DE19848700A1 - Purifying exhaust gases from e.g. combustion engines - Google Patents
Purifying exhaust gases from e.g. combustion enginesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine, eines Brenners oder dergleichen Verbrennungsvorrichtung von um weltschädlichen Substanzen, insbesondere von Schwefelver bindungen, und eine Aufbereitungsvorrichtung zur Anwendung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine, a burner or the like environmentally harmful substances, in particular sulfur sulfur bindings, and a processing device for applying the Procedure.
Verschiedene Verfahren sind zur Reduzierung schädlicher Emis sionen entwickelt worden, welche einen erhöhten Energiever brauch mit sich bringen. Ein insbesondere bei vielen Arten von Brennstoffölen auftauchendes Problem ist der darin enthaltene Schwefel, dessen Verbrennung umweltschädliche Schwefeldioxide (SO2) erzeugt. Um Emissionen von Schwefeldioxid zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren kann eine Aufbereitungseinheit unter Verwendung von Natriumhydroxid (NaOH) benutzt werden, de ren Abwasserfluß Wasser, Natriumsulfate (Na2SO4, NaHSO4) und Na triumsulfite (Na2SO3, NaHSO3) enthält. Natriumsulfate sind aus umweltpolitischer Sicht unschädliche Salze, wohingegen Natrium sulfite die Umwelt insbesondere aufgrund ihrer Eigenschaft Sau erstoff zu verbrauchen belasten. Um diesen Nachteil zu elimi nieren, werden die Abwässer in einen separaten Oxidationsreak tor stromabwärts der Aufbereitungseinheit gebracht, in dem die Natriumsulfite bei Reaktion mit Sauerstoff Natriumsulfatsalze bilden, die aus umweltpolitischer Sicht ungefährlich sind. Die Lösung ist jedoch kompliziert, erfordert Raum und ist teuer.Various methods have been developed to reduce harmful emissions, which entail increased energy consumption. A problem that arises in particular with many types of fuel oils is the sulfur contained therein, the combustion of which generates environmentally harmful sulfur dioxide (SO 2 ). To eliminate or significantly reduce emissions of sulfur dioxide, a treatment unit using sodium hydroxide (NaOH) can be used, whose waste water flow is water, sodium sulfates (Na 2 SO 4 , NaHSO 4 ) and sodium sulfites (Na 2 SO 3 , NaHSO 3 ) contains. From an environmental point of view, sodium sulfates are harmless salts, whereas sodium sulfites pollute the environment, in particular due to their property of consuming oxygen. In order to eliminate this disadvantage, the wastewater is brought into a separate oxidation reactor downstream of the processing unit, in which the sodium sulfites form sodium sulfate salts in reaction with oxygen, which are harmless from an environmental point of view. However, the solution is complicated, takes up space and is expensive.
Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Rei nigung der Abgase einer Brennkraftmaschine, eines Brenners oder dergleichen Verbrennungsvorrichtung von darin enthaltenem Schwefeldioxid (SO2) zu schaffen, das einfacher und billiger im Vergleich mit dem oben beschriebenen Verfahren ist, jedoch das in den Abgasen enthaltene Schwefeloxid mindestens genauso wirk sam eliminiert. Darüber hinaus ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das insbesondere zur Reinigung der Abga se von Dieselmaschinen von Schwefeloxidemissionen angewandt werden kann und das eine kompaktere Lösung als vorher zur An wendung des Verfahrens ermöglicht.The aim of the invention is to provide an improved method for cleaning the exhaust gases of an internal combustion engine, a burner or the like combustion device of sulfur dioxide (SO 2 ) contained therein, which is simpler and cheaper in comparison with the method described above, but that in the Exhaust gases containing sulfur oxide eliminated at least as effectively. In addition, it is an object of the invention to provide a method which can be used in particular for cleaning the exhaust gases of diesel engines from sulfur oxide emissions and which enables a more compact solution than before to apply the method.
