DD253767A1 - Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus abgasen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Rauchgasen von kohlegefeuerten Heiz- und Kraftwerken und industriellen Abgasen. Das Verfahren ist geeignet, zusammen mit einer Stufe der halbtrockenen oder nassen Entfernung von Schwefeldioxid, die simultane Entfernung von Stickstoffoxiden und Schwefeldioxid aus Abgasen durchzufuehren. Die Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, welches eine Entfernung von NOx bei Temperaturen unter 300C erlaubt und einen Hilfsstoff dazu verwendet, der billig und verfuegbar ist. Als Hilfsstoff wird eine Asche eingesetzt, die entweder unverbrannten Kohlenstoff enthaelt oder mit gemahlener Kohle versetzt wurde. Zur Entfernung des NOx wird das Abgas mit der trockenen kohlenstoffhaltigen Asche in Kontakt gebracht und zur simultanen Entfernung von NOx und SO2 wird das Abgas zusaetzlich mit einer waessrigen Suspension aus dieser Asche kontaktiert. Zur Erhoehung der NOx-Abscheidung kann dem Abgas Ammoniak zugesetzt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Rauchgasen von kohlegefeuerten Heiz- und Kraftwerken und industriellen Abgasen. Das Verfahren ist geeignet, zusammen mit einer Stufe der trockenen, halbtrockenen oder nassen Entfernung von Schwefeldioxid die simultane Entfernung von Stickstoffoxiden und Schwefeldioxid aus Rauchgasen durchzuführen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Stickstoffoxide aus industriellen Abgasen durch Adsorption, Chemisorption und heterogen-katalytische Verfahren entfernt werden. Es ist weiterhin bekannt, daß auch die Entfernung von Sticktoffoxiden (im weiteren als NO_x bezeichnet) oder die gleichzeitige Entfernung von Schwefeldioxid (SO2) und NO_x aus Rauchgasen von kohlegefeuerten Heiz- und Kraftwerken mit adsorptiven, chemisorptiven und heterogen-katalytischen Verfahren durchgeführt wird. Diese Verfahren arbeiten mit kraftwerksuntypischen Hilfsstoffen, die in einem aufwendigen Produktionsprozeß hergestellt werden müssen. Solche Hilfsstoffe wie Edelmetallkatalysatoren (Brennstoff-Wärme-Kraft 1985, Heft 9), Aktivkohle (DE 3403995), spezielle Adsorbentien (DE 3226840, DE 3244370, DE 3447616, US 4.442.080, US 4.469.662) oder/und Chemikalien (DE 2616620, DE 3324570, DE 3230352, DE 3233316, DE 3238423, US 4.130.628, US4.167.578, US 4.351.810, US 4.386.058, US 4.418.044, US 4.425.313, US 4.444.736, US 4.478.801) müssen in speziellen geomtrischen Modifikationen hergestellt und in einem Apparat, in dem die Entfernung von NO_x und SO₂ durchgeführt wird, angeordnet werden, um eine ausreichende Effektivität zu gewährleisten. Die in den Verfahren eingesetzten wertvollen Hilfsstoffe verlieren ihre spezifische Wirkung im Verlaufe des Prozesses durch Wechselwirkung mit dem NO_x oder NO_x und SO₂ und durch nachteilige Einwirkung anderer Bestandteile, wie Staub, Wasserdampf u.a. Das bedeutet eine Vernichtung dieser Hilfsstoffe oder eine anlagen- oder arbeitsintensive Aufbereitung in einer besonderen Regenerierungsstufe. Die Edelmetallkatalysatoren verlieren durch schädigende Einflüsse ihre Aktivität und müssen in bestimmten Zeitabständen vollkommen ersetzt werden. Um die Wirksamkeit der eingesetzten Hilfsstoffe zu verlängern, muß das Rauchgas vorher gereinigt werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Hilfsstoffe ist, daß sie nur in . begrenzten Temperaturintervallen wirken. Katalysatoren wirken nur bei ausreichend hohen Temperaturen, Adsorbentien bei möglichst niedrigen Temperaturen (DE 3322159, Brennstoff-Wärme-Kraft, so daß das Rauchgas abgekühlt werden muß. Diese Abkühlung ist mit einer Wiederaufheizung verbunden, die zusätzlich Anlagen erfordert.

