DD200550A1 - Verfahren zur strahlenchemischen umwandlung von schwefeldioxid zu schwefeltrioxid - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von SO&ind2! in Gasstroemen, insbesondere in Abgasen, zu SO&ind3! unter Einwirkung elektrischer oder magnetischer Felder. Das entstehende SO&ind3! kann mit Wasser bzw. mit Wasserdampf zu Schwefelsaeure umgesetzt und so aus dem Gasstrom entfernt werden. Durch die Erfindung wird die Aufgabe geloest, sowohl den energetischen Aufwand zu reduzieren als auch die Anforderungen an die Isolationsmaterialien zu vermindern. Das wird erreicht, indem die Staerke des elektrischen bzw. magnetischen Feldes nur so grosz gewaehlt wird, dasz zwar die Primaerrekombination der durch die Strahlung gebildeten Ionenpaare verringert wird und ein Teil der nicht rekombinierenden Elektronen mit SO&ind2-! oder O&ind2-! Molekuelen negative Ionen bildet (die durch nachfolgende Reaktionen zur Erhoehung der Bildungsrate von SO&ind3! beitragen), aber noch keine Anregungen stattfinden. Statt Feldstaerken von einigen Tausend Volt/cm reichen so Feldstaerken bis zu etwa 100 V/cm aus.
Description
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Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid in Gasströmen, insbesondere in Abgasen, zu Schwefeltrioxid unter der Einwirkung elektrischer oder magnetischer Felder. Das entstehende Schwefeltrioxid kann mit Wasser bzw. Wasserdampf zu Schwefelsäure umgesetzt und so aus dem Gasstrom entfernt werden.
Es sind Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid bekannt bzw. vorgeschlagen worden, die sich sowohl auf die Umwandlung von Schwefeldioxid in wäßrigen Systemen als auch die Oxidation von Schwefeldioxid in das Gasphase beziehen. So wird ein katalytisches Verfahren beschrieben (DE-OS 2 442 748), bei dem die schwefeldioxidhaltigen Abgase ungekühlt in Schwefelsäure mit einem Mangangehalt von 0,0003 bis 0,03 % bei Anwesenheit von Luft oder Sauerstoff gelöst und mit Röntgenstrahlung behandelt werden. Es wird eine schwefeldioxidfreie Schwefelsäure erhalten. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß ein erheblicher energetischer Aufwand infolge der Durchleitung der Abgase durch den mit flüssigkeit gefüllten Reaktor entsteht.
In der Gasphase wird meist die gleichzeitige Beseitigung
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von Schwefeldioxid und von Stickoxiden angestrebt. So wurde z. B. vorgeschlagen (US-PS 3 869 362), das Gas, das Stickoxide und Schwefeldioxid enthält (im Verhältnis von 0,1 bis 3,0), mit ionisierender Strahlung oder ultraviolettem Licht zu behandeln.
In Abhängigkeit vom Verhältnis der Stickoxide zum Schwefeldioxid können Denitrierungs- und Entsohwefelungsraten bis zu 100 % erreicht werden. Es wird angegeben, daß bei einer Gas-
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geschwindigkeit von 10 ir . h , einer Gastemperatur von 150 0C, einem Sauerstoffgehalt von 3 # und einer 4,5 Sekunden dauernden Bestrahlung mit Elektronen (6,45 . 10 Gy/s) bei einem Gemisch von 1000 ppm Schwefeldioxid und 990 ppm Stickstoffdioxid 100#ige Umwandlung beider Schadstoffe erzielt werden kann.
Zur Verbesserung der Energieausbeute der strahlenchemischen Reaktion werden oft Zusätze, wie Ammoniak, Chlordioxid, Ozon, Silikongummi, Polybutadien u. a. eingesetzt, mit deren Hilfe eine Verdoppelung der G-Werte erzielt werden kann. Schließlich wurde noch vorgeschlagen (DD-WP B 01 D/219 999), die strahlenchemische Behandlung des schwefeldioxidhaltigen Gasstromes mit dem Anlegen eines elektrischen Feldes hoher Stärke zu kombinieren. Dadurch werden die durch die Bestrahlung im Gas erzeugten freien Elektronen auf eine solche Energie beschleunigt, daß sie bei ihrer Wanderung zur Anode Feldenergie in inelastischen Stoßen an die Gasmoleküle abgeben und damit gewünschte Radikale bilden, aber noch nicht in der Lage sind, merklich zu ionisieren. Die dabei entstehenden reduktionsfähigen Radikale des Schwefeldioxids bewirken eine Vergrößerung der Umwandlungsrate gegenüber dem feld— freien Betrieb. Der energetische Wirkungsgrad dieses Verfahrens liegt günstiger als der anderer bekannter strahlenchemischer Schwefeldioxidoxidationen. !Nachteilig sind Jedoch die benötigten hohen Feldstärken von einigen Tausend Volt pro cm, die sehr hohe Anforderungen an die Isolationsmateri— alien stellen, und die Forderung nach Hochspannungsq.uellen hoher Leistung·
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, diesen Aufwand bei der strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid zu vermindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das strahlenchemische Verfahren zur Umwandlung von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid in Gasströmen in Gegenwart elektrischer Felder so zu verändern, daß sowohl der energetische Aufwand reduziert als auch die Anforderungen an- die Isolationsmaterialien vermindert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid in Gasströmen in Gegenwart elektrischer Felder ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des angelegten elektrischen (oder magnetischen) Feldes so gewählt wird, daß die Primärrekombination der durch die Strahlung gebildeten Ionenpaare verringert wird und ein Teil der nicht rekombinierenden Elektronen mit Schwefeldioxidoder Sauerstoffmolekülen negative Ionen bildet (die durch Nachfolgereaktionen zur Erhöhung der Bildungsrate von Schwefeltrioxid beitragen), aber noch keine Anregungen stattfinden.
