件、尤其是空心柱形元件、比如空心圆柱形元件的内腔优选朝着分离室的清洁气体腔敞开。

可能有利的是，分离装置包括具有基体的一个或多个分离元件。

基体优选设有一个或多个涂层。

对此替代地或附加地，可使基体设有一个或多个填充物。

基体优选是尺寸稳定的构件，从而限定出分离元件的基本形状。

基体优选形成用于分离元件的其他组成部分的支承结构或载体，尤其是用于一个或多个涂层和/或一个或多个填充物的支承结构或载体。

优选地，基体是至少部分地透气的。为此，可在基体中设置开口，该开口尤其由于基体的宏观设计而产生。对此替代地或附加地，基体可由于材料而是至少部分地透气的，例如可在开孔式或开放框格式(offenzellige)材料的情况下产生材料相关的透气性。

在本说明书和和权利要求中，术语涂层尤其被理解成是指：基体的内表面和/或外表面设有附加材料(涂层材料)。涂层优选不限制基体的透气性。尤其地，可优选保留基体的透气的结构、例如开孔式或开放框格式结构。

填充物被理解成尤其是指基体的腔室的部分的或完全的填充物。尤其地，基体的透气性优选被这种填充物所妨碍，除非填充材料自身是透气的。

涂层例如可形成防护层。

涂层例如可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和/或聚酰胺(PA)或者由上述材料中的一种或多种组成。

以上描述了基体的涂层和/或填充物的特征。但是，当涂层和/或填充物本身设有涂层和/或填充物时，也可实现基体的涂层和/或填充物的这些特征。

例如，可使基体的有催化作用的涂层设有构造为防护层的涂层和/或一个或多个填充物。

可能有利的是，基体包括塑料材料、陶瓷材料、玻璃类材料和/或金属材料，或者由塑料材料、陶瓷材料、玻璃类材料和/或金属材料构成。

在本说明书和和权利要求中，玻璃类材料被理解成尤其是指无定形物质、例如无定形的固体物质。

例如可提供具有无定形结构的有机玻璃类材料，尤其是塑料。

此外，还可提供无机玻璃类材料，尤其是硅酸盐玻璃、石英玻璃等。

玻璃类材料例如是玻璃纤维类材料，尤其是玻璃纤维材料。

陶瓷材料例如是或者包括堇青石和/或莫来石。

例如，可使基体由硬化和/或加强的泡沫金属构成。

基体尤其包括开孔式或开放框格式的泡沫金属。

金属材料、尤其是开孔式的或者开放框格式的泡沫金属的材料可例如是不锈钢，尤其是FeCrAl合金。

可能有利的是，基体包括泡沫铝材料或者由泡沫铝材料构成。

还可使基体包括烧结金属或者构造为烧结金属构件。

对此替代地或附加地，可使基体具有空心球结构和/或由具有空心球结构的材料构成。

在本发明的一个实施例中，可使基体包括金属栅格，该金属栅格例如由铁或钯构成。金属栅格的栅格单元例如设有填充物，尤其设有透气的有催化作用(有效)的填充物。

尤其地，可使分离元件设置成：金属栅格通过栅格单元的填充物而改进成提供基本上封闭的层。通过随后将金属栅格或整个封闭的层卷绕成空心柱体，可优选形成被构造为过滤棒的分离元件。在该情况下，分离元件的两个尚敞开的端部中的仅一个优选被闭合。

最后，该分离元件还可设有另一涂层，例如防护层。

涂层、尤其是防护层可例如是穿孔的和/或以其他方式透气的膜、网、物理和/或化学涂层和/或在基体或分离元件的另一涂层上的气相沉积涂层。

可能有利的是，基体设有一个或多个透气的涂层和/或有催化作用的涂层。

对此替代地或附加地，可使基体设有一个或多个透气的和/或有催化作用的填充物。

在本说明书和权利要求中，术语有催化作用被理解成尤其是指，废气流的有害物质、尤其是有害气体通过与有催化作用的涂层和/或有催化作用的填充物接触而能够更高效地化学转化，尤其通过活化能的降低和/或通过平衡反应的平衡点的移动。

有催化作用的涂层和/或有催化作用的填充物可例如包括一种或多种下列材料或者由一种或多种下列材料组成：铜、镍、镍氧化物、钯、铂、铑、金和/或其他有催化作用的元素和/或化合物。此外，可提供铂族金属和/或钙钛矿类金属混合氧化物(例如La_0.9Ag_0.1MnO₃)的涂层。

