DE10325779A1

DE10325779A1 - Verfahren zur Entfernung von Verstopfungen aus denitrifizierenden Katalysatoren

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Publication number: DE10325779A1
Application number: DE10325779A
Authority: DE
Original assignee: ENVICA GmbH
Current assignee: ENVICA GmbH
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2005-01-05

Abstract

Verfahren zur Entfernung von Verstopfungen aus denitrifizierenden Katalysatoren, welche die Reduktion von Stickoxiden zu molekularem Stickstoff katalysieren und die im wesentlichen aus Titanoxid und der Aktivkomponente Vanadiumpentoxid, sowie den Komponenten Wolframoxid und Molybdänoxid bestehen, sogenannte DeNOx-Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet; dass in den mit Flugasche und Steinen verstopften Gasdurchströmungsraum (1) eines Katalysators über eine Spülleitung (2) eine Spülflüssigkeit (3) unter Druck so eingebracht wird, dass dadurch die Verstopfung des Gasdurchströmungsraumes (1) aufgelöst wird.

Description

Denitrifiziernde Katalysatoren, welche die Reduktion von Stickoxiden zu molekularem Stickstoff katalysieren und die im wesentlichen aus Titanoxid und der Aktivkomponente Vanadiumpentoxid, sowie den Komponenten Wolframoxid und Molybdänoxid bestehen, sogenannte DeNOx-Katalysatoren, werden in Kohlekraftwerken zur Reduktion der Stickoxidfracht des Rauchgases eingesetzt.
Diese Katalysatoren können während des bestimmungsgemäßen Gebrauches mit Flugasche, welche im Rauchgas enthalten ist, verstopft werden. Damit wird der Kontakt des Rauchgases mit der Katalysatoroberfläche unterbunden und der Katalysator wird wirkungslos.

DeNOx-Katalysatoren werden auch durch Chemikalien, welche sich im Rauchgas befinden können, inaktiviert. Es sind Verfahren zur Wiederherstellung der Aktivität von inaktivierten DeNOx-Katalysatoren, Verfahren zur Regeneration genannt ( EP 0910 472 B1 , US 09/187,014, DE 198 05 295 A , DE 4300 933 C , EP 0472 853 A , US 4 914 256 A ), bekannt.

Eine Grundvoraussetzung zur Wiederherstellung der Aktivität von DeNOx-Katalysatoren durch Entfernung von Chemikalien, welche die Aktivität des Katalysators vermindern, ist die vorhergehende Entfernung von Flugaschen-Verstopfungen aus den Räumen zwischen den wirksamen Katalysatoroberflächen.

Die Verstopfungen, auf die sich einzelne Schritte der Verfahren nach dem Stand der Technik ( EP 0910 472 B1 , US 09/187,014 , DE 198 05 295 A , DE 4300 933 C , EP 0472 853 A , US 4 914 256 A , US 4 615 991 A , JP 04 225842 A , JP 60 034743 A ) beziehen, bestehen aus Flugasche geringer und weitgehend homogener Partikelgröße und sind durch einfache Spülvorgänge, ggf. gekoppelt mit einer Ultraschallbehandlung der Katalysatoren (US 09/187,014 und EP 99 929 262.6-2104 ) entfernbar.

Darüber hinaus gibt es sowohl Verstopfungen durch größere Partikel, als auch durch zementartige Deckelstrukturen an der Eintrittseite des Katalysators.

Für diese Verstopfungen ist charakteristisch, dass alle nach dem Stand der Technik zur Entfernung von Flugasche-Verstopfungen bestehenden Verfahren versagen.

In der Praxis der Regenerierung von DeNOx-Katalysatoren gelten Katalysatoren, die sich von Flugasche-Verstopfungen und zementartigen Verdeckelungen nicht durch einfache Spülvorgänge ( EP 0910 472 B1 , US 09/187,014 , DE 198 05 295 A , DE 4300 933 C , EP 0472 853 A , US 4 914 256 A , US 4 615 991 A , JP 04 225842 A , JP 60 034743 A ) oder gegebenenfalls in Kombination mit Ultraschall (US 09/187,014 und EP 99 929 262.6-2104 ) befreien lassen, als nicht regenerierbar, weil alle nachfolgenden Schritte der Entfernung von inaktivierenden Chemikalien (Gips, Alkalimetalle, Arsen, Phosphor etc.) nicht möglich sind.

Auch eine zusätzliche Dotierung des Katalysators mit katalytisch aktiven Substanzen zur Erhöhung der chemischen Aktivität der Katalysatoren (ebenfalls EP 0910 472 B1 , US 09/187,014, DE 198 05 295 A , DE 4300 933 C , EP 0472 853 A und US 4 914 256 A ) kann nicht angewendet werden.

Dieses Problem wird durch die nachfolgend zu beschreibende Erfindung gelöst. Mit der Erfindung werden DeNOx-Katalysatoren, die aus diesen Gründen einer Regenerierung bisher nicht zugänglich waren, regenerierbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu beschreiben, durch welches man in der Lage ist, die beschriebenen Verstopfungen aus Gasdurchströmungsräumen (1) von DeNOx-Katalysatoren zu beseitigen. Die Gasdurchströmungsräume (1) von DeNOx-Katalysatoren sind die freien Räume zwischen zwei Katalysatorplatten, die Gaskanäle von Wabenkatalysatoren und die Gaskanäle von Katalysatoren, die aus Glasfasergrundmaterial gefertigt sind.