Es ist weiterhin bekannt, daß für die alleinige Entfernung von SO₂ aus Rauchgasen verschiedene Aschen genutzt werden können (DE 3139553, DE 3308927, DE 3428502, US 4.228.139).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches es ermöglicht, die Entfernung von NO_x aus industriellen Abgasen oder aus Rauchgasen oder die gleichzeitige Entfernung von SO₂ und NO_x aus Rauchgasen wirtschaftlich zu gestalten und die die Nachteile bekannter Lösungen ausschließt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verminderung der NO_x- oder der gleichzeitigen Verminderung der SO₂- und NOjc-Konzentration in industriellen Abgasen und Rauchgasen eines kohlegefeuerten Kraftwerkes zu entwickeln, welches eine Entfernung von NO_x bei Temperaturen unter 300⁰C erlaubt und einen Hilfsstoff dazu verwendet, der billig und verfügbar ist und im besonderen in einem kohlegefeuerten Kraftwerk zur Verfügung steht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Hilfsstoff für die Entfernung von NO_x und für die gleichzeitige Entfernung von NO_x und SO₂ eine kohlenstoffhaltige Asche eingesetzt wird. Der Kohlenstoffgehalt der Asche muß mindestens 1 Ma.-% betragen, um das NO_xZU beseitigen. Der Kohlenstoffgehalt der Asche kann zum einen aus unverbrannten Kohleresten resultieren, er kann aber auch durch die Zugabe von gemahlener Kohle zur Asche erzeugt werden. Die Stickstoffoxide werden bei Temperaturen von 130 bis 350°C entfernt. Der optimale Temperaturbereich ist 235 bis 275°C. Die Stickstoffoxide werden durch die Reduktionsreaktion mit Kohlenstoff reduziert, wobei die Metalloxide der Asche katalytisch wirken. Die Entfernung des NO_x erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Abgas mit der trockenen kohlenstoffhaltigen Asche kontaktiert wird. Dabei kann die Asche auch naß in den Prozeß eingebracht und durch die Abgase getrocknet werden. Dieser Kontakt kann auf verschiedene Weise realisiert werden:

a) in einem Festbett,

b) in einer Wirbelschicht,

c) in einer Wirbelschicht und nachgeschaltetem Qewebefilter,

d) in einem Wanderbett mit nachgeschalteter Feststoffabscheidung,

e) in einer Kontaktstrecke, in der die kohlenstoffhaltige Asche nach der Einbringung in den Rauchgasstrom durch diesen mitgeführt und in einer nachgeschalteten Staubreinigung abgeschieden wird.

Die Entfernung der Stickstoffoxide kann dadurch wirksamer durchgeführt werden, daß dem Abgas Ammoniak zudosiert wird. Es ist jedoch nicht erforderlich.

Die gleichzeitige Entfernung von SO₂ und NO_x wird dadurch erreicht, daß das Rauchgas nicht nur mit der trockenen kohlenstoffhaltigen Asche in Kontakt gebracht wird, sondern auch mit einer wäßrigen Suspension aus dieser Asche. Die Entfernung des SO₂ erfolgt dabei durch Absorption in diese Suspension. Der zur simultanen Entfernung von NO_x und SO₂ notwendige Kontakt des Rauchgases einerseits mit der trockenen Asche und andererseits einer wäßrigen Suspension davon, kann auf verschiedene Weise realisiert werden:

f) in einem Verfahren der Sprühtrocknungsabsorption,

g) durch Kombination jeweils der Punkte a bis e mit einer Stufe eines nassen oder halbtrockenen Verfahrens der Entfernung von SO₂.

Ausführungsbeispiel

In einem Festbettreaktor (Rohrreaktor) wird kohlenstoffhaltige Asche mit einem Kohlenstoffanteil von 8Ma.-% eingebracht. Das mit Stickstoffoxiden beladene Gas wird mit der Raumgeschwindigkeit 6000 h"¹ hindurchgeleitet. In Abhängigkeit von der Temperatur und der Eintrittskonzentration des Gases werden 60 bis 90% der Stickstoffoxide aus dem Gas entfernt. In der Tabelle 1 sind Beispiele für den Grad der Entfernung der Stickstoffoxide in Abhängigkeit von ihrer Eintrittskonzentration und der Temperatur aufgeführt.

Tabelle 1 Eingangskonzentration Temperatur Entfernungsgrad

Vol.-%

0,186 210⁰C 50,5%

0,271 200 °C 63,8%

0,391 26O⁰C 86,0%

Claims (6)

1. Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Abgasen stationärer Quellen mit Hilfe eines katalytisch wirkenden Absorbens, welches in einem Festbett, in einer Wirbelschicht, in einer Wirbelschicht mit nachgeschaltetem Gewebefilter, in einem Wanderbett mit nachgeschalteter Feststoffabscheidung oder in einer anderen zweckmäßigen Einrichtung mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht wird, gekennzeichnet dadurch, daß als Adsorbens eine Asche mit dem Abgas in Kontakt gebracht wird, die entweder unverbrannten Kohlenstoff enthält oder, die mit gemahlener Kohle versetzt wurde und die neben der trockenen Stickstoffoxidentfernung auch die Entfernung von Schwefeldioxid ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Asche trocken in den Prozeß eingebracht oder durch die Abgase getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kohlenstoffgehalt der Asche mindestens 1 % beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgas eine Temperatur im Bereich von 100⁰C bis 35O⁰C besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Verbesserung der Stickstoffoxidentfernung durch die Zugabe von Ammoniak zum Abgas erreicht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Entfernung von Schwefeldioxid durch den Kontakt des Abgases mit einer wäßrigen Suspension aus dieser kohlenstoffhaltigen Asche ermöglicht wird, so daß die Kopplung des Prozesses der trockenen Entfernung von Stickstoffoxiden mit einem Prozeß der nassen oder halbtrockenen Abgasentschwefelung das Schwefeldioxid und die Stickstoffoxide simultan entfernt werden.