DE102010017614A1 - Reinigung von Abluft - Google Patents

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    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Abluft, bei dem – die Abluft auf eine Temperatur oberhalb von 100°C erwärmt wird; – Ozon der Abluft zugeführt wird; und – die Abluft und das Ozon einer Katalysebehandlung unterzogen werden, wobei unter Einbeziehung von in der Abluft enthaltenem Disauerstoff eine katalytische Oxidation einer in der Abluft enthaltenen Kontaminierung bewirkt wird, und wobei ein Katalysatormaterial für die Katalysebehandlung Mangandioxid und Kupferoxid umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abluft.
  • Die durch staatliche Vorschriften vorgegebenen Grenzwerte von Verunreinigungen, die mit der Abluft aus Industrie, Handwerk und Handel in die Atmosphäre abgeleitet werden, sind ständig verschärft worden. Es besteht daher das ständige Erfordernis, Anlagen, Systeme und Verfahren zu schaffen, die es gestatten, die als schädlich oder nachteilig angesehenen Inhaltstoffe in der Abluft der genannten Betriebe aufzufangen und zu beseitigen bzw. in unweltverträgliche Stoffe umzuwandeln.
  • Bekannte Verfahren der thermischen katalytischen Nachverbrennung der schadstoffbelasteten Luft sind zumeist nicht ausreichend wirksam. Um den Anforderungen zu entsprechen, müssten die entsprechende Anlagen mit Temperaturen von ca. 800°C arbeiten. Derartige Anlagen sind in der Regel wegen des erforderlichen Energiebedarfes unwirtschaftlich.
  • Aus DE 20 2004 015 556 U1 ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abluft bekannt, bei der Abluft in einem Abschnitt der Vorrichtung Ozon zugeführt wird und in einem weiteren Abschnitt eine katalytische Behandlung erfolgt, indem das Gas durch ein katalytisch wirkendes Granulat strömt. Daran schließen sich ein weiterer Abschnitt für die Zufuhr von Ozon und ein weiterer Abschnitt für die katalytische Behandlung an. Optional kann eine Heizung vorgeschaltet sein, wenn die Gefahr besteht, daß feuchte Luft bei der Behandlung den Taupunkt überschreitet und Flüssigkeit ausfallen kann.
  • Ebenfalls bekannte Aktivkohlefilter sind in vielen Fällen äußerst wirksam, können aber zumeist wegen des sehr großen Aktivkohle-Bedarfs nicht wirtschaftlich betrieben werden. Große Luftmengen würden sehr große Aktivkohle-Volumina erfordern, und diese würden sich relativ rasch zusetzen.
  • Bio-Filterflächenwäscher sind nur in Teilbereichen einsetzbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches eine rückstandslose Beiseitigung von Kontaminierungen in der Abluft von Industrie, Handwerk und Handel in hocheffizienter Weise ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reinigung von Abluft gelöst, bei dem
    • – die Abluft auf eine Temperatur oberhalb von 100°C erwärmt wird;
    • – Ozon der Abluft zugeführt wird; und
    • – die Abluft und das Ozon einer Katalysebehandlung unterzogen werden, wobei unter Einbeziehung von in der Abluft enthaltenem Disauerstoff eine katalytische Oxidation einer in der Abluft enthaltenen Kontaminierung bewirkt wird, und wobei ein Katalysatormaterial für die Katalysebehandlung Mangandioxid und Kupferoxid umfasst.
  • Das Verfahren kann insbesondere ein Verfahren zur Reinigung von Industrieanlagen-Abluft, beispielsweise Abluft aus einer Lackier- oder Beschichtungsanlage, einer Druckerei oder einer chemischen Anlage sein.
  • Die katalytische Oxidation wird durch die Katalysebehandlung bewirkt. Die katalytische Wirksamkeit verschiedener Metalloxide, beispielsweise verschiedener Verbindungen von Mangan und Sauerstoff, unterscheidet sich untereinander und je nach Reaktionsbedingungen erheblich. Es hat sich gezeigt, dass bei Zuführung von Ozon eine Mischung aus Mangandioxid (Mangan(IV)-oxid, MnO2) und Kupferoxid (CuO) besonders wirksam zur katalytischen Oxidation von Kontaminierungen, insbesondere Kohlenwasserstoffkontaminierungen, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist.
  • Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung der Abluft stromaufwärts von der Zuführung des Ozons. Vorzugsweise erfolgt die Zuführung des Ozons unmittelbar stromaufwärts von der Katalyse-Behandlung. Indem das Ozon nicht zuvor erwärmt wird, kann ein vorzeitiger Abbau von Ozon vermindert werden, durch den Ozon für die katalytische Behandlung verloren ginge. Die verfügbare Ozonmenge kann besser kontrolliert und an den Bedarf angepasst werden. Vorzugsweise wird die Abluft stromaufwärts von der Zuführung des Ozons auf eine Temperatur oberhalb von 100°C erwärmt wird, und das Ozon wird dem erwärmten Abluftstrom über eine Ozoneindüsungseinrichtung zugeführt, die unmittelbar eingangsseitig einer Katalysatorstufe angeordnet ist, in welcher die Abluft und das Ozon der Katalysebehandlung unterzogen werden.
  • Je nach Konzentrationen der Kontaminierungen in der zu reinigenden Abluft kann bereits bei relativ geringen Temperaturen, beispielsweise oberhalb von 100°C, ein Reaktionsprozess durch das Ozon angeregt werden, bei der der für die Reaktion notwendige Sauerstoff sowohl aus dem zugeführten Ozon als auch aus dem in der Abluft enthaltenen Disauerstoff stammt.
  • Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen ergeben sich Einsparungen bei der zuzuführenden Menge von Ozon, womit wiederum verringerte Energiekosten und CO2-Emissionen verbunden sind. Zum anderen kann die bei der exothermen Oxidation entstehende Prozeßwärme genutzt werden. Insbesondere kann sie unmittelbar für das Verfahren selbst genutzt werden, beispielsweise, indem sie zur Erreichung einer Verfahrenstemperatur für eine zweite Stufe einer mehrstufigen Katalysebehandlung beiträgt.
  • Es ergibt sich somit ein äußerst wirksames und energieeffizientes Reinigungsverfahren.
  • Vorzugsweise umfasst das Katalysatormaterial einen granulatförmigen Katalysator. Dies bewirkt eine große angeströmte Oberfläche des Katalysatormaterials und ist vorteilhaft, da die weiter unten erläuterte katalytische Reaktion insbesondere an oder nahe der ersten Oberfläche des Katalysators stattfindet.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorzugsweise wird das Ozon dem Abluftstrom über eine oder mehrere Verteileinrichtungen der Ozoneindüsungseinrichtung, die Bohrungen zum Auslassen des Ozons aufweisen, zugeführt. Eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Ozons ermöglicht eine verbesserte Kontrolle des Prozesses.
  • Vorzugsweise wird aus der katalytischen Oxidation entstehende Prozeßwärme und verbleibende Wärme der stromaufwärts der Abluft von außen zugeführten Wärme mittels eines Wärmetauschers zum Erwärmen der zugeführten Abluft verwendet. Dadurch wird die zusätzlich einzubringende Wärme minimiert, so daß die Energieeffizienz des Verfahrens wesentlich erhöht wird.
  • Ein Beispiel für eine durch das erfindungsgemäße Verfahren oxidierbare Kontaminierung ist eine Kohlenwasserstoff-Kontaminierung, d. h. eine Belastung der Abluft mit Kohlenwasserstoffen.
  • Beispielsweise kann die katalytische Oxidation der in der Abluft enthaltenen Kontaminierung autotherm verlaufen. Unter einer autothermen Oxidation wird ein Reaktionsprozeß verstanden, bei dem eine exotherme und eine endotherme Reaktion parallel verlaufen, wobei durch die exotherme Reaktion entstehende Prozeßwärme zur Auslösung der endothermen Reaktion beiträgt. Es ist somit bei gleichbleibenden Reaktionsbedingungen nach einer Aktivierung der Reaktion keine zusätzliche Wärmezufuhr von außen zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderlich.
  • Je nach zu erwartender Kohlenwasserstoffkonzentration in der zu behandelnden Abluft kann das Verfahren ein- oder zweistufig, d. h. mit einer oder zwei Katalysatorstufen und jeweiliger eingangsseitiger Ozoneindüsung ausgelegt werden. Beispielsweise folgen auf eine erste Katalysebehandlung wiederum eine Ozonzuführung und eine weitere Katalysebehandlung. Vorzugsweise wird der Abluftstrom durch wenigstens eine Katalysatorstufe geführt, und spätestens in einer letzten der wenigstens einen Katalysatorstufe wird etwaiges überschüssiges Ozon katalytisch abgebaut und rekombiniert zu Disauerstoff.