Das Verfahren wird erfindungsgemäß wie folgt durchgeführt:

1. Der zur Reinigung vorgesehene Katalysator wird von oberflächlich aufliegender Flugasche durch trockenmechanische Reinigung, vorzugsweise mittels Staubsauger, befreit.
2. In durch die aus Flugasche und Steinen bestehenden Verstopfung (5) für die Gasdurchströmung verschlossenen Gasdurchströmungsraum (1) eines Katalysators wird eine Spülleitung (2) eingeführt.
3. Die in den Gasdurchströmungsraum (1) eingeführte Spülleitung (2) hat einen Außendurchmesser, der etwas unter dem lichten hydraulischen Durchmesser des Gasdurchströmungsraumes (1) liegt, so dass zwischen der Innenwand (6) des Gasdurchströmungsraumes (1) und der Außenwand der Spülleitung (3) ein Spalt bleibt, durch den die Spülflüssigkeit (3) aus dem Gasdurchströmungsraum (1) austreten kann.
4. Durch die in den Gasdurchströmungsraum (1) eingeführte Spülleitung (2) wird die Spülflüssigkeit (3) unter Druck in den Gasdurchströmungsraum (1) eingebracht . Diese Spülflüssigkeit 3) löst die partikuläre Verstopfung (5) des Gasdurchströmungsraumes (1).
5. Zur Beschleunigung des Verfahrens wird die Spülleitung (2) in Vibrationen versetzt. Die Frequenz der Vibration der Spülleitung liegt im Bereich von 1 Hz und 200 kHz. Zur Erzeugung der Vibration dient entweder ein Elektromagnet oder ein Ultraschall-Schwinger (6). Diese sind so angebracht, dass die Spülleitung während des Betriebes in Vibration versetzt wird.
6. Die einzelnen Partikel der Verstopfung (5) werden mit der Spülflüssigkeit (3) zunächst entgegen der Bewegungsrichtung der Spülleitung (2) und durch den zwischen Spülleitung (2) und der Innenwand des Gasaustauschraumes (4) befindlichen Spalt ausgetragen.
7. Die Spülflüssigkeit (3) besteht aus Wasser oder entionisiertem Wasser, allein, oder mit folgenden Zusätzen: Tenside, organische und anorganische Säuren und Laugen, Antioxidantien wie Ascorbinsäure, Karbonate und Hydrogenkarbonate.
8. Die Temperatur der Spülflüssigkeit ist im Bereich zwischen dem Gefrier- und dem Kochpunkt der Spülflüssigkeit (3) beliebig wählbar.
9. Die Spülflüssigkeit (3) kann unter Druck mit Gasen, beispielsweise Kohlendioxid, angereichert sein. Bei Austritt aus der Spülleitung (2) erfolgt dann durch Entspannung eine Freisetzung dieser Gase.
10. Der zur Reinigung vorgesehene Katalysator wird bei Bedarf nach der trockenmechanischen Behandlung durch vorhergehende Behandlungsschritte wie Einweichen, Ultraschallbehandlung, Spülen und diverse weitere Verfahrensschritte vorbehandelt.
11. Die Spülflüssigkeit (3) kann durch Kreislaufführung, in der sie von Feststoffen und chemischen Verunreinigungen befreit sowie mit Reinigungschemikalien und Gasen neu beladen wird, beliebig oft wiederverwendet werden.

1: Gasdurchströmungsraum
2: Spülleitung
3: Spülflüssigkeit
4: Innenwand des Gasdurchströmungsraumes
5: Verstopfung
6: Elektromagnet/Ultraschallschwinger

Claims

Verfahren zur Entfernung von Verstopfungen aus denitrifizierenden Katalysatoren, welche die Reduktion von Stickoxiden zu molekularem Stickstoff katalysieren und die im wesentlichen aus Titanoxid und der Aktivkomponente Vanadiumpentoxid, sowie den Komponenten Wolframoxid und Molybdänoxid bestehen, sogenannte DeNOx-Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet; dass in den mit Flugasche und Steinen verstopften Gasdurchströmungsraum (1) eines Katalysators über eine Spülleitung (2) eine Spülflüssigkeit (3) unter Druck so eingebracht wird, dass dadurch die Verstopfung des Gasdurchströmungsraumes (1) aufgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülleitung (2) einen Außendurchmesser, der etwas unter dem des lichten hydraulischen Durchmessers des Gasdurchströmungsraumes (1) liegt, hat, so dass zwischen der Innenwand (4) des Gasdurchströmungsraumes (1) und der Außenwand der Spülleitung (3) ein Spalt bleibt, durch den die mit Partikeln beladene Spülflüssigkeit (3) aus dem Gasdurchströmungsraum (1) austreten kann.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülleitung (2) in Vibrationen versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Vibration der Spülleitung im Bereich von 1 Hz und 200 kHz liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit (3) aus Wasser oder entionisiertem Wasser allein oder mit Zusätzen besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusätze Tenside, anorganische und organische Säuren, anorganische und organische Laugen, Antioxidantien, wie Ascorbinsäure oder Isoascorbinsäure, sowie Karbonate und Hydrogenkarbonate sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit (3) eine Temperatur zwischen dem Gefrier- und dem Kochpunkt der Spülflüssigkeit (3) hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit (3) unter Druck mit Gasen, beispielsweise Kohlendioxid, angereichert ist, die bei Austritt aus der Spülleitung (2) durch Entspannung freigesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Reinigung vorgesehene Katalysator bei Bedarf vor der Entfernung der Verstopfung durch eine Spülung mittels Spülleitung (2) durch Einweichen, Ultraschallbehandlung, Spülen und diverse weitere Verfahrensschritte vorbehandelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit (3) durch Kreislaufführung, in der sie von Feststoffen und chemischen Verunreinigungen befreit sowie und mit Reinigungschemikalien und Gasen neu beladen wird, beliebig oft wiederverwendet wird.