优选地，有催化作用的材料化学地和/或物理地包括在形成涂层、填充物和/或基体的材料中和/或与该材料连接和/或连接至该材料。

分离元件的涂层和/或填充物优选化学地和/或物理地结合至基体。

在本发明的一个实施例中，可使分离装置包括具有结构化表面的一个或多个分离元件。

结构化表面可例如是具有波浪形和/或锯齿形轮廓的表面，尤其是关于平行于分离元件的纵轴线或者对称轴线的纵向剖面而言。

可能有利的是，分离装置包括分离室，该分离室优选包括：

供送区段，通过该供送区段能够将待清洁的废气流供送至分离室的内腔；

排放区段，通过该排放区段能够将清洁的废气流从分离室的内腔排放；和/或

安装装置，其用于安装、布置和/或附接分离装置的一个或多个分离元件。

可能有利的是，分离装置的一个或多个分离元件可拆卸地、可更换地和/或可替换地固定至安装装置。

可能有利的是，一个或多个分离元件可密封地固定至安装装置。

安装装置尤其包括设有导送开口的基本上板状的元件。分离装置的分离元件优选可布置、尤其可拆卸地布置在导送开口中。

分离室的供送区段优选包括进入开口和/或进入接口。

排放区段优选包括排出开口和/或排出接口。

优选地，在供送区段、尤其是进入接口和排放区段、尤其是排出接口之间的流动路径设置成：使得经过供送区段进入分离室的内腔中的废气流必须流经一个或多个分离元件或必须通过所述分离元件，以便到达排放区段和从该排放区段排放。

可能有利的是，清洁装置包括用于清洁分离装置的反冲装置。

借助于反冲装置，可优选产生沿相反方向的流体流动，以便将固体物质和其他残留物和沉积物从分离装置的一个或多个分离元件去除。

沿相反方向的流体流动尤其是与一方向相反的流体流动，废气流在分离装置的分离操作过程中沿该方向流经分离装置。

反冲装置可例如是压缩空气装置。这样的压缩空气装置优选包括一个或多个清洁喷枪，借助于所述清洁喷枪可将压缩空气脉冲射出到所述一个或多个分离元件的内腔中，尤其用来实现沿径向方向向外的穿流，从而从分离元件的外表面沿径向方向清除杂质。