Die Ziele der Erfindung können in einer Weise erreicht werden, wie sie im Anspruch 1 und in den Unteransprüchen beschrieben ist. Gemäß der Erfindung wird die Aufbereitungslösung in die Düsen mittels einer Zirkulationspumpe gepumpt, an deren Druck seite Luft oder eine Mischung aus Luft und Wasser hinzugefügt wird, so daß die Aufbereitungslösung mit den schädlichen Sub stanzen reagiert, schon bevor sie in die Düsen geleitet wird. Folglich basiert die Erfindung einerseits auf der Tatsache, daß die Abgase insbesondere einer Dieselmaschine mäßige Beträge an Sauerstoff enthalten und andererseits auf der Tatsache, daß das Schwefeloxid in den Abgasen von der Aufbereitungslösung absor biert wird, so daß auch die zusätzlich zu den Sulfatsalzen ge bildeten Sulfitsalze als Ergebnis einer Reaktion weiter mit dem verfügbaren Sauerstoff reagieren, wenn zusätzlich Sauerstoff zu der basischen Aufbereitungslösung zugegeben wird, wodurch der Prozeß ohne Verwendung eines separaten Oxidationsreaktor im we sentlichen nur Sulfatsalze bildet, die aus umweltpolitischer Sicht ungefährlich sind. Gemäß der Erfindung erfolgt die Oxida tion unter Druck auf und ist dadurch wirksamer und platzsparen der.The objects of the invention can be achieved in a way as described in claim 1 and in the subclaims is. According to the invention, the treatment solution in the Nozzles pumped by means of a circulation pump, at their pressure air or a mixture of air and water is so that the treatment solution with the harmful Sub punching reacts even before it is fed into the nozzles. Consequently, the invention is based on the one hand on the fact that the exhaust fumes, especially those of a diesel engine Contain oxygen and on the other hand on the fact that the Sulfur oxide in the exhaust gases absorbed by the treatment solution is beer, so that in addition to the sulfate salts ge formed sulfite salts as a result of a reaction with the available oxygen will react if additional oxygen is added is added to the basic treatment solution, whereby the Process without using a separate oxidation reactor in the we only forms sulfate salts from environmental policy Visibility are harmless. According to the invention, the oxide takes place tion under pressure and is therefore more effective and saves space of the.
Wenn der pH-Wert der Aufbereitungslösung, die sich am unteren Teil der Reaktoreinheit ansammelt, bestimmt wird, kann eine ba sische Lösung zu der Aufbereitungslösung nach Bedarf hin zugegeben werden, bevor die Aufbereitungslösung in die Düsen geleitet wird, so daß der pH-Wert der Aufbereitungslösung in der Reaktoreinheit innerhalb erwünschter Grenzen, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 6 bis 8, verbleibt. When the pH of the treatment solution is at the bottom Part of the reactor unit accumulates, is determined, a ba sic solution to the treatment solution as required be added before the treatment solution in the nozzles is passed so that the pH of the treatment solution in the reactor unit within desired limits, preferably remains within the range of 6 to 8.
Für den Fall, daß die Aufbereitungslösung in die Düsen durch Verwendung einer Zirkulationspumpe gepumpt wird, an deren Druckseite Luft oder eine Mischung aus Luft und Wasser hinzuge geben wird, so daß die Aufbereitungslösung mit den schädlichen Substanzen schon reagiert bevor sie in die Düsen geleitet wird, kann die Effektivität des Prozesses darüber hinaus erhöht wer den. Außer den eigentlichen grundlegenden chemischen Reaktionen zur Bildung von Sulfatsalzen und Sulfitsalzen wird hier aus drücklich auf Reaktionen Bezug genommen, durch welche Sul fatsalze aus den Sulfitsalzen gebildet werden.In the event that the treatment solution in the nozzles Using a circulation pump is pumped to the Air or a mixture of air and water will give, so that the treatment solution with the harmful Substances react before they are directed into the nozzles, can also increase the effectiveness of the process the. Except for the basic chemical reactions for the formation of sulfate salts and sulfite salts is used here expressly referred to reactions by which Sul fat salts are formed from the sulfite salts.
Wenn sich nach und nach überschüssige Aufbereitungslösung am Boden der Reaktoreinheit ansammelt, kann sie von Zeit zu Zeit nach Bedarf entleert werden, da die neutrale Aufbereitungslö sung als solche kein Umweltschadstoff ist.If excess treatment solution gradually Bottom of the reactor unit can accumulate from time to time be emptied as required, as the neutral treatment solution solution as such is not an environmental pollutant.
