DD231742A5

DD231742A5 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung unerwuenschter gasfoermiger bestandteile aus einem rauchgas

Info

Publication number: DD231742A5
Application number: DD85274768A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Kristof; Claus Schliebener; Gerhard Linde
Original assignee: Linde Ag,De
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1986-01-08
Also published as: US4836988A; DE3412870A1; US4725416A; JPS60248220A

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Entfernung der unerwuenschten Bestandteile aus Rauchgasen kostenguenstig und effektiv vornehmen zu koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fuer den zur Umwandlung von Stickoxiden eingesetzten Katalysator optimale Betriebsbedingungen zu schaffen. Bei dem erfindungsgemaessen Verfahren wird das Rauchgas abgekuehlt, gegebenenfalls vorgereinigt und gegebenenfalls an SO2 abgereichert. Zur Senkung der Energiekosten und zur verbesserten Durchfuehrung dieses Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das vorbehandelte Rauchgas in zumindest einem Waermetauscher angewaermt und ueber einen zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneten Katalysator geleitet wird, woraufhin das gereinigte heisse Rauchgas ueber mindestens einen weiteren Waermetauscher geleitet und gekuehlt abgegeben wird. Dabei wird in bevorzugter Weise dem angewaermten Rauchgas NH3 zugesetzt. Das Katalysatorbett ist in mehrere Schichten unterteilt. Der Waermetauscher weist eine keramische Waermespeichermasse auf. Vorteilhaft ist die keramische Waermespeichermasse zumindest teilweise als Katalysatorschuettung und der Waermetauscher als Regenerator ausgebildet. Fig. 1

Description

Berlin, den 1. 8. 1985 65 119/16

Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem Rauchgas

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden Rauchgas, bei dem das Rauchgas abgekühlt, gegebenenfalls vorgereinigt und gegebenenfalls an S0„ abgereichert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Problem der Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus Verbrennungsgasen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Verbrennungs- oder Rauchgase entstehen in der Regel durch Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie öl, Kohle oder Erdgas, aber auch bei der Verbrennung von Wasserstoff, wenn diese in Gegenwart von Luft durchgeführt wird. Die Entfernung von gegebenenfalls vorhandenen Schwefelverbindungen, insbesondere Schwefeldioxid, kann dabei nach Abkühlung und - falls erforderlich - Vorreinigung (insbesondere Staub- und Rußabscheidu.ig sowie gegebenenfalls Entfernung von H und HCl) in günstiger Weise mittels eines physikalisch wirkenden Absorptionsmittels durchgeführt werden. Dabei wird nahezu das gesamte ursprünglich im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid ausgewaschen. Ein derartiges Verfahren

-0.8.05- 27297C

ist beispielsweise in der DE-OS 28 48 721 oder DE-OS 32 37 beschrieben.

Dieses bekannte Verfahren dient jedoch nur zur Entfernung von Schwefeldioxid. In vielen Fällen enthält das Rauchgas aber noch weitere Bestandteile, die nicht in die Atmosphäre gelangen dürfen, wie insbesondere Stickoxide.

Zur Entfernung von Stickoxiden sind bereits katalytische Verfahren bekannt, bei denen N0~ oder NO in Gegenwart von Ammoniak gemäß

4 NH, + 4 NO + O₂ Katalysator^ 4 N₂ + 6 H₃O bzw. 4 NH₃ + 2 NO₂ + O₂ Katalysator; 3 N₂ + 6 H₃O

bei hohen Temperaturen zwischen ca. 300 und 450 ⁰C zu unschädlichem N, und Wasser reduziert werden, die an die Atmosphäre abgegeben werden dürfen.