在本发明的一个实施例中，可使清洁装置包括排放装置，借助于该排放装置可将从废气流分离的固体物质排放。

尤其地，可使得借助于排放装置，可将固体物质和其他残留物和沉积物在实施反冲洗操作后从分离装置的一个或多个分离元件去除。

排放装置可例如是排除装置(Austragvorrichtung)。

排放装置尤其可包括一个或多个输送带和/或一个或多个框格式轮闸(Zellenradschleusen)。

借助于排放装置，优选可排放过滤块碎块、灰尘等。

优选地，废气系统设置成：使得气流与所供送的添加物混合，且提供合适的居留时间，以例如用于将硫氧化物转化为亚硫酸钙和/或硫酸钙。

废气流的固体物质成分优选在气流进入分离元件之前在分离元件的表面上被去除。

废气流中的氮氧化物优选在通过分离装置的分离元件过程中通过所供送的氨气转化为氮气和水，尤其在使用分离装置的催化涂层或者催化物质的情况下。

尤其地，通过借助于反冲装置进行的定期反冲洗，可优选去除分离装置的分离元件上的过滤块。最终，借助于排放装置，可将形成过滤块的材料优选从整个清洁装置排放。

优选地，将用于废气流的脱氮、脱硫和除尘的过程阶段整合成组合的处理步骤和/或减少成单独的处理步骤。

该处理步骤的安装部位优选敷设在能量回收装置的入口处，尤其是例如对于催化剂分离装置而言最佳温度占主导的区域中。

可能有利的是，减少了能量回收装置的灰尘暴露以及所需的清洁工作。以这种方式，优选延长了清洁间隔。

过滤装置中分离的过滤块可优选以干燥状态排放，从而可使处置、其他处理和贮存不成问题。

此外，可优选降低投资费用。

本发明还涉及一种用于处理含一氧化碳的废气流的方法。

在这方面，本发明的目的是提供一种方法，借助于该方法可对含一氧化碳的废气流实施能量高效的处理。

该目的根据本发明通过一种用于处理含一氧化碳的废气流的方法来实现，其中，该方法包括：

借助于清洁装置来清洁废气流；

将经清洁的废气流供送至转化装置；和

借助于转化装置将一氧化碳转化为二氧化碳，其中，在该转化中所释放的能量被用来供应热能源和/或电能，尤其是用于蒸发水。

该方法根据本发明优选显示出随根据本发明的处理装置而描述的单个或多个特征和/或优点。

清洁废气流优选包括：

将废气流供送至清洁装置；

借助于清洁装置通过分离颗粒和/或通过催化转化至少一种有害物质、尤其是有害气体来清洁废气流。

可能有利的是，借助于清洁装置的分离装置的一个或多个分离元件通过分离颗粒和/或通过催化转化至少一种有害物质、尤其是有害气体来清洁废气流。

为了清洁废气流，使所述废气流优选穿过一个或多个被构造为过滤棒的分离元件。

可能有利的是，废气流在借助于清洁装置清洁后被供送至能量回收装置。

尤其地，这使得能够将热量从废气流中带走，否则该热量就会释放到环境中。

可能有利的是，将添加物、例如含氨和/或含石灰的添加物借助于供送装置供送至、添加至和/或混合至废气流。

借助于清洁装置的分离装置，尤其是借助于清洁装置的催化剂分离装置，将固体物质优选从废气分离。

优选地，冲流借助于清洁装置的反冲装置沿着一方向流过分离装置以便去除分离的固体物质，该方向相反于分离操作过程中经分离装置的流动方向。

通过分离装置分离的固体物质优选借助于清洁装置的排放装置从分离装置排放。

本发明还涉及处理装置、尤其是根据本发明的处理装置的用途，以用于处理含一氧化碳的废气流，尤其是根据本发明的方法来处理含一氧化碳的废气流。

根据本发明的用途优选显示出随根据本发明的处理装置和/或根据本发明的方法而描述的单个或多个特征和/或优点。

尤其地，可使清洁装置布置在转化装置上游。

在此，术语上游是相对于待处理的废气流的流动方向而言。

可能有利的是，借助于清洁装置，废气流中的固体物质以及氮氧化物和硫氧化物尤其在废气流被供送至转化装置之前被减少或分离。

根据本发明的处理装置、根据本发明的方法和/或根据本发明的用途优选显示出下文所描述的单个或多个特征和/或优点。

分离装置优选包括一个或多个分离元件，所述分离元件例如包括浸渍了催化物质的陶瓷材料。

可能有利的是，被供送至清洁装置的废气流是再生器的膨胀涡轮的废处理空气。

废处理空气例如可以是再生器的第一阶段(第一再生阶段)和再生器的第二阶段(第二再生阶段)的废热锅炉的混合废空气。

然而，也可使待供送至清洁装置的废气流唯一地是再生器的第一阶段的或再生器的第二阶段的废热锅炉的废处理空气。

优选地，提供了一种废气系统，以使得将气流与供入的添加物混合，且提供合适的居留时间，以用于将例如硫氧化物转化成亚硫酸钙和/或硫酸钙。

废气流的固体物质成分优选在气流进入分离元件之前在所述分离元件的表面上分离。

废气流中的氮氧化物在它经过分离装置的分离元件过程中优选通过供入的氨转化为氮和水，尤其是使用分离装置的催化涂层或催化物质来转化。

尤其地，分离装置的分离元件上的过滤块可优选借助于反冲装置通过定期的反冲来去除。最后，借助于排放装置，形成过滤块的材料可优选从整个清洁装置排放。优选地，用于废气流的脱氮、脱硫和除尘的处理步骤被整合成组合的处理步骤和/或减少成单独的处理步骤。

该处理步骤的安装部位优选敷设在CO锅炉的入口处，尤其是例如对于催化剂分离装置而言最佳温度占主导的区域中。

可能有利的是，CO锅炉的灰尘暴露和所需的清洁工作减少。以这种方式，可优选加长清洁间隔。

可能有利的是，CO锅炉的吹灰机的水蒸气消耗被最小化。

在用于所描述的清洁装置的过程中，CO锅炉优选显示出低的压力损失和增加的效率。尤其地，这使得可节约外部供入的燃料。

通过分离装置分离的过滤块可优选以干燥状态排放，从而可使得处置、其他处理和存放变得不成问题。

此外，可优选降低投资费用。

CO锅炉尤其是用于将一氧化碳转化成二氧化碳的转化装置，在该转化中所释放的能量被用来供应热能源，尤其是以便提供温暖的、加热的、过热的和/或汽化的流体，例如用于蒸发水。

热能源被理解成尤其是指一种流体，其在CO锅炉中从第一低阶热能量状态至少部分地转化成第二高阶热能量状态，且可被供送至随后的过程，其中，第二与第一能量状态之间的能量差的至少一部分可转移至随后的过程，尤其是至随后的过程的能量吸收器。

可能有利的是，转化装置的、尤其是CO锅炉的热能被转化为电能，例如借助于有机朗肯循环单元(ORC单元)来转化。

清洁装置优选包括分离装置，以用于从废气流分离颗粒和/或从废气流催化转化至少一种有害物质、尤其是有害气体。

在本说明书和权利要求书中，术语“颗粒”被理解成是指废气流中的固态、液态和/或气态杂质。固态和/或液态杂质优选借助于分离装置被分离，特别是被过滤。气态杂质(其尤其是形成废气流的有害气体)优选借助于分离装置催化转化、即化学转化，优选转化成有害度较低的物质。

尤其地，有害物质是可能对人类、动物、植物或其他生物以及整个生态系统有害的物质或物质混合物。由于有害物质被生物吸收或进入生态系统或其生物质而可造成伤害。物质优选由于其对生态系统(例如从微生物到植物、动物和人类)的影响而被定义成有害的。