  • Die für die Erzeugung des notwendigen Ozons erforderliche Energieeintrag ist erheblich geringer als die benötigten Energieeinträge, die in herkömmlichen oxidativen Verfahren zur Temperaturerhöhung gebraucht werden.
  • Vorzugsweise findet die katalytische Oxidation bei einer Verfahrenstemperatur im Bereich von 100°C bis 300°C, vorzugsweise 100°C bis 200°C statt. Bereits bei diesen relativ niedrigen Verfahrenstemperaturen ist das erfindungsgemäße Verfahren äußerst wirksam. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere beispielsweise die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Abgasen oder ablüftenden industrieller Prozesse zu CO2 und H2O durch katalytische Oxidation mit Hilfe von Ozon in einem Temperaturbereich von beispielsweise 100°C bis 200°C erfolgen. Die zu wählende Temperatur ist dabei abhängig vom Siedepunkt der in der Abluft vorhandenen Schadstoffkomponente mit dem höchsten Siedepunkt und kann beispielsweise durch Versuche ermittelt werden. Insbesondere kann sie im wesentlichen diesem Siedepunkt entsprechen.
  • Vorzugsweise ist das Verfahren ein Verfahren zur Reinigung von Abluft, die eine Kohlenwasserstoff Kontaminierung von weniger als 1000 mg/m3 aufweist, und es wird eine katalytische Oxidation dieser Kohlenwasserstoff-Kontaminierung bewirkt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch bei Kohlenwasserstoffkonzentrationen von weniger als 1.000 mg/m3 zu reinigender Abluft betrieben werden, da die in den zu oxidierenden Kohlenwasserstoffen enthaltenen Wärmemengen ausreichen können, um die relativ niedrigen zur Oxidation in diesem Verfahren ausreichenden Temperaturen aufrechtzuerhalten.
  • Die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen vor allem Bereich von Lackier- und Beschichtungsanlagen aller Art, bei Druckereien sowie in der chemischen Industrie. In diesen Bereichen treten häufig Kohlenwasserstoffkonzentrationen im Bereich von 0 bis 1.000 mg/m3 zu reinigender Abluft auf. Dem gegenüber können die für herkömmliche Verfahren notwendigen hohen Temperaturen nicht autotherm aufrechterhalten werden.
  • Vorzugsweise wird Ozon in einer Menge zugeführt, die weniger als 1/2, vorzugsweise weniger als 1/4, derjenigen Masse an Ozon entspricht, die nach einer stöchiometrischen Berechnung erforderlich wäre, um die bewirkte katalytische Oxidation der Kontaminierung allein durch Reaktion der Kontaminierung mit Ozon zu bewirken.
  • Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 zeigt eine Ozoneindüsungseinrichtung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren; und
  • 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Katalysator-Anordnung.
  • Die in 1 gezeigte Anlage, eine Vorrichtung zur Reinigung von Abluft, umfaßt eine Reihe von mehreren von der zu reinigenden Luft in Folge zu durchströmenden Gehäusen sowie einen Wärmetauscher 10.
  • Eine Zuleitung 12 verläuft zunächst durch den Wärmetauscher 10 und dann zu dem in 1 rechtseitigen Ende der Anlage, deren weitere Gehäuse in 1 von rechts nach links durchströmt werden. Schließlich wird die gereinigte Luft wieder durch den Wärmetauscher 10 geführt.
  • Die Luft tritt beispielsweise durch eine sich nach unten öffnende Absaugöffnung in die Zuleitung 12 ein. Die erste nach dem Wärmetauscher 10 von der Luft durchströmte Einheit ist ein Staubfilter 14. Der Staubfilter 14 weist beispielsweise eine Anzahl von schräggestellten Filterplatten auf. Bei diesen handelt es sich beispielsweise um flache, kastenförmige Gebilde, die durch Lochplatten oder Gittergewebe abgedeckt sind und im Inneren ein Filtermaterial, z. B. Aktivkohle aufnehmen. Eine Staubfilterung findet statt, um eine Benetzung der Oberflächen der weiter unten beschriebenen Katalysatoren mit Staubpartikeln zu verhindern. Eine solche Staubbelastung der Katalysatoren würde die zur Verfügung stehende Katalysatoroberfläche verringern und die Katalysatoraktivität vermindern.