Dabei wird in üblicher Weise der Katalysator im rohen Rauchgasstrom angeordnet, d. h. bei hohem Staubgehalt, hohem SO₂- und S0₃-Gehalt. Um ein derartiges Gas von NO zu befreien, müssen daher wabenförraige Katalysatorbetten in Behältern untergebracht werden. Der Betrieb in Gegenwart der Verunreinigungen bedingt dabei eine nur relativ kurze Lebensdauer des Katalysators. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens zur NO -Entfernung besteht darin, daß bei Spitzenbelastung die Regelung der zuzusetzenden NH,-Menge sehr schwierig ist, da bei Änderung der Rauchgasmenge gleichzeitig die Temperatur im Katalysatorbett schwankt, worauf die Selektivität des Katalysators sehr empfindlich reagiert.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Entfernung unerwünschter Bestandteile aus Rauchgasen kostengünstig und effektiv vornehmen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den zur Umwandlung von Stickoxiden eingesetzten Katalysator optimale Betriebsbedingungen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vorbehandelte Rauchgas in zumindest einem Wärmetauscher angewärmt und über einen zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneten Katalysator geleitet wird, worauf das gereinigte heiße Rauchgas über mindestens einen weiteren Wärmetauscher geleitet und gekühlt abgegeben wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die zur Umwandlung von Stickoxiden verwendeten Katalysatoren dann eine erhöhte Lebensdauer besitzen, wenn von ihnen Verunreinigungen wie SO₂, SO₃, HCl, HF, Staub und Ruß weitgehend ferngehalten werden. Dies erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem in einem ersten Schritt - falls vorhanden - diese Verunreinigungen aus dem Rauchgas abgetrennt werden, das dann in einem zweiten Schritt der NO -Abtrennung unterworfen wird. Da die gegebenenfalls erforderliche S0₂-Abtrennung gewöhnlich bei Temperaturen stattfindet, die wesentlich unter denen zur katalytischen NO -Umwandlung erforderlichen liegen, muß das Rauchgas angewärmt werden. Erfindungsgemäß erfolgt diese Anwärmung in Wärmetauschern, die durch das heiße NO -freie

Rauchgas erwärmt werden und diese Wärme wiederum auf das anzuwärmende NO -haltige Rauchgas abgeben. Auf diese Weise kann ohne großen Energieaufwand eine ausreichende Aufheizung des Rauchgases gewährleistet "werden. In vorteilhafter Ausführung wird dabei das Rauchgas nach Anwärmung in dem Wärmetauscher mit MH₃ versetzt.

Dabei ist es von Vorteil, wenn Wärmetauscher mit Wärmespeichermasse verwendet werden. Diese können in bevorzugter Weise umgeschaltet werden. Dies bedeutet, daß das Rauchgas zur Abkühlung durch einen in einem vorangegangenen Schaltzyklus vom Rauchgas durchströmten und hierdurch abgekühlten Wärmetauscher geleitet wird, wodurch die Wärmespeichermasse wieder angewärmt wird. Somit können neben üblichen Wärmetauschern mit Rohren auch Wärmetauscher mit Schüttungen zur Anwendung gelangen, wie beispielsweise Regeneratoren oder rotierende Gasvorwärmer. Wie bekannt ist, wird ein Regenerator von einem heißen Gas durchströmt, das seinen Wärmeinhalt auf die Speichermasse, z« B. Steine, des Regenerators überträgt. Nach einer gewissen Zeit wird der Regenerator umgeschaltet. Vom kalten Ende her werden nun Gase in den Regenerator eingeblasen und nehmen die im Regenerator gespeicherte Wärme auf. Bei Gasvorwärmern bestehen die Wärmetauschelemente aus Paketen, die aus glatten Blechen aufgebaut sind, innerhalb derer die Wärmespeichermasse angeordnet ist. Letztere wird, ähnlich wie bei den Regeneratoren abwechselnd von einem heißen und kalten Gas durchströmt.

Besonders günstig ist es dabei, wenn als Wärmespeichermasse keramische Masse eingesetzt wird, die einen möglichst vollständigen Wärmeaustausch sicherstellt. Diese keramische Hasse kann dabei zumindest teilweise selbst als Katalysatormasse

verwendet werden.

Das heiße Rauchgas wird dann_&über den Katalysator geleitet, so daß die bereits erwähnten Reaktionen stattfinden können. Dabei wird insbesondere die erstgenannte Reaktion auftreten, da in dem Rauchgas meist über 90 % NO und der Rest N0_ enthalten sind. Das bei der katalytischen Umwandlung entstehende Np und Wasser bzw. bei den hohen Temperaturen Wasserdampf sind ungefährlich und können ohne Bedenken in die Atmosphäre abgegeben werden.