尤其地，有害物质在该术语的真实意义上在它的量和/或浓度高于法定的限值时被认为是有害物质。

可能有利的是，供送装置包括喷嘴格栅或其他喷射装置，一种或多种添加物可借助于所述喷嘴格栅或其他喷射装置在大的区域上和/或在各个点处被供送至废气流。

供送装置例如包括以矩阵形式布置的多个喷嘴，所述多个喷嘴尤其布置成均匀地分布在垂直于废气流的流动方向的平面中。

对此替代地或附加地，可使供送装置包括一个或多个流入装置，一种或多种添加物可借助于所述流入装置横向于、尤其是垂直于废气流的流动方向被供送至废气流。

构造为催化装置的分离装置尤其是催化剂和颗粒接收器的组合。

分离装置优选能够在至少大约300℃、例如至少大约450℃、尤其大约600℃的温度下的操作。

分离装置优选具有高的比体积流密度(Volumenstromdichte)，这意味着，废气流的体积流相对于分离器(分离装置)的体积是非常大的。

附图说明

本发明的其他优选特征和/或优点是下面实施例的说明和附图的主题。

附图示出了：

图1示出了根据现有技术的流化床催化裂化单元(FCC单元)的示意性视图；

图2示出了根据图1的FCC单元的有利改进的示意性视图；

图3示出了通过清洁装置的分离装置的一个实施例的示意性竖直纵向剖视图；

图4示出了图3的分离装置的分离元件的放大视图；

图5示出了分离元件的第一实施例的区域A的放大视图，其中，透气的突起式表面结构设有至少部分地催化的涂层；

图6示出了在图5的区域VI中通过图5的分离元件的示意性剖视图；

图7示出了分离元件的第二实施例根据图5的示意性视图，该分离元件包括具有至少部分地催化的涂层的空心柱形载体(基体)；

图8示出了在图7的区域VIII中通过图7的分离元件的示意性剖视图；

图9示出了分离元件的第三实施例根据图4的示意性视图，该分离元件包括构造为网格的、具有填充网格结构的催化填料的基体；

图10示出了在图9的区域X中通过图9的分离元件的示意性剖视图；

图11示出了分离元件的第四实施例根据图5的示意性视图，该分离元件包括透气的壁结构，该壁结构具有在壁结构的内侧和/或外侧上至少部分地催化的涂层；以及

图12示出了在图11的区域XII中通过图11的分离元件的示意性剖视图。

具体实施例

相同的或功能相当的元件在所有附图中设有同样的附图标记。

图1所示的整体以附图标记100表示的FCC单元(流化床催化裂化单元)的一个实施例用于在石油加工行业中转化材料。尤其地，这种FCC单元100用于将重油石油馏分转化为烯烃、催化汽油和粗柴油以及重油成分。

FCC单元100包括裂化装置102，在所述裂化装置102中进行作为原油供入的石油的实际转化过程。

裂化装置102包括裂化区段104，原油可经由原油供送管路106供送至该裂化区段104。

原油的转化完成后，该过程中所产生的产物可经由裂化装置102的产物排放管路108来排放。

在供入的原油的转化中，产生催化剂材料，所述催化剂材料在裂化区段104中使用后例如在裂化装置102的两个再生阶段110、尤其是第一再生阶段110a和第二再生阶段110b中再生。尤其地，将在原油的转化过程中沉积在催化剂材料上的焦炭从所述催化剂材料去除。

催化剂材料经再生后在裂化区段104中再次使用。

在催化剂材料的再生中，产生可能含有大量有害物质的废气。

尤其地，该废气含有氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)以及固体颗粒。

废气还包括一氧化碳，一氧化碳在再生阶段110中尤其在氧不足的情况下由于含碳颗粒、尤其是焦炭的不完全氧化而产生。

在图1所示的FCC单元100的构型中，一氧化碳在所谓的CO锅炉112中转化成二氧化碳，尤其是被氧化。在该转化中所释放的能量在CO锅炉112中被利用，以用于蒸发水。