  • Im Anschluß an den Staubfilter 14 folgt eine Einheit in Form einer Heizeinrichtung 16. Die Heizeinrichtung 16 weist beispielsweise ein elektrisch betriebenes Heizregister oder einen Gasbrenner auf, um den das Gehäuse der Heizeinrichtung 16 durchströmenden Luftstrom zu erhitzen. Eine Erhitzung der Luft erfolgt, um die für den katalytischen Prozeß notwendige Temperatur in der Luft zu erreichen. Außerdem wird dadurch eine Kondensation von in der Abluft enthaltenem Wasser und von Kohlenwasserstoffen verhindert, die die Reaktionsfähigkeit der Katalysatoroberflächen beeinträchtigen könnte.
  • Die nächste Einheit 18 ist ein Diffusor. Der Luftstrom wird hier durch den Diffusor 18 geleitet, welcher so ausgelegt ist, daß in der stromabwärts gelegenen Katalysatorstufe 20 die gesamte Katalysatorfläche möglichst gleichmäßig angeströmt wird. Dies dient dazu, eine dauerhafte gleichmäßige Belastung der gesamten Katalysatoroberfläche zu gewährleisten.
  • Eingangsseitig der auf den Diffusor folgenden Katalysatorstufe 20 ist eine Ozoneindüsungseinrichtung 22 geordnet, die dazu dient, dem Luftstrom Ozon zuzuführen. Insbesondere wird das zugeführte Ozon mit der Luft vermischt, indem beispielsweise die Ozoneindüsungseinrichtung 22 den im folgenden beispielhaft anhand von 2 beschriebenen Aufbau hat.
  • Die in 2 anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellte Gaseindüsungseinrichtung kann auch unabhängig von dem Reinigungsverfahren verwendet werden, um ein Gas möglichst gleichmäßig in einen von einem Luft- oder Gasstrom durchströmten Gehäusequerschnitt einzubringen. Die Eindüsungseinrichtung weist einen oder mehrere Verteilereinrichtungen 24, 26 in Form von Verteilerfingern auf, denen über einen oder mehrere Zufuhranschlüsse 28 das einzudüsende Gas, beispielsweise Ozon, zugeführt wird. Die Verteilereinrichtungen 24, 26 weisen jeweils in geeigneten Abständen mehrere feine Bohrungen zum Auslassen des zugeführten Gases auf. Im gezeigten Beispiel bilden die Verteilerfinger zwei Rahmen, die aus einander entgegen gerichten Zufuhranschlüssen 28 durchströmt werden. Im gezeigten Beispiel hat die Ozoneindüsungseinrichtung 22 drei vertikal verlaufende Verteilerfinger, die durch zwei horizontal verlaufende Verteilerfinger 24 quer verbunden sind. Die Anordnung der Verteilerfinger 24, 26 ist an die quadratische Querschnittsform des Strömungsraums der Katalysatorstufe 20 angepaßt.
  • Auf diese Weise wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Ozonmassenstroms auf den gesamten Strömungsraum eingangsseitig der Katalystorstufe 20 gewährleistet.
  • Beispielsweise ist je ein Zufuhranschluß 28 der Ozoneindüsungseinrichtung 22 nach oben und nach unten aus dem Gehäuse der Katalysatorstufe 20 herausgeführt (2).
  • Wie in 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt die Katalysatorstufe 20, wenigstens eine, im gezeigten Beispiel zwei Katalysator-Kassetten 30, die Katalysatormaterial enthalten und in einem kastenförmigen Gehäuse 32 angeordnet sind. Die Kassetten 30 sind so angeordnet, daß sie angeströmt werden und daß der Abluftstrom möglichst vollständig durch die Kassetten 30 hindurchgeht, d. h. Leckströme außerhalb der Kassetten 30 möglichst vermieden werden.