Das heiße gereinigte Gas gibt dann seine Wärme an einen in einem vorangegangenen Zyklus zur Erwärmung von NO -haltigem Rauchgas verwendeten. Wärmetauscher ab, so daß dieser Wärmetauscher in einem weiteren Zyklus wieder zur Anwärmung des Rauchgases zur Verfügung steht. GemäB einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei der Rauchgasstrom nach einer Zeit von etwa 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten auf den anderen Wärmetauscher umgeschaltet.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein in mehrere Schichten unterteiltes Katalysatorbett verwendet. Dies kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn bei engen Platzverhältnissen die erforderliche Fläche für das Katalysatorbett bei gegebener Raumgeschwindigkeit und Lineargeschwindigkeit nicht zur Verfügung steht. Dann vergrößert die erfindungsgemäße Verwendung mehrerer Katalysatorschichten den Anströmquerschnitt, d. h. die Oberfläche des Bettes, da die Summe der Oberflächen der einzelnen Schichten größer als die Querschnittsflache des Strömungsweges ist. Die Katalysatorschichten können dabei hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein. Bei

Serienanordnung ist es vorteilhaft, wenn sich die Katalysatorschichten zumindest teilweise überlappen· Bei dieser Anordnung liegen die Katalysatorschichten mit Abstand zueinander in verschiedenen Ebenen senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Rauchgases, wobei zumindest Abschnitte der Katalysatorschichten miteinander zur Deckung kommen.

Es ist dabei von Vorteil, wenn, wie weiter vorgeschlagen wird, der Rauchgasstrom hintereinander durch die Katalysatorschichten geleitet wird. Weiterhin besteht aber auch die Möglichkeit, den Rauchgasstrom in Teilströme zu unterteilen, die getrennt voneinander den Katalysatorschichten zugeführt werden. Dies bedeutet, daß das Rauchgas sowohl in parallele Ströme aufgeteilt und über die Katalysatorschichten geleitet als auch hintereinander über die Schichten geführt werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Strömungsrichtung im Wärmetauscher, am Katalysator oder zwischen Wärmetauscher und Katalysator umgelenkt werden kann. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß Wärmetauscher und/oder Katalysator sowohl waagrecht als senkrecht durchströmt werden können.

Insgesamt bestehen somit für die Verfahrensführung mehrere Möglichkeiten: Das Rauchgas kann nach Durchgang durch den Wärmetauscher den Katalysator (die Katalysatorschichten) nacheinander durchströmen und zurück zu dem Wärmetauscher geleitet und abgezogen werden; oder über einen zweiten Wärmetauscher geleitet und abgezogen werden; oder über einen zweiten Katalysator (zweite Katalysatorschichten) und einen zweiten Wärmetauscher geleitet und abgezogen werden. Das Rauchgas

kann auch nach Durchgang durch den Wärmetauscher in parallelen Teilströmen Katalysatorschichten durchströmen und dann wie erwähnt, weitergeleitet und abgezogen werden.

Als besonders zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, den Katalysator (Katalysatorschichten) und Wärmetauscher derart anzuordnen, daß der Katalysator unterhalb der Wärmetauscher liegt, um so auf einfache Art bei anfallenden Wartungsarbeiten zugänglich zu sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß ein kostengünstiger Katalysator bei optimal wählbarer Reaktionstemperatur verwendet werden kann, dessen Lebensdauer erhöht ist, da keine schädigenden Verunreinigungen im Gasstrom mehr vorhanden sind. Bei Lastschwankungen ist die NH^-Zuspeisung im Vergleich zu dem bekannten Verfahren besser regulierbar, da hierbei der Temperatureinfluß klein gehalten werden kann.