借助于CO锅炉112，在来自再生阶段110的废气中所含的化学能可因而用于产生水蒸气。

FCC单元100还包括废热锅炉114，以利用从再生阶段110、尤其是第二再生阶段110b排放的废气的废热。

因此，应优选可使来自第二再生阶段110b的废气流流动通过废热锅炉114。

来自第一再生阶段110a的废气尤其可供送至CO锅炉112。

流动通过废热锅炉114和CO锅炉112的废气流仍是高度污染的，且因而在有任何可能被释放到环境中之前必须进行清洁。

为此，FCC单元100包括脱氮装置116、脱硫装置118和分离装置120。

借助于脱氮装置116，氮氧化物尤其可从废气去除，尤其是通过化学转化成氮和其他产物。

借助于脱硫装置118，硫氧化物尤其可从废气流去除，尤其是通过将硫氧化物转化为亚硫酸钙或硫酸钙(石膏)。

借助于例如构造成静电分离器的分离装置120，固体颗粒可优选从废气流去除。

借助于脱氮装置116、脱硫装置118和分离装置120清洁的废气流最后可经由FCC单元100的废气排放管路122而释放至环境。

图2所示的FCC单元100的第二实施例与图1所示的第一实施例的区别主要在于，废气流的清洁在将其供送至CO锅炉112之前进行。

FCC单元100还包括清洁装置124。

尤其地，来自第一再生阶段110a的废气和/或来自第二再生阶段110b的废气可供送至清洁装置124。

尤其地，来自第二再生阶段110b的通过废热锅炉114供送的废气和从第一再生阶段110a直接排放的废气可供送至清洁装置124。

在此，清洁装置124布置在CO锅炉112上游，从而经清洁的废气可供送至CO锅炉112。

清洁装置124优选包括供送装置126，以用于将添加物供送至废气流。

添加物尤其是含氨和/或含石灰的添加物，使得在催化剂存在的情况下尤其能够将氮氧化物和硫氧化物从废气流中去除。

清洁装置124还包括分离装置128，借助于该分离装置128，固体物质可从废气流分离。

尤其地，分离装置128是催化剂分离装置130，所述催化剂分离装置130提供了转化氮氧化物所需的催化剂表面。为此，催化剂分离装置130尤其构造成设有有催化作用的涂层的分离装置128。

清洁装置124还优选包括混合装置132，借助于该混合装置132，废气流和供入的添加物能彼此混合。

清洁装置124还包括反冲装置134和排放装置136。

借助于反冲装置134，尤其可实施分离装置128的反冲操作。在该情况下，冲流沿着相反于分离过程中的通常流动方向的方向流动通过分离装置128，以便将过滤块从分离装置128去除，尤其是吹掉。

以该方式去除的过滤块尤其可借助于排放装置136去除。

清洁装置124和CO锅炉112是用于处理含一氧化碳的废气流的处理装置138的组件。

在此，CO锅炉112构成用于将一氧化碳转化成二氧化碳的转化装置140，所述转化中所释放的能量用于蒸发水。

借助于清洁装置124，可保证废气流在被供送至CO锅炉112之前被清洁，从而使得可实现较低的污染，并由此还降低了对CO锅炉112的维护要求。

图2中所描述的FCC单元100的实施例功能如下：

经由原油供送管路106，将原油供送至裂化装置102的裂化区段104，并由此与催化剂材料产生接触。

在该过程中，原油转化为大量轻油馏分，该轻油馏分经由产物排放管路108排放。

催化剂材料在原油的转化中被焦炭污染，因而在再次使用之前必须再生。

该再生在两个再生阶段110a、110b中进行。

在催化剂材料的再生中所产生的废气一方面经由废热锅炉114供送且另一方面直接供送至清洁装置124。

借助于清洁装置124的供送装置126，将含氨添加物、例如氨-空气混合物供送至废气流。

另外，借助于供送装置126，将含碳酸钙的添加物、尤其是含水石灰液供送至废气流中。

借助于混合装置132，将废气流与供入的添加物混合，从而尤其硫氧化物可与含石灰添加物反应，以形成石膏。

含氨添加物和废气流中所含的氮氧化物在催化剂分离装置130中共同反应而形成氮和其他产物，以便将氮氧化物从废气流去除。

在催化剂分离装置130中，将废气流中所含的固体颗粒分离，从而离开清洁装置124的废气流最终含最小可能量的氮氧化物、硫氧化物和固体颗粒。

此外，借助于清洁装置124的测量装置和/或控制装置，可实施供送装置126的控制和/或调节，从而使得含氨和/或含石灰的添加物的供送可根据离开清洁装置124的废气流的测量的氮氧化物含量或硫氧化物含量来控制和/或调节。

在催化剂分离装置130操作特定一段时间后，尺寸增加的过滤块形成在催化剂分离装置130上，从而可损害分离装置130的操作。因而必须进行催化剂分离装置130的定期清洁，以便保证清洁装置124的可靠操作。

为此，借助于反冲装置134实施反冲，在反冲中，冲流沿着相反于催化剂分离装置130的分离操作过程中的流动方向的流动方向流动通过催化剂分离装置130。

以该方式，可将通过催化剂分离装置130去除的过滤块简单地从催化剂分离装置130吹掉。

借助于排放装置136，该过滤块可最终被排放并供送至处置单元。

离开清洁装置124的废气流因而作为清洁的废气流供送至CO锅炉112，以便利用废气流中以一氧化碳形式余留的能量来产生水蒸气。

废气流最终经由废空气排放管路122释放至环境。

在其他方面，图2所示的FCC系统100的第二实施例在结构和功能上对应于图1所示的第一实施例，并因而参照以上的描述。

在FCC单元100的第三实施例中，其示意性视图对应于图2所示的第二实施例，可使得用于将一氧化碳转化成二氧化碳同时利用所述转化中所释放的能量的转化装置140包括燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142，或由燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142组成。

通过使用清洁装置124，可保护所述燃气轮机单元142、尤其是所述微燃气轮机单元142免受不期望的或不期望的浓度的杂质影响，所述清洁装置124尤其布置在燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142的入口处。

在该情况下，燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142可热耦合至FCC单元100的其他部件，例如废热锅炉114。燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142中所产生的热因而可贡献于FCC单元100的更高效操作。