Der energetisohe Wirkungsgrad des vorgeschlagenen Verfahrens liegt günstiger als im Falle der bekannten Verfahren, da sowohl weitgehend der auf Ionisationsprozesse entfallende Anteil von Strahlungsenergie entfällt als auch auf Anregungen durch das angelegte elektrische bzw«, magnetische Feld verzichtet werden kann. Die aufzuwendende Energie verteilt sich auf die zur Erzeugung von freien Elektronen notwendige Strahlungsenergie und auf die zur Trennung der Ladungsträger erforderliche (niedrige) Feldenergie. Feldstärken im Bereich bis zu etwa -100 Volt pro cm reichen so im allgemeinen bereits aus«, Dabei kann die Feldstärke konstant gehalten, aber auch
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- 4 während des Betriebes verändert werden.
Da die Zahl der freien Elektronen im System für die Wirksamkeit der Nachfolgeprozesse (Bildung negativer Ionen des Schwefeldioxids bzw. des Sauerstoffs) eine entscheidende Rolle spielt, ist es vorteilhaft, zusätzlich (oder evtl. auch anstelle von Elektronenbeschleunigern) kalte und/oder thermische Elektronenemitter einzusetzen.
Das Verfahren läßt sich auch für die Beseitigung von Stlckoxiden, Halogenen, Halogenkohlenwasserstoffen und anderen elektronegativen Komponenten aus Gasgemischen verwenden»
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch den Einsatz der geringen Feldstärken die Anforderungen an die Isolationsmaterialien gering sind und keine Hochspannungsquellen hoher Leistung eingesetzt werden müssen.
In den Rauchgaskanal eines Wärmekraftwerkes wird eine Serie von Elektroden, die planparallel in einem Abstand von 3 cm zueinander angeordnet sind, eingebracht. Mittels dieser Elektroden wird ein elektrisches Feld angelegt, dessen Stärke zwischen 10 und 50 V/cm liegt. Eine Quelle ionisierender Strahlung (Elektronenbeschleuniger) ist so angebracht, daß die Einstrahlung der ionisierenden Teilchen (Elektronen) vertikal zu den Elektroden, also In die Zwischenräume zwischen den Elektroden, erfolgt. Diese Strahlung erzeugt in dem Abgas eine Grundionisation. Ein Teil der nicht r.ekombinierenden Elektronen bildet bei Anwesenheit von Schwefeldioxid und Sauerstoff durch Elektronenanlagerung negative Ionen, die dann die Erhöhung der Schwefeltrioxidbildungsrate bewirken. Das entstehende Schwefeltrioxid wird sofort mit Wasserdampf zu Schwefelsäure umgesetzt und in geeigneter Weise abgeschieden·
Claims (4)
1. Verfahren zur strahlenchemischen Umwandlung von Schwefeldioxid in Schwefeltrioxid in Gasströmen in Gegenwart elektrischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß. der Gasstrom durch ein elektrisches oder magnetisches Feld geleitet und gleichzeitig bestrahlt wird, wobei die Feldstärke so gewählt wird, daß die Primärrekombination der durch die
Strahlung gebildeten Ionenpaare verringert wird und ein
Teil der nicht rekombinierenden Elektronen mit Schwefeldioxid- oder Sauerstoffmolekülen negative Ionen bildet, aber noch keine Anregungen stattfinden.
Strahlung gebildeten Ionenpaare verringert wird und ein
Teil der nicht rekombinierenden Elektronen mit Schwefeldioxid- oder Sauerstoffmolekülen negative Ionen bildet, aber noch keine Anregungen stattfinden.
2. Verfahren nach Punkt 1, daduroh gekennzeichnet, daß die
Feldstärke des elektrischen Feldes zwischen 10 und -100
V/cm beträgt.
Feldstärke des elektrischen Feldes zwischen 10 und -100
V/cm beträgt.
3. Verfahren nach Punkt Λ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke konstant gehalten wird.
4« Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke verändert wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23403581A DD200550A1 (de) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Verfahren zur strahlenchemischen umwandlung von schwefeldioxid zu schwefeltrioxid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD23403581A DD200550A1 (de) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Verfahren zur strahlenchemischen umwandlung von schwefeldioxid zu schwefeltrioxid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD200550A1 true DD200550A1 (de) | 1983-05-18 |
Family
ID=5534079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD23403581A DD200550A1 (de) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | Verfahren zur strahlenchemischen umwandlung von schwefeldioxid zu schwefeltrioxid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD200550A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT387158B (de) * | 1987-04-03 | 1988-12-12 | Zebinger Hans Dipl Ing | Vorrichtung zur reinigung von abgasen |
-
1981
- 1981-10-13 DD DD23403581A patent/DD200550A1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT387158B (de) * | 1987-04-03 | 1988-12-12 | Zebinger Hans Dipl Ing | Vorrichtung zur reinigung von abgasen |
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