  • Die Kassetten 30 enthalten ein Katalysatormaterial für die katalytische Oxidation der in der Abluft enthaltenen Kontaminierung. Das Katalysatormaterial wird entsprechend den auszuscheidenden Stoffen ausgewählt. Insbesondere kann es beispielsweise um einen granulatförmigen Katalysator handeln. Das Katalysatormaterial enthält beispielsweise eine granulatförmige Mischung aus Mangandioxid und Kupferoxid.
  • Insbesondere im Falle relativ hoher Schadstoffkonzentrationen kann eine zweite Katalysatorstufe 20' vorgesehen sein, die unmittelbar stromabwärts der ersten Katalysatorstufe 20 angeordnet ist und ebenfalls eingangsseitig eine Ozoneindüsungseinrichtung 22' aufweist. Die Katalysatorstufe 20' und die Ozoneindüsungseinrichtung 22' entsprechen vom Aufbau und Funktionsweise her der bereits beschriebenen ersten Katalysatorstufe 20 mit Ozoneindüsungseinrichtung 22. Da nach dem Durchtritt durch die erste Katalysatorstufe 20 die Schadstoffkonzentration verringert ist, ist der Ozonmassenstrom der zweiten Ozoneindüsungseinrichtung 22' jedoch geringer zu wählen.
  • Aufgrund der bei der Oxidation in der ersten Katalysatorstufe 20 entstehenden Prozeßwärme ist es möglich, auf eine weitere Wärmezufuhr an der zweiten Katalysatorstufe 20' zu verzichten. Stromabwärts der eigentlichen Reinigungsanlage, zwischen der zweiten Katalysatorstufe 20' und dem Wärmetauscher 10, ist ein Gebläse 34 angeordnet, mit dem der Luftstrom durch die Anlage und die Zuleitung 12 angesaugt und durch den Wärmetauscher 10 über ein Auslaßrohr 36 beispielsweise nach oben abgepumpt wird.
  • Während 1 schematisch die Katalysatorstufen 20, 20' von der Seite zeigt und die Zuleitung 12 darüber dargestellt ist, sind tatsächlich beispielsweise die Zuleitung 12 und die miteinander verbundenen Gehäuse der verschiedenen Einheiten 14, 16, 18, 20, 20', 34 hintereinander im Luftstrom in einer Reihe angeordnet, und die Zuleitung 12 ist beispielsweise auf annähernd derselben Höhe neben dieser Reihe angeordnet.
  • In dem Wärmetauscher werden die Wärmeenergie, die durch Erhitzung der zu behandelnden Abluft in der Heizeinrichtung 16 in den Prozeß eingebracht wird, sowie die aus der Oxidationsreaktion entstehende Prozeßwärme genutzt, um die zu behandelnde Abluft eintrittsseitig vorzuwärmen. Dadurch wird die zusätzlich über die Heizeinrichtung 16 einzubringende Wärme minimiert. Beispielsweise weisen die Katalysatorstufen 20, 20' eine Wärmeisolierung 35 auf. Beispielsweise weist der gesamte Prozessreaktionsraum eine Wärmeisolierung 35 auf.
  • Durch das saugseitig betriebene Gebläse 34 wird sichergestellt, daß das Reinigungsverfahren im Unterdruck betrieben wird. Dadurch wird eine maximale Sicherheit gegen das unbeabsichtigte Entweichen von Ozon gewährleistet.
  • Die Katalysator-Kassetten 30 sind plattenförmig ausgebildet und annähernd vollständig mit dem granulatförmigen Katalysatormaterial gefüllt. Somit bildet das Katalysatormaterial in jeder Kassette 30 eine flache, plattenförmige Anordnung. Die Kassetten sind beispielsweise gegenüber der Strömungsrichtung schräg angeordnet. Die Kassetten 30 sind beispielsweise so angeordnet, daß die mittlere Geschwindigkeit des Abluftstromes an der Katalysatoroberfläche einen Wert von 2,0 m/sec., besonders bevorzugt 1,0 m/sec., nicht übersteigt. Die Maße der Kassetten 30, die Anzahl der Kassetten 30, und ihre Neigung relativ zum Luftstrom sind vorzugsweise so zu wählen, dass die Quadratwurzel aus der Summe der angeströmten ersten Oberflächen oder Primär-Oberflächen der jeweiligen plattenförmigen Anordnungen wenigstens das dreifache, vorzugsweise wenigstens das zehnfache der maximalen Stärke der Anordnungen in Strömungsrichtung ist. Vorzugsweise füllen die Katalysator-Kassetten den Querschnitt des Gehäuses der Katalysatorstufe aus.