Eine Aufbereitungsvorrichtung, die sich des oben beschriebenen Verfahrens bedient, ist in den Ansprüchen 5 bis 8 definiert.A processing device that is different from that described above Process operated, is defined in claims 5 to 8.
Im Folgenden wird die Erfindung mittels eines Beispiels mit Be zug auf die beigefügter Zeichnung beschrieben, in der die ein zige Figur eine schematische Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt.The invention is described below using an example with Be train described on the accompanying drawing, in which the one Zige figure shows a schematic implementation of the method of the invention shows.
In der Zeichnung bezeichnet 1 eine behälterähnliche Reaktorein heit, in welche die Abgase einer nicht gezeigten Brennkraftma schine oder dergleichen durch eine Leitung 2 zugeführt, und nach der Aufbereitung von dem oberen Teil der Reaktoreinheit durch eine Leitung 3 abgeleitet werden. Die Reaktoreinheit 1 ist mit einem Satz an Düsen 4 zur Zufuhr einer basischen Aufbe reitungslösung in den durch die Reaktoreinheit 1 geführten Ab gasstrom versehen.In the drawing, 1 denotes a container-like reactor unit, into which the exhaust gases of an internal combustion engine or the like, not shown, are fed through a line 2 , and after processing are derived from the upper part of the reactor unit through a line 3 . The reactor unit 1 is provided with a set of nozzles 4 for supplying a basic processing solution into the gas stream passed through the reactor unit 1 .
Die Bezugsnummer 5 bezeichnet den Rückführkreislauf für die Aufbereitungslösung, durch welchen die sich am Grund der Reak toreinheit 1 angesammelte Lösung zurückgewonnen und mittels ei ner Pumpe 6 fortwährend durch die Düsen 4 zirkuliert wird. Die Vorrichtung enthält einen Tank 7, der eine basische Lösung ent hält, und von dem eine Pumpe 8 die Aufbereitungslösung in den Kreislauf 5 nach Bedarf pumpt, und eine Vorrichtung 9, um Luft oder einer Mischung aus Luft und Wasser der Aufbereitungslösung an der Druckseite der Pumpe 6 zuzuführen. Um die Zufuhr der ba sischen Lösung zu steuern, ist die Reaktoreinheit 1 mit einer Vorrichtung 10 zur Messung des pH-Wertes und mit einer Logik einheit 11 versehen, die auf die Pumpe 8 wirkt. Darüber hinaus enthält der Kreislauf 5 eine Ablaßleitung 13, die mit einem Auslaßventil 12 versehen ist.The reference number 5 designates the return circuit for the treatment solution, through which the solution accumulated at the bottom of the reactor unit 1 is recovered and continuously circulated through the nozzles 4 by means of a pump 6 . The device contains a tank 7 , which holds a basic solution ent, and from which a pump 8 pumps the treatment solution into the circuit 5 as required, and a device 9 for air or a mixture of air and water of the treatment solution on the pressure side of the Feed pump 6 . In order to control the supply of the ba solution, the reactor unit 1 is provided with a device 10 for measuring the pH and with a logic unit 11 which acts on the pump 8 . In addition, the circuit 5 contains a drain line 13 which is provided with an outlet valve 12 .
Zu Beginn der Aufbereitung der Abgase wird zuerst basische Auf bereitungslösung in die Reaktoreinheit 1 entweder durch die Dü senvorrichtung 4 mittels Verwendung der Vorrichtungen 7 und 8 oder durch eine separate Zufuhrvorrichtung (nicht gezeigt) ge leitet, so daß die Aufbereitungslösung mit den Schwefelverbin dungen der Abgase unter Einbeziehen des in den Abgasen noch verbliebenen Sauerstoffs reagiert. Die sich am Boden der Reak toreinheit ansammelnde Aufbereitungslösung wird mit dem Gehalt an Verbindungen, die durch chemische Reaktionen gebildet wer den, kontinuierlich in dem Kreislauf 5 unter gleichzeitige Zu fuhr von Luft oder einer Mischung aus Luft und Wasser zirku liert, wodurch ein kontinuierlicher Reaktionsprozeß erhalten werden kann.At the beginning of the treatment of the exhaust gases, basic treatment solution is first passed into the reactor unit 1 either through the nozzle device 4 using the devices 7 and 8 or through a separate feed device (not shown) so that the treatment solution with the sulfur compounds of the exhaust gases taking into account the remaining oxygen in the exhaust gases. The processing solution accumulating at the bottom of the reactor unit is continuously circulated with the content of compounds formed by chemical reactions who in the circuit 5 with simultaneous supply of air or a mixture of air and water, thereby obtaining a continuous reaction process can be.