Zur Umwandlung von Stickoxiden kommen die an sich bekannten Katalysatoren zur Anwendung, wie z. B. Zeolithe oder Vanadiumoxid/Titanoxid auf Träger oder Edelmetallkatalysatoren auf Träger. Je nach verwendetem Katalysator wird dabei das Rauchgas auf die für die Umsetzung auf dem Katalysator notwendige Temperatur angewärmt. Bevorzugt liegt diese Temperatur zwischen 250 ⁰C und 400 ⁰C. Diese Temperaturen sind aus dem Grund ausreichend, da der Katalysator nichts von seiner Aktivität durch andere Verunreinigungen einbüßt. Dabei kann das SOp-freie Rauchgas in einem ersten Wärmetauscher auf die Temperatur vor der SO^-Entf^rnung erwärmt werden, z. B. im Wärmetausch zu abzukühlenden Rauchgas. In einem zweiten Wärmetauscher erfolgt dann die weitere Anwärmung auf 250 ⁰C bis 400 ⁰C.

Die Wärraeverluste bei nicht vollständigem Wärmeaustausch werden mit Hilfe einer beliebigen Wärmequelle gedeckt. Hierbei wird insbesondere heißes Rauchgas als Wärmequelle verwendet. Das Rauchgas kann dabei z. B. durch Verbrennung hochkalorischer Brennstoffe in einer Brennkammer erzeugt und von außen zugeführt oder direkt durch Verbrennung hochkalorischer Brennstoffe im Reaktor erzeugt werden. Dabei reicht meist eine kleine Rauchgasmenge aus, um die Verluste zu dekken. Natürlich können die Wärmeverluste auch durch andere Wärmequellen, wie elektrische Beheizung oder durch in einem Wärmetauscher kondensierenden Dampf gedeckt werden. Hierbei besteht sowohl die Möglichkeit, die Wärme auf einer als auch auf beiden Seiten des Katalysatorbettes zuzuführen. Überdies ist es denkbar, zumindest einen Teilstrom des Rauchgases vor Oberleiten über den Katalysator aus dem Reaktor abzuziehen und nach Anwärmung in der Abzugsleitung auf den Katalysator aufzugeben.

Die Erfindung betrifft überdies eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Katalysatorbett. Diese Vorrichtung ist durch mindestens einen dem Katalysatorbett strömungsmäßig vorgeschalteten Wärmetauscher und mindestens einem weiteren dem Katalysatorbett strömungsmäßig nachgeschalteten Wärmetauscher gekennzeichnet. Damit ergibt sich folgender Aufbau: Eine Rauchgaszuführung ist mit mindestens einem ersten Wärmetauscher und dieser mit dem Katalysatorbett verbunden. An das Katalysatorbett ist eine Gasableitung angeschlossen, die mit mindestens einem weiteren Wärmetauscher verbunden ist.

Es ist dabei besonders zweckmäßig, wenn das Katalysatorbett, wie weiter vorgeschlagen wird, mit einer ΝΗ,-Zuleitung ver-

bunden ist.

In äußerst vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin vorgesehen, daß das Katalysatorbett in mehrere Schichten unterteilt ist. Diese Schichten sind vorteilhaft horizontal angeordnet, wobei in Strömungsrichtung des Rauchgases sowohl mehrere Schichten hintereinander als auch nebeneinander angeordnet sein können. Somit besteht einmal die Möglichkeit, daß ein Teil der Schichten stufenartig versetzt übereinander angeordnet ist als auch zum anderen, daß die Schichten deckungsgleich übereinander angeordnet sind.

Mit Vorteil weist der Wärmetauscher eine keramische VVärmespeichermasse auf, die zumindest teilweise als Katalysatorschüttung ausgebildet sein kann. Besonders vorteilhaft ist dabei der Wärmetauscher als Regenerator ausgebildet.

Nach einer weiteren Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Katalysatorbett am heißen Ende des Re-' generators angeordnet. Dabei können das Katalysatorbett und die Wärmespeichermasse in einem doppelflutigen Regenerator angeordnet sein. Katalysatorbett und Wärmetauscher werden dabei als ein System betrachtet. Im doppelflutigen Regenerator sind zwei derartige Systeme so angeordnet, daß die Wärmetauscher jeweils an dem oberen bzw. unteren Abschnitt vorgesehen sind, während im mittleren Abschnitt des Regenerators die Katalysatorbetten liegen. Zwischen den beiden Systemen ist zweckmäßig eine Zwischenwand angeordnet. Diese Anordnung spart Grundfläche sowie teure Verrohrung.