  • Vorzugsweise sind die Katalysator-Kassetten schräg gestellt und grenzen im Falle mehrerer Kassetten beispielsweise V-förmig oder ziehharmonikaartig aneinander. Beispielsweise bildet das Katalysatormaterial wenigstens eine Anordnung, deren jeweilige von der Abluft angeströmte Oberfläche wenigstens annähernd das 1,5fache, vorzugsweise wenigstens annähernd das 2fache der entsprechenden Querschnittsfläche des Strömungsraumes beträgt. Auf diese Weise kann eine möglichst große, für die katalytische Reaktion wichtige Primäroberfläche des Katalysatormaterials zur Verfügung gestellt werden.
  • An die Zufuhranschlüsse 28 ist ein Ozongenerator 38 angeschlossen, in dem nach dem Prinzip der stillen elektrischen Entladung Ozon erzeugt wird. Der zur Ozonerzeugung notwendige Sauerstoff wird mittels Sauerstoffaufkonzentration durch Druckwechseladsorption (PSA) unter Stickstoffabscheidung erzeugt.
  • In den Katalysatorstufen 20, 20' regt das Ozon eine Oxidationsreaktion mit den in der Abluft als Kontamination enthaltenen Kohlenwasserstoffen an, in deren Verlauf auch der in der Luft enthaltene Disauerstoff in die Reaktion eingreift.
  • Neben der Oxidationsreaktion der Kohlenwasserstoffe mit dem Ozon gemäß der Reaktionsgleichung 3CmHnOo + 2(m + n/4 – o/2)O3 ⇔ 3mCO2 + 3n/2H2O findet auch die Oxidationsreaktion der Kohlenwasserstoffe mit dem Disauerstoff aus der Luft gemäß der Reaktionsgleichung CmHnOo + (m + n/4 – o/2)O2 ⇔ mCO2 + n/2H2O statt, welche bei herkömmlichen Verfahren erst bei wesentlich höheren Temperaturen einsetzt.
  • Die zu diesem Zweck notwendigen Ozonmassen sind dabei vom Massenstrom der zu oxidierenden Kohlenwasserstoffe abhängig, liegen aber weit unterhalb der Masse, die sich nach der stöchiometrischen Berechnung nach der Reaktionsgleichung 3CmHnOo + 2(m +n/4 – o/2)O3 ⇔ 3mCO2 + 3n/2H2O ergeben würde. Es hat sich gezeigt, dass die Bereitstellung von 1/15 bis 1/8 der Masse der nach der genannten stöchiometrischen Berechnung erforderlichen Masse Ozon für die Wirksamkeit des Verfahrens ausreicht. Der restliche für die Oxidationsreaktion notwendige Sauerstoff stammt aus der Luft.
  • Insbesondere der in der letzten Katalysatorstufe 20' eingesetzte Katalysator hat neben der Funktion, die Reaktion zwischen Ozon und Luftsauerstoff einerseits und Kohlenwasserstoffen andererseits zu vermitteln, auch die Funktion, etwaig vorhandenes überschüssiges Ozon abzubauen. Die Zurückwandlung überschüssigen Ozons, bei der das Ozon an der Katalysatoroberfläche zerfällt, wird dabei gemäß der Reaktionsgleichung 2O3 ⇔ 3O2 erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass Metalloxidkatalysatoren wie Mangandioxid oder Kupferoxid diese Funktion sehr zuverlässig ausüben. Durch den Abbau überschüssigen Ozons ergibt sich eine hohe Sicherheit sowie eine Immissionsminimierung.
  • Die Abluft verläßt das Auslaßrohr 36 weitestgehend von Kohlenwasserstoffen und Gerüchen befreit sowie vollständig frei von Ozon.