Die zuzuführende basische Lösung kann vorteilhafterweise Natri
umhydroxid sein, wodurch chemische Reaktionen gemäß mindestens
einer der folgenden Gleichungen auftreten:
The basic solution to be supplied can advantageously be sodium hydroxide, as a result of which chemical reactions occur according to at least one of the following equations:
2 NaOH + SO2 + ½O2 → Na2SO4 + H2O (1)
2 NaOH + SO 2 + ½O 2 → Na 2 SO 4 + H 2 O (1)
2 NaOH + SO2 → Na2SO2 + H2O (2).2 NaOH + SO 2 → Na 2 SO 2 + H 2 O (2).
Die umweltschädlichen Natriumsulfite reagieren weiter mit Sau
erstoff mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung, so daß das
für die Umwelt ungefährliche Natriumsulfat wie folgt gebildet
wird:
The environmentally harmful sodium sulfites react further with oxygen by means of the method according to the invention, so that the environmentally harmless sodium sulfate is formed as follows:
Na2SO3 + ½O2 → Na2SO4 (3).Na 2 SO 3 + ½O 2 → Na 2 SO 4 (3).
Anstelle von Natriumhydroxid (NaOH) können ebenso andere ba sische Lösungen zur Erfüllung dieses Zweckes verwendet werden, wie z. B. Kalziumhydroxid (CaOH), wobei in den o.g. Gleichungen nur Natrium (Na) durch Kalzium (Ca) ersetzt wird.Instead of sodium hydroxide (NaOH), other ba sical solutions are used to fulfill this purpose, such as B. Calcium hydroxide (CaOH), wherein in the above. Equations only sodium (Na) is replaced by calcium (Ca).
Ein Ziel ist, daß der pH-Wert der sich am Boden der Reak toreinheit ansammelnden Aufbereitungslösung durch die Verwen dung der Vorrichtungen 7, 8, 10 und 11 neutral bleibt, wobei der Wert beispielsweise innerhalb des Bereiches von 6 bis 8 va riieren kann. Hierdurch wird sichergestellt, daß eine Abfallö sung in der Reaktoreinheit gebildet wird, die so unschädlich wie möglich für die Umwelt ist und die mittels des Ventils 12 und der Ablaßleitung 13 von der Reaktoreinheit abgelassen wer den kann, wenn sich von ihr ein ausreichende Menge am Boden der Reaktoreinheit angesammelt hat. Ein Entleeren der Reak toreinheit kann gleichzeitig mit der Aufbereitung der Abgase vollzogen werden, wobei Aufbereitungslösung kontinuierlich auch durch den Rückführungskreislauf 5 in die Düsen 4 geführt wird.One aim is that the pH of the treatment solution accumulating at the bottom of the reactor unit remains neutral through the use of devices 7 , 8 , 10 and 11 , which value can vary, for example, within the range of 6 to 8. This ensures that a waste solution is formed in the reactor unit, which is as harmless as possible to the environment and which can be drained from the reactor unit by means of the valve 12 and the drain line 13 who can if there is a sufficient amount of it at the bottom the reactor unit has accumulated. Emptying of the reactor unit can be carried out simultaneously with the treatment of the exhaust gases, the treatment solution being continuously fed through the recirculation circuit 5 into the nozzles 4 .
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführung begrenzt, da innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche einige Modi fikationen möglich sind.The invention is not limited to the embodiment shown, as some modes within the scope of the appended claims are possible.
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