Alternativ und in bevorzugter Weise sind die Wärmetauscher hintereinander und das Katalysatorbett vor oder nach den Wärmetauschern angeordnet. Bei dieser Ausgestaltungsform wird somit das Rauchgas einem Wärmetauscher zugeführt, sodann über den Katalysator und den zweiten Wärmetauscher geleitet. Im nächsten Zyklus wird das Rauchgas zuerst über den zuletzt durchströmten Regenerator, dann den Katalysator und schließlich den jetzt zweiten Wärmetauscher geleitet.

In besonders günstiger Weise sind dabei die beiden Wärmetauscher und das Katalysatorbett in einem einzigen Behälter mit bevorzugt rechteckiger Grundfläche angeordnet.

In der vorbeschriebenen Anordnung wird das Katalysatorbett in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen in verschiedenen Richtungen durchströmt. Oftmals erweist es sich jedoch als zweckmäßiger, das Katalysatorbett immer nur in einer Richtung zu durchströmen..Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen den Wärmetauschern und dem Katalysator eine Armatur zur Umschaltung der Strömungsrichtung des Rauchgases angeordnet ist. Somit wird das Rauchgas unabhängig davon, in welchem Regenerator es angewärmt wird, mittels der Schaltarmatur, beispielsweise einer Vierwegklappe, immer so geleitet, daß es den Katalysator stets nur in einer einzigen Richtung durchströmt. Bei dieser Anordnung ist eine einsaitige Beheizung des Katalysators vorteilhaft.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist weiterhin vorteilhaft, in der Gaszuleitung eine Einrichtung zur Umschaltung der Strömungsrichtung vorgesehen, die beispielsweise ebenfalls als Vierwegklappe ausgebildet sein kann. Diese Einrichtung dient zur Umschaltung des anzuwärmenden Rauchgases auf

den jeweiligen Wärmetauscher.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung lassen sich allgemein bei allen Rauchgasreinigungsanlagen einsetzen.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines in drei Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert

Es zeigen:

Fig. 1: einen doppelflutigen Reaktor mit zwei Katalysatorschüttungen und

Fig. 2: einen doppelflutigen Reaktor mit einer Katalysatorschüttung ;

Fig. 3: eine bevorzugte Ausführungsform des Katalysatorbettes in schematischer Querschnittsdarstellung.

Gemäß Fig. 1 werden über Leitung 1 213 000 Nm /h eines Rauchgases herangeführt und in einem Gebläse 2 auf etwa 1,6 bar verdichtet. Das Rauchgas enthält keinen Staub, Ruß, HF und/ oder HCl (in vorgeschalteter Anlage vorgereinigt oder grundsätzlich nicht enthalten) und ist von SO₀ und SO^ abgereichert. Das Rauchgas hat eine Temperatur von ca. 30 C. Es enthält noch etwa 500 ppm NO.

Das verdichtete Rauchgas wird mittels einer Vierwegklappe 4 über Leitung 5 einem Reaktor 6 zugeleitet.

Der Reaktor 6 ist als doppelflutiger Regenerator ausgebildet. Er weist eine untere Regeneratorfüllung 7 mit darüber angeordneter Katalysatorschüttung 8, eine Zwischenwand 9 sowie eine weitere Katalysatorschüttung 10 und Regeneratorfüllung 11 auf. Als Regeneratorfüllung sei beispielsweise Keramikschüttgut verwendet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das NO -haltige Rauchgas.der Regeneratorfüllung 7 zugeführt und in dieser aufeine Temperatur von 300 C angewärmt. Dem angewärmten Rauchgas wird vor Zuführung zur Katalysatorschüttung über Leitung 3 NhL· stöchiometrisch in einem Verhältnis von ungefähr 1 : (bezogen auf NO) zugeführt. Das Gemisch gelangt sodann über die Katalysatorschüttung 8 und wird zu 90 % zu N₂ und Wasser konvertiert, so daß im gereinigten Gas noch ca. 28 ppm NO vorhanden sind. Dieser Wert liegt dabei erheblich unter den gesetzlich erlaubten Werten für den maximalen Ausstoß an Stickoxiden in die Atmosphäre.