  • Um die Verweilzeit der Schadstoffe im Reaktionsraum zu optimieren, sollte der Abstand zwischen den beiden im Volumenstrom angeordneten Katalysatorkassetten einer Stufe sowie der Abstand zwischen zwei einander entsprechenden Katalysatorkassetten der beiden Stufen jeweils nicht kleiner sein als die Wurzel aus der halben Katalysatoroberfläche einer Katalysatorkassette. Unter der Katalysatoroberfläche ist dabei die dem Luftstrom ausgesetzte Oberfläche entlang der Ausdehnung der jeweiligen Kassette(n) zu verstehen, die beispielsweise annährend der Flächenausdehnung der Kassette(n) selbst entspricht.
  • Vorzugsweise ist, wie im gezeigten Beispiel, der Wärmetauscher am stromabwärtigen Ende der Reinigungsanlage angeordnet, da in diesem Fall der Wärmeenergieverlust entlang der Transportstrecke zwischen dem Wärmetauscher und dem anderen Ende der Reinigungsanlage minimiert ist.
  • 3 zeigt eine Katalysatoranordnung mit ziehharmonikaartig angeordneten, flachen, plattenförmig ausgebildeten Katalysator-Kassetten 30, die beispielsweise anstelle der V-förmigen Katalysatoranordnung aus 1 verwendet werden kann. Die Katalysatoren entsprechen im übrigen den oben beschriebenen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202004015556 U1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Reinigung von Abluft, bei dem – die Abluft auf eine Temperatur oberhalb von 100°C erwärmt wird; – Ozon der Abluft zugeführt wird; und – die Abluft und das Ozon einer Katalysebehandlung unterzogen werden, wobei unter Einbeziehung von in der Abluft enthaltenem Disauerstoff eine katalytische Oxidation einer in der Abluft enthaltenen Kontaminierung bewirkt wird, und wobei ein Katalysatormaterial für die Katalysebehandlung Mangandioxid und Kupferoxid umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft stromaufwärts von der Zuführung des Ozons auf eine Temperatur oberhalb von 100°C erwärmt wird; und dass – das Ozon dem erwärmten Abluftstrom über eine Ozoneindüsungseinrichtung (22) zugeführt wird, die unmittelbar eingangsseitig einer Katalysatorstufe (20) angeordnet ist, in welcher die Abluft und das Ozon der Katalysebehandlung unterzogen werden.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ozon dem Abluftstrom über eine oder mehrere Verteileinrichtungen (24; 26) der Ozoneindüsungseinrichtung (22), die Bohrungen zum Auslassen des Ozons aufweisen, zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ozon in einer Menge zugeführt wird, die weniger als 1/2, vorzugsweise weniger als 1/4, derjenigen Masse an Ozon entspricht, die nach einer stöchiometrischen Berechnung erforderlich wäre, um die bewirkte katalytische Oxidation der Kontaminierung allein durch Reaktion der Kontaminierung mit Ozon zu bewirken.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Abluftstrom durch wenigstens eine Katalysatorstufe (20) geführt wird, und bei dem spätestens in einer letzten der wenigstens einen Katalysatorstufe (20') etwaiges überschüssiges Ozon katalytisch abgebaut wird und zu Disauerstoff rekombiniert.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die mittlere Geschwindigkeit des Abluftstromes an einer Katalysatoroberfläche einen Wert von 2,0 m/sec., besonders bevorzugt 1,0 m/sec., nicht übersteigt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die katalytische Oxidation bei einer Verfahrenstemperatur im Bereich von 100°C bis 300°C, vorzugsweise 100°C bis 200°C, stattfindet.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem aus der katalytischen Oxidation entstehende Prozesswärme mittels eines Wärmetauschers (10) zum Erwärmen der zugeführten Abluft verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine erste Katalysatorstufe (20), in welcher die Abluft und das Ozon der Katalysebehandlung unterzogen werden, eine Wärmeisolierung (35) aufweist.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Katalysatormaterial wenigstens eine flache, beispielsweise plattenförmige Anordnung bildet, bei der die Quadratwurzel der angeströmten gesamten Primäroberfläche der wenigstens einen Anordnung wenigstens das dreifache der Stärke der Anordnung in Strömungsrichtung ist.
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WO2017216353A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 University Of Copenhagen Pollution control using ozone
CN110199094A (zh) * 2016-12-19 2019-09-03 庄信万丰股份有限公司 通过引入臭氧来提高NOx转化率
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DE202004015556U1 (de) 2004-10-08 2004-12-23 Neotechnik Gmbh Vorrichtung zur Reinigung von Abluft

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