此外，热能源和/或电能可借助于被构造为燃气轮机单元142、尤其是微燃气轮机单元142的转化装置140来提供，但是也借助于构造为CO锅炉112的转化装置140来提供。

例如，热能源可以是温暖的、加热的和/或汽化的流体、比如水和/或热气体，尤其是热废气。

还可使来自CO锅炉112的废气流的热能用于产生电能，例如借助于有机朗肯循环单元(ORC单元)来产生。

在其他方面，图2也示出的FCC单元100的第三实施例在结构和功能上对应于第二实施例，并因而参照以上的描述。

图3示出了分离装置1108的一个实施例，该分离装置1108优选用作图2所示的清洁装置124的分离装置128。

分离装置1108构造为催化剂分离装置1110，且一方面用于过滤分离颗粒、尤其是固体物质，另一方面用于催化转化有害气体。

分离装置1108包括分离室1124。

分离室1124包括供送区段1126，所述供送区段1126优选包括进入开口1128和/或进入接口1130。

通过供送区段1126，可将待清洁的废气流1102供送至分离室1124的内腔1132中。

布置在供送区段1126中的阀装置1134或闸门装置1136优选用于控制和/或调节所供送的废气流1102的体积流。

分离室1124还包括排放区段1138，该排放区段1138优选包括排出开口1140和/或排出接口1142。

通过排放区段1138，可将在分离室1124中清洁的废气排放。

为了控制和/或调节所排放的废气流的体积流，阀装置1134和/或闸门装置1136优选设置在排放区段1138中。

分离室1124的内腔1132分为原料气体腔1144和清洁气体腔1146。

原料气体腔1144和清洁气体腔1146通过安装装置1148和分离装置1108的多个分离元件1150相互分离。

安装装置1148用于接收所述多个分离元件1150。

安装装置1148尤其构造为分离室1124的内腔132的分隔壁1152。

分隔壁1152包括多个导送开口1154，该导送开口1154形成用于分离元件1150的接收部1156。

分离元件1150尤其可拆卸地固定在导送开口1154中。

在分离元件1150的固定(安装)状态，这些分离元件定位成例如通过相应分离元件1150的凸缘1158密封地贴靠在分隔壁1152上，以便避免待清洁的废气从原料气体腔1144不期望地侵入(泄露)到清洁气体腔1146中。

如尤其从在图4中的分离元件1150的放大视图可见，分离元件1150例如是基本上空心柱体。分离元件1150尤其可以是基本上空心圆柱体。替代地，也可使用其他的、尤其是细长形的空心体作为分离元件1150。适合的元件的示例是一般的空心柱体，其具有多边形横截面(比如三角形、方形、五边形、六边形、八边形的横截面或者更高阶的多边形，和/或五角星形、六角星形或者更多角星形的横截面)和/或具有抛物线形、椭圆形或者双曲线形区段的横截面。在该情况下，更高阶的横截面几何形状(例如星形面)具有的优点是，它们提供分离元件1150上的更大的罩表面。

分离元件1150优选构造成围绕分离元件1150的纵轴线1160旋转对称。因此，纵轴线1160是分离元件1150的对称轴线1162。

分离元件1150优选包括空心柱形区段1164，该空心柱形区段1164沿着纵轴线1160在一端部处邻接到分离元件1150的闭合端部1166，并且在另一端部处邻接到分离元件1150的敞开端部1168。

敞开端部1168尤其设有凸缘1158，以用于将分离元件1150固定至安装装置1148。

当安装在安装装置1148上时，分离元件1150通过闭合端部1166延伸到分离室1124的原料气体腔1144中，从而使得闭合端部1166以及基本上整个空心柱形区段1164在分离装置1108的操作过程中被原料气体包围。

分离元件1150的内腔1170构造成借助于敞开端部1168向着清洁空气腔1146敞开。

分离元件1150、尤其是空心柱形区段1164优选构造成可透气的，且为此而设置的孔的直径小到使得：虽然气态物质可穿过分离元件1150的空心柱形区段1154，但是固体物质和流体却积聚在分离元件1150的外侧1172上。

因此，分离元件1150尤其构造为表面过滤器1174。

因此，分离元件1150也可表示为过滤元件1176。

尤其地，当分离元件1150由陶瓷和/或金属材料构成时，该分离元件优选构造为过滤棒1178。

分离装置1108还优选包括清洁装置1180，该清洁装置1180例如由反冲装置1114构成。

清洁装置1180在该情况下尤其包括一个或多个反冲喷枪1182，借助于所述反冲喷枪1182可将气体压力脉冲、尤其是压缩空气脉冲从每个分离元件1150的面向清洁气体腔1146的清洁气体侧射出到相应的分离元件1150上。