Das gereinigte Gas gelangt sodann über die gasdurchlässige Zwischenwand 9 in das andere System, das in einem vorangegangenen Schaltzyklus mit Rauchgas beaufschlagt worden ist. Nach Durchströmen der Katalysatorschüttung 10 gibt das heiße gereinigte Gas seinen Wärmeinhalt an die kalte Regeneratorschüttung 11 ab und verläßt den Regenerator 6 über Leitung mit einer Temperatur von etwa 40 ⁰C. Ober die Vierwegklappe wird das Gas über Leitung 13 abgegeben. Nach einer Zeit von etwa 4 Minuten schaltet die Vierwegklappe 4 derart um, daß das zu reinigende Rauchgas über Leitung 12 in den Reaktor 6 eintritt und über Leitung 5 abgezogen wird. Diese Möglichkeit ist durch die zusätzlichen Pfeile angedeutet.

Um Wärmeverluste in dem Reaktor auszugleichen, ist überdies ein Brenner 14 vorgesehen, der über Leitung 15; 16 mit z. B. Erdgas und Luft versorgt wird und in dem ein Rauchgas entsteht, das über Leitung 17 den Regeneratorfüllungen zugefühn werden kann, um diese auf die erforderlichen Temperaturen aufzuheizen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zum Beispiel der Fig. 1 weist gemäß Fig. 2 der Reaktor 6 nur eine Katalysatorschüttung 18 auf. Überdies kann zur Deckung von Wärmeverlusten ein Heißgas über Leitung 19 verwendet werden.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird das NO -haltige Rauchgas der Regeneratorschüttung 7, z. B. einer Keramikschüttung, zugeführt und auf etwa 300 ⁰C angewärmt. Nach Zuspeisung von NH_ über Leitung 3 gelangt das Gas über die Katalysatorschüttung 18 und wird zu N₂ und Wasser konvertiert so daß im gereinigten Gas noch ca. 28 ppm NO vorhanden sind.

Das gereinigte Gas gelangt sodann über die kalte Regeneratorschüttung 11, gibt dort seinen Wärmeinhalt ab und verläßt den Regenerator über Leitung 12 mit einer Temperatur von etwa 40 ⁰C. Obe abgegeben.

40 ⁰C. Ober die Vierwegklappe 4 wird das Gas über Leitung 13

Auch hier schaltet die Vierwegklappe 4 nach einer Zeit von etwa 4 Minuten derart um, daß das zu reinigende Rauchgas über Leitung 12 in den Reaktor 6 eintritt und über Leitung 5 abgezogen wird. Diese Möglichkeit ist hier ebenfalls durch zu-

sätzliche Pfeile angedeutet. '

Der gesamte Energieaufwand für das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich zusammen aus dem Energieaufwand für das Rauchgasgebläse von ca. 500 kW/h und dem für die zusätzliche Anwärmung der Regeneratorfüllung von ca. 5,86 GD, so daß ein Gesamtbetrag für den Energieaufwand veranschlagt werden muß, der erheblich unter dem für bekannte Verfahren liegt.

Fig. 3 zeigt einen Strömungsweg 20, in dem stufenförmig angeordnete horizontale Katalysatorschichten 21 angeordnet sind, die einander in Strömungsrichtung gesehen teilweise überlappen. Der zu behandelnde Rauchgasstrom ist durch Pfeile 23 angedeutet. Diese Anordnung stellt eine bevorzugte Ausführungsform des Katalysators gemäß Fig. 1 und 2 dar. Die Katalysatorschichten können hierbei als Schüttungen ausgebildet sein, wobei die Katalysatormasse teilchenförmig, zum Beispiel ring- oder sternförmig ausgebildet ist. Es besteht auch die Möglichkeit, wabenförmige Katalysatoren einzusetzen.