因此，借助于反冲装置1114，可产生沿着与废气流1102在分离装置1108的去除过程中的流动方向相反的方向的气流。

以该方式，在分离元件1150的外侧1172上粘附的颗粒从外侧1172上脱离。分离元件1150因此被清洁。

尤其当反冲装置1114设置用于通过压缩空气的反冲时，也可将清洁装置1180表示为压缩空气装置1184。

对于上述构造为压缩空气装置1184的清洁装置1180而言替代地或附加地，可设置清洁装置1180，借助于该清洁装置可将流体、比如清洁流体或清洁气体供送到分离室1124的原料气体腔1144中，以便去除粘附在分离元件1150的外侧1172上的杂质。

从分离元件1150去除的沉积物沿重力方向g掉落在分离装置1108的排放装置1116上。

排放装置1116例如构造为输送带1186或传送带1188，并且能够实现被分离的杂质从分离室1124的内腔1132的简单传送。

在上文中，在一些情况下提及单数的分离元件1150，且在一些情况下提及复数的多个分离元件1150。在这方面要说明的是，所描述的一个分离元件1150的特征可在所有分离元件1150中实现。于是，分离装置1108优选包括多个基本上相同构造的分离元件1150。然而，也可使分离装置1108包括不同构造的分离元件1150，在这些分离元件中实现在本说明书和权利要求中所述的不同特征。

图3所示的分离装置1108的实施例作用如下：

通过供送区段1126，将待清洁的废气流1102经由废气发出单元1100、尤其是FCC单元100供送至分离室1124的内腔1132中。

于是，废气流1102中所含的杂质、尤其是固体物质和有害气体沿着分离元件1150的方向通过抽吸或者挤压而输送。

固体物质于是积聚在分离元件1150的外侧1172上，因为该固体物质大得不能通过分离元件1150。

另一方面，有害气体流动穿过分离元件1150，然而，在该过程中，有害气体与下文要描述的有催化作用的材料进行接触，并优选转化为有害度较低的物质。

在该情况下，废气流相对于对称轴线1162沿着径向方向1194从外到内流动通过分离元件1150。

在此，尤其去除了固体物质和有害气体的经清洁的废气在分离元件1150的内腔1170中聚集。

清洁的废气通过每个分离元件1150的敞开端部1168从相应分离元件1150的内腔1170供送至分离室1124的清洁气体腔1146中。

最后，清洁的废气通过排放区段1138从分离室1124的内腔1132排放。

借助于阀装置1134和/或闸门装置1136，可调节废气流1102通过分离室1124的流动。

图5-图12示出了分离元件1150的不同实施例，这些分离元件可在图3中示出的分离装置1108中作为分离元件1150使用。

此外，其他分离元件1150也可用在分离装置1108中，这些分离元件具有例如在图5-图12中示出的实施例的单个或多个特征的其他组合。

在图5和图6所示的分离元件1150的第一实施例中，分离元件1150包括基体1190，该基体1190具有两个涂层1192。

在该情况下，涂层1192在基体1190上相对于纵轴线1160沿着径向方向1194布置在所述基体的外侧上。

涂层1192中的一个构造为防护层1196，该防护层可选择地设置在分离元件1150上。

另一涂层1192构造为有催化作用的涂层1198。

在该情况下，防护层1196布置在有催化作用的涂层1198上，而该有催化作用的涂层进而布置在基体1190上。

基体1190尤其是多孔的载体，该多孔的载体例如由泡沫铝或烧结金属构成。

有催化作用的涂层1198例如包括含铜、镍、氧化镍、钯、铂、铑、金和/或其他有催化作用的元素和/或化合物的材料。

有催化作用的涂层1198优选化学地和/或物理地结合至基体1190。

防护层1196例如由聚四氟乙烯材料(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和/或聚酰胺(PA)或上述材料的组合构成。

防护层1196尤其构造为穿孔的或以其他方式透气的膜、网或在有催化作用的涂层1198上的涂层或气相沉积涂层。

基体1190以及有催化作用的涂层1198和防护层1196优选仅对于气体是可透过的，从而使得固体物质在分离元件1150的通过防护层1196形成的外侧1172上分离为过滤块。

尤其从图5可看出，分离元件1150具有结构化表面。

尤其地，通过沿径向方向1194向外延伸的突出部1200形成分离元件1150的表面的锯齿形的轮廓。由此可提供具有相对较大的外表面(外侧1172)的分离元件1150。

图5和图6所示的分离元件1150的第一实施例作用如下：

使待清洁的废气沿径向方向1194从外向内流动到分离元件1150中。

废气流1102的固体物质和其他相对较大颗粒于是积聚在分离元件1150的外侧1172上，尤其积聚在防护层1196上，从而形成过滤块。

废气流的气态成分穿过防护层1196、有催化作用的涂层1198和基体1190到达分离元件1150的内腔1170中。

有害气体、例如氮氧化物或不挥发的有机碳氢化合物(Volatile OrganicCompounds；VOC，挥发性有机化合物)必要时在添加物的帮助下借助于有催化作用的涂层1198化学地转化。

于是，清除了固体物质和其他颗粒以及有害气体的废气优选聚集在每个分离元件1150的内腔1170中。

图7和图8所示的分离元件1150的第二实施例与图5和图6所示的第一实施例的区别主要在于，基体1190、有催化作用的涂层1198和防护层1196基本上构造成空心柱形且不具有突出部1200。

这种分离元件1150可尤其简单且经济地制造。

在其他方面，图7和图8所示的分离元件1150的第二实施例在结构和功能上对应于图5和图6所示的第一实施例，并因而参照以上的描述。

图9和图10所示的分离元件1150的第三实施例与图7和图8所示的第二实施例的区别主要在于，基体1190构造为栅格1202。

因此，基体1190包括成矩阵形式构造的多个穿通开口1204。

穿通开口1204以填充物1206填充。

尤其地，填充物1206是有催化作用的填充物1208。

设有有催化作用的填充物1208的基体1190形成可透过的壁1210，在该壁1210中，尤其栅格1202的不透气或透气的格栅区段和透气的有催化作用的填充物2208交替。

此外，根据在图8和9中示出的第三实施例的分离元件1150包括构造为防护层1196的涂层1192，该涂层形成分离元件1150的外侧1172，并因此在径向方向1194上在设有催化填充物1208的栅格1202上布置在外侧。

图9和图10所示的分离元件1150的第三实施例可例如通过使栅格1202设有有催化作用的填充物1208来制造。然后优选施加涂层1192。

这些步骤可优选在一平面中、即基本上二维地实施。

为了制造柱形分离元件1150、尤其是空心柱形区段1164，优选将基体1190连同填充物1208和防护层1196卷起。

所述卷起可产生分离元件1150的单层的或多层的构型。

在其他方面，图9和图10所示的分离元件1150的第三实施例在结构和功能上对应于图7和图8所示的第二实施例，并因而参照以上的描述。

图11和图12所示的分离元件1150的第四实施例与图7和图8所示的第二实施例的区别主要在于，基体1190部分地或全部地在径向方向1194上在外侧上设有有催化作用的涂层1198。

对此替代地或附加地，可使基体1190在径向方向1194上在内侧上部分地或全部地设有有催化作用的涂层1198。

在此，基体1190的材料例如是泡沫、纺织物、针织物和/或纤维复合物。

在图11和图12所示的分离元件1150的第四实施例中，分离元件1150的外侧1172通过防护层1196形成。

在其他方面，图11和图12所示的分离元件1150的第四实施例在结构和功能上对应于图7和图8所示的第二实施例，并因而参照以上的描述。

Claims (15)

1.一种用于处理含一氧化碳的废气流的处理装置(138)，包括：

-转化装置(140)，其用于将一氧化碳转化成二氧化碳，该转化中所释放的能量用来供应热能源和/或电能；

-清洁装置(124)，其用于清洁供送至转化装置(140)的废气流。

2.根据权利要求1所述的处理装置(138)，其特征在于，清洁装置(124)包括供送装置(126)，以用于将至少一种添加物供送至废气流。

3.根据权利要求2所述的处理装置(138)，其特征在于，借助于供送装置(126)，能够将含氨和/或含石灰的添加物供送至废气流。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的处理装置(138)，其特征在于，清洁装置(124)包括分离装置(128)，尤其是过滤装置(128)。

5.根据权利要求4所述的处理装置(138)，其特征在于，分离装置(128)是催化剂分离装置(130)。

6.根据权利要求4或5所述的处理装置(138)，其特征在于，清洁装置(124)包括用于清洁分离装置(128)的反冲装置(134)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的处理装置(138)，其特征在于，清洁装置(124)包括排放装置(136)，借助于所述排放装置(136)能够将从废气流分离的固体物质排放。

8.一种用于处理含一氧化碳的废气流的方法，其特征在于，该方法包括：

-借助于清洁装置(124)清洁废气流；

-将经清洁的废气流供送至转化装置(140)；

-借助于转化装置(140)将一氧化碳转化为二氧化碳，其中，该转化中所释放的能量用于供应热能源和/或电能，尤其是用于蒸发水。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，借助于供送装置(126)将至少一种添加物供送至、添加至和/或混合于废气流。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于供送装置(126)，将含氨和/或含石灰的添加物供送至废气流。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，借助于清洁装置(124)的分离装置(128)，尤其是清洁装置(124)的过滤装置(128)，优选借助于清洁装置(124)的催化剂分离装置(130)，将固体物质从废气流分离。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，借助于清洁装置(124)的反冲装置(134)，气流沿着与分离操作过程中通过分离装置(128)的流动方向相反的方向流动通过分离装置(128)，以便去除分离的固体物质。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，将在分离装置(128)中分离的固体物质借助于清洁装置(124)的排放装置(136)从分离装置(128)排放。

14.根据权利要求1-7中任一项所述的处理装置(138)的用途，以用于处理含一氧化碳的废气流，尤其是用于实施根据权利要求8-13中任一项所述的方法。

15.根据权利要求14所述的用途，其特征在于，清洁装置(124)布置在转化装置(140)上游。