Zwischen den Katalysatorschichten 21 sind Trennwände 22 vorgesehen, die sich jeweils vom Innenrand der einen zum Außenrand der nächsthöheren Katalysatorschicht erstrecken. Die Katalysatorschichten 21 sowie die Trennwände 22 sind symmetrisch zur Mittelachse des Strömungsweges 20 angeordnet. Die Summe der Oberflächen der Katalysatorschichten ist größer als die Querschnittsfläche des Strömungsweges 20.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Entfernung unerwünschter gasförmiger Bestandteile aus einem bei einer Verbrennung anfallenden Rauchgas, bei dem das Rauchgas abge-kuhlt, gegebenenfalls vorgereinigt und gegebenenfalls an SO₂ abgereichert wird, gekennzeichnet dadurch, daß das vorbehandelte Rauchgas in zumindest einem Wärmetauscher angewärmt und über einen zur Umwandlung von Stickoxiden geeigneten Katalysator geleitet wird, woraufhin das gereinigte heiße Rauchgas über mindestens einen weiteren Wärmetauscher geleitet und gekühlt abgegeben wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Rauchgas nach Anwärmung mit NH, versetzt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein in mehrere Schichten unterteiltes Katalysatorbett verwendet wird.

4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Rauchgasstrom hintereinander durch die Katalysatorschichten geleitet wird.

5. Verfahren nach Punkt 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Rauchgasstrom in Teilströme unterteilt wird, die getrennt voneinander den Katalysatorschichten zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß Wärmetauscher mit Wärmespeichermasse verwendet werden.

7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmespeichermassen zyklisch umgeschaltet werden.

8. Verfahren nach Punkt 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß Regeneratoren verwendet werden»

9. Verfahren nach einem der Punkte 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß als Wärmespeichermasse eine keramische Masse eingesetzt wird.

10. Verfahren nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die keramische Masse zumindest teilweise als Katalysatormasse verwendet wird.

11· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Strömungsrichtung im Wärmetauscher, am Katalysator oder zwischen Wärmetauscher und Katalysator umgelenkt wird.

12. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Rauchgas auf die für die Umsetzung auf dem Katalysator notwendige Temperatur angewärmt wird.

13. Verfahren nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß das Rauchgas auf eine Temperatur zwischen 250 ⁰C und 400 ⁰C angewärmt wird.

14. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß Wärmeverluste zusätzlich mit Hilfe einer beliebigen Wärmequelle gedeckt werden.

15. Verfahren nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß als Wärmequelle heißes Rauchgas verwendet wird.

16. Verfahren nach Punkt 14 oder 15» gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett auf einer Seite beheizt wird.

17. Verfahren nach Punkt 14 oder 15» gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett auf beiden Seiten beheizt wird.

18. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß der Rauchgasstrom nach einer Zeit von 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Minuten auf den anderen Wärmetauscher umgeschaltet wird.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt mit einem Katalysatorbett, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein dem Katalysatorbett strömungsmäßig vorgeschalteter Wärmetauscher und mindestens ein weiterer dem Katalysatorbett strömungsmäßig nachgeschalteter Wärmetauscher vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett mit mindestens einer NH-,-Zuleitung verbunden ist.

21. Vorrichtung nach Punkt 19 oder 20, gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett in mehrere Schichten unterteilt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Punkte 19 bis 21, gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmetauscher eine keramische Wärmespeichermasse aufweist.

23. Vorrichtung nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß die keramische Wärraespeichermasse zumindest teilweise als Katalysatorschüttung ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Punkte 19 bis 23, gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmetauscher als Regenerator ausgebildet ist.

25. Vorrichtung nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett am heißen Ende des Regenerators angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Punkte 22 bis 25, gekennzeichnet dadurch, daß das Katalysatorbett und die Wärmespeichennasse in einem doppelflutigen Regenerator angeordnet ist. .

27. Vorrichtung nach einem der Punkte 19 bis 24, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmetauscher unmittelbar hintereinander angeordnet sind und das Katalysatorbett vor oder nach den Wärmetauschern angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Punkt 27, gekennzeichnet dadurch, daß die Wärmetauscher und das Katalysatorbett in einem Behälter untergebracht sind.

29. Vorrichtung nach Punkt 27 oder 28, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Wärmetauschern und dem Katalysator eine Armatur zur Umschaltung der Strömungsrichtung des Rauchgases angeordnet ist.

30. Vorrichtung nach einem der Punkte 19 bis 29, gekennzeichnet dadurch, daß in einer mit den Wärmetauschern verbundenen Rauchgaszuleitung eine Einrichtung zur Umschaltung der Strömungsrichtung des Rauchgases angeordnet ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen.