DE2027535A1

DE2027535A1 - Waste gas purificn - by direct combustion of organic impurities in burner

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Publication number: DE2027535A1
Application number: DE19702027535
Authority: DE
Original assignee: INST GASA AKADEMII NAUK UK SSR
Current assignee: INST GASA AKADEMII NAUK UK SSR
Priority date: 1970-06-04
Filing date: 1970-06-04
Publication date: 1972-02-17

Abstract

Thermal purification of waste gas contg. organic impurities by direct combustion to CO2 and H2O or other oxidn. prods. which are less toxic than the original impurities comprises passing waste gas into burner below or in first part of fuel combustion zone, so that amt. of O2 taken into this combustion of fuel is not less than amt. needed for complete combustion of fuel and impurities and not greater than amt. taken in by air and waste gas taken together. Waste gases from a variety of industrial processes can be purified in this with reduced heat consumption.

Description

Beschreibung Verfahren zur thermischen Reinigung von Abgasen von, im wesentlichen organischen, Beimengungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reinigung von Abgasen, insbesondere auf Verfahren zur thermischen Reinigung von Abgasen verschiedener Industriebetriebe von den Beimengungen, im wesentlichen organischen, zum Beispiel zur Reinigung von Abgasen der Betriebe ftir synthetische Fettersatzstoffe, Farbstoffe, Antibiotika, Synthesefasern und andere Produkte der organischen Synthese sowie zur Reinigung von Abgasen der Prozesse zur Srdölaufarbeitung, Tricknung der Überzüge, zum Räuchern u.a.m.Description Process for the thermal cleaning of exhaust gases from, substantially organic, admixtures. The present invention relates in the field of exhaust gas cleaning, in particular in processes for thermal Purification of waste gases from various industrial companies from the impurities, essentially organic, for example for cleaning exhaust gases from plants for synthetic Fat substitutes, dyes, antibiotics, synthetic fibers and other products of the organic synthesis as well as for cleaning exhaust gases from processes for processing petroleum, tricking the coatings, for smoking, etc.

Es ist bekannt und wird breit angewandt ein Verfahren zur thermischen Reinigung von Abgasen von den Beimengungen der organischer Stoffe durch deren katalytische Verbrennung, das von den zwei deutschen Firmen Degussa GmbH in Frankfurt/Main und Benno Shilde Maschinenbau AG Bad Hersfeld (Walter Leo, Mass.Prod., 41, 1965, Seite 45) entwickelt wurde Das Verfahren besteht in der Niedertemperaturoxydation organischer Beimengungen in Abgasen auf einem Katalysator, z.B. It is known and widely used a method for thermal Purification of exhaust gases from the admixtures of organic substances by their catalytic Incineration, which is operated by the two German companies Degussa GmbH in Frankfurt / Main and Benno Shilde Maschinenbau AG Bad Hersfeld (Walter Leo, Mass.Prod., 41, 1965, p 45) The process consists of the low-temperature oxidation of organic substances Admixtures in exhaust gases on a catalytic converter, e.g.

Palladium, Platin, bei einer Temperatur von 200-35000. Der Reinheitsgrad der Abgase durch katalytische Verbrennung hängt von der Wirksamkeit des Katalysators ab und erreicht 95-98% Die Nachteile des Verfahrens zur katalytischen Verbrennung sind: hohe Kosten der Katalysators, die Notwendigkeit dessen periodischer RegenerierLing, Verminderung der Wirksamkeit des Katalysators beim Vorliegen in den Abgasen von Staub, Feuchtigkeit oder Stoffen, die den Katalysator zu vergiften vermögen, z.B. von Schwefel, Phosphor und anderen.Palladium, platinum, at a temperature of 200-35000. The degree of purity the exhaust gases through catalytic combustion depends on the effectiveness of the catalytic converter and reaches 95-98% The disadvantages of the method of catalytic combustion are: high cost of the catalyst, the need to periodically regenerate it, Decrease in the effectiveness of the catalyst if it is present in the exhaust gases of Dust, moisture or substances that can poison the catalyst, e.g. of sulfur, phosphorus and others.

Es ist bekannt ein wenn auch seltener angewendetes Verfahren zur thermischen Reinigung von Abgasen von den Beimengingen organischer Stoffe durch deren direkte Verbrennung in Ofen, die speziell für dieses Ziel bestimmt sind, oder in Feuerungseinrichtungen der Kesselaggregate. Das Verfahren ist in den folgenden Patentschriften beschreiben: USA: Nr.3134424, 1960; Nr. 3090675, 1962; Nr. 3207201, 1963; Frankreich: Nr. 1339292, 1962; Nr. 1342997, 1962; England: Nr. 942375, 1962. Das Verfahren besteht in der Hochtemperaturoxydatiox der organischen Beimengungen in den Abgasen bei einer Temperatur von 800°C und höher beim Leiten der Abgase über die Verbrennungszone oder unmittelbar durch die Verbrennungszone des Brennstoffes unabhängig von der Zuführung der Blasluft, die zur Verbrennung des Brennstoffes tritt. Der Reinheitsgrad der Abgase nach diesem Verfahren hängt von der Temperatur in der Feuerungseinrichtung und der Verv--,ildauer der organischen Stoffe in der Verbrennungszone ab. Bin wesentlicher Nachteil des Verfahrens ist ein bedeutender Verbrauch von Wärmeenergie zum Erhitzen der Abgase auf eine Temperatur von bOOoC und höher, ein gegenüber der katalytischen Verbrennung niedrigerer Reinheitsgrad der Abgase. It is a known, albeit seldom used method for thermal purification of exhaust gases from the entrainment of organic substances their direct incineration in ovens specially designed for this purpose, or in the combustion equipment of the boiler units. The procedure is in the following Describe patents: USA: No 3134424, 1960; No. 3090675, 1962; No. 3207201, 1963; France: No. 1339292, 1962; No. 1342997, 1962; England: No. 942375, 1962. The process consists in the high-temperature oxidation of the organic Admixtures in the exhaust gases at a temperature of 800 ° C and higher when conveying of the exhaust gases via the combustion zone or directly through the combustion zone of the fuel regardless of the supply of blown air required for combustion of the fuel occurs. The degree of purity of the exhaust gases after this procedure depends on the temperature in the furnace and the residence time of the organic Substances in the combustion zone. Am main disadvantage of the procedure is a significant consumption of thermal energy to heat the exhaust gases to a temperature from bOOoC and higher, a lower degree of purity compared to catalytic combustion of the exhaust gases.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur thermischen Reinigung von Abgasen durch deren direkte Verbrennung, das den Reinheitsgrad der Abgase verbessert und den Aufwand an Wärmeenergie für den Prozeß der Reinigung senkt. The aim of the present invention is to develop a method for thermal cleaning of exhaust gases through their direct combustion, which increases the degree of purity the exhaust gases improved and the expenditure of heat energy for the process of cleaning lowers.

Dieses Ziel wurde erreicht durch ein Verfahren, das erfindungsgemäß darin besteht, daß die zu reinigenden Abgase unter die Verbrennungszone oder in den Anfangsteil der Verbrennungszone des Brennstoffes in der Feuerungseinrichtung derart geleitet werden, daß die Menge des Sauerstoffes, der in die genannte Zone durch die Luft, die zur Verbrennung des Brennstoffes tritt, und die Abgase oder nur durch die Abgase hineingebracht wird, nicht geringer als die für die vollständige Verbrennung des Brennstoffes und der BeimengungSen in den Abgasen notwendige Blende und nicht größer als die beim Summieeingebrachte Menge ist. Dabei wird die Menge der Abgase ren der genannten Luft und der AbgaseA-so gewahlt, daß in der Verbrennungszone des Brennstoffes eine Sauerstoffkonzentration erzeugt wird, die eine stabile Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet. an teilt zweckmäßigerweise die Abgase vor der genannten Zuführung in kleine Strahlen und verteilt diese gleicbinäßig über den Strom der zur Verbrennung des Brennstoffes zugeführten Luft. In diesem Falle werden die Gase rasch vermischt und erhitzt. Das obenbeschriebene Verfahren führt man zweckmäßig in Feuerungseinrichtungen der Kesselaggregate durch. Beim Vorhandensein verschiedener Brennstoffarten verwendet man zweckmäßig Erdgas, da der Prozeß seiner Verbrennung durch minimale Ausscheidung toxischer Verbrennungsprodukte begleitet wird. This aim was achieved by a method according to the invention consists in that the exhaust gases to be cleaned under the combustion zone or in the initial part of the combustion zone of the fuel in the furnace are passed in such a way that the amount of oxygen in said zone through the air that is used to burn the fuel and the exhaust gases or only through the exhaust is brought in, no less than that for the complete combustion of the fuel and the admixtures in the exhaust gases necessary aperture and not larger than the amount introduced for the sum. Included the amount of the Abgase ren said air and the AbgaseA-chosen so that an oxygen concentration is generated in the combustion zone of the fuel, which ensures stable combustion of the fuel. at shares expediently the exhaust gases in front of the mentioned supply in small jets and distributes them equally via the flow of the air supplied to the combustion of the fuel. In this Trap, the gases are quickly mixed and heated. The procedure described above is carried out expediently in the furnace of the boiler units. In the presence different types of fuel are used appropriately natural gas, since the process of his Combustion accompanied by minimal excretion of toxic combustion products will.

Durch das Leiten der Abgase unter die Verbrennungszone oder in den Anfangsteil der Verbrennungszone des Brennstoffes wächst die Verweildauer der Beimengungen in der Hochtemperaturzone, wodurch deren vollständigere Verbrennung gewährleistet wird. Das Zuleiten der Abgase in der Weise, daß die Sauerstoffmenge in der Verbrennungszone des Brennstoffes in dem erwähnten Bereich bleibt, entspricht den minimalen Verlusten der Wärmeenergie, die zum Erhitzen der an der Verbrennung des Brennstoffes nicht beteiligten Gase aufgewendet wird, und führt folglich zur Erzeugung in der Verbrennungszone des maximal möglichen Temperaturstandes. Dadurch steigt die Vollständigkeit der Verbrennung der Beimengungen in den Abgasen und wird der minimale Aufwand an Wärmeenergie für den Reinigungsprozeß gewährlei stet. Dabei erzielt man den größten Effekt, wenn die Sauerstoffmenge in der Verbrennungszone des Brennstoffes an der unteren Grenze des erwähnten Bereichs gehalten wird. By directing the exhaust gases under or into the combustion zone At the beginning of the combustion zone of the fuel, the residence time of the admixtures increases in the high temperature zone, which ensures their more complete combustion will. The supply of exhaust gases in such a way that the amount of oxygen in the combustion zone of the fuel remains in the range mentioned corresponds to the minimum losses the thermal energy that is used for Heating of the fuel burned not involved gases is expended, and consequently leads to generation in the Combustion zone of the maximum possible temperature level. This increases the completeness the combustion of the impurities in the exhaust gases and is the minimum effort Heat energy for the cleaning process garantlei steady. This is where you get the greatest Effect when the amount of oxygen in the combustion zone of the fuel at the the lower limit of the range mentioned.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung macht es möglich, die wichtigsten technischen Kennwerte des Kesselaggregates (Dampftemperatur, Wirkungsgrad u.a.m.) in den zulässigen Grenzen zu halten. Dies ist besonders wichtig, wenn die Hauptfunktion des Kesselaggregates nicht die Reinigung der Abgase, sondern Erzeugung von Warme oder elektrischer Energie ist. The inventive method for cleaning makes it possible most important technical parameters of the boiler unit (steam temperature, efficiency etc.) within the permissible limits. This is especially important when the The main function of the boiler unit is not to purify the exhaust gases, but to generate it from heat or electrical energy.

Beispiel. Example.

Im Prozeß der Oxydation von Paraffin bei der Herstellung synthetischer Fettsäuren treten aus den Oxydationssäulen Abgase der folgenden Zusammensetzung (in Vol." Stickstoff 89,0; Sauerstoff 7,0; Kohlendioxyd 3,7; Dämpfe der organischen Stoffe, Kohlenwasserstoffe, niedermolekulare Fettsäuren, Aldehyde, Ketone und andere 0,3. In the process of oxidation of paraffin in the manufacture of synthetic Fatty acids emit exhaust gases of the following composition from the oxidation columns (in vol. "nitrogen 89.0; oxygen 7.0; carbon dioxide 3.7; vapors of organic Substances, hydrocarbons, low molecular weight fatty acids, aldehydes, ketones and others 0.3.

Die Abgase in einer Menge von 30 000 m3/St (hier und nachstehend wird m3 unter normalen Bedingungen genommen) werden durch ein sorgfältig hermetisches System von Rohrleitungen an vier Kesselaggregate jeweils mit einer I,eistung von 35 t/St herangeleitet. Vor dem Heranleiten der zu reinigenden Abgase wurden der Feuerungseinrichtung des jeweiligen Kesselaggregates 3000 m3/St Brennstoff, Erdgas und 32000 m3/ßt Luft zur Verbrennung des Brennstoffes zugeführt. kit der Luft wurden in die Verbrennungszone des Brennstoffes 0,21 x 32000 = 6720 m3/St Sauerstoff hineingebracht. Die zu reinigenden Abgase werden den Feuerungseinrichtungen unter die Verbrennungazone des Brennstoffes 7500 m3/St je Feuerung zugeführt. The exhaust gases in an amount of 30,000 m3 / h (here and below m3 is taken under normal conditions) are carefully hermetic System of pipelines to four boiler units each with one I, an output of 35 t / h. Before the exhaust gases to be cleaned are fed in the firing equipment of the respective boiler unit was supplied with 3000 m3 / St fuel, Natural gas and 32,000 m3 / ßt of air are supplied to burn the fuel. kit the Air was in the combustion zone of the fuel 0.21 x 32000 = 6720 m3 / h of oxygen brought in. The exhaust gases to be cleaned are placed under the combustion equipment the combustion zone of the fuel is 7500 m3 / h per furnace.

biit den Abgasen werden in die Verbrennungszone des Brennstoffes 0,07 x 7500 = 525 m3/St Sauerstoff hineingebracht. Um einen äquivalenten Betrag wird die Zuführung des Sauerstoffes vermindert, der in die Verbrennungszone durch die Luft hinein~ gebracht wird, nämlich 6720 - 525 = 6195 m3/St, was einer Verminderung der Luftzuführung auf 6195 = 29500 m3/St ent-0,21 spricht. Somit gelangen in die Feuerungseinrichtung jedes Kesselaggregates 3000 m3/St Brennstoff, Erdgas, 29500 m3/St Luft und 7500 m3/St Abgase der genannten Zusammensetzung und es werden somit in die Verbrennungszone des Brennstoffes 672Q m3/St Sauerstoff hineingebracht. Dabei beträgt die Sauerstoffkonzentration in der Verbrennungszone 6720 100 = 16,8%, 3000 + 29500 + 7500 was für eine stabile Verbrennung des Erdgases ausreichend ist. Beins'Summieren von 7500 m3/St Abgase und 32000 m3/St Luft, die ursprünglich der Feuerungs einrichtung des Kesselaggregates zugeführt wurden, würden in die Verbrennungszone des Brennstoffes 6720 + 525 = 7245 m3/St Sauerstoff hineingebracht werden. Die zur vollständigen Verbrennung von 3000 m3/St Erdgas und Beimengungen in den Abgasen benötigte Menge beträgt 6300 m3/St. Nachstehend werden Kenndaten angeführt, die den Reinheitsgrad der erwähnten Abgase nach der Reinigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren charakterisieren: Bezeichnung der Beimen- Gehalt an Bei Gehalt an gungen in den Abgasen mengungen in Beimengungen den Abgasen vor in den Abgader Reinigung sen vor der in mg/m3 Reinigung in mg/m3 niederiolekulare Fettsäuren, umgerechnet auf Essigsäure ... 1870 0,5 Aldehyde, umgerechnet auf Formaldehyd .... . ... .......... 70 Spuren Ketone, umgerechnet auf Azeton ........ . t . . . 0 125 1 1,5 Somit beträgt der Reinheitsgrad der Abgase nach dem vorliegenden Verfahren nicht unter 99%. Dabei werden die Hauptfunktionen des Kesselaggregates, nämlich die Erzeugung der Wärme- und Elektroenergie nicht gestört. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens hat sich durch dauernden Einsatz im Betrieb bestätigt.With the exhaust gases, 0.07 x 7500 = 525 m3 / h of oxygen are brought into the combustion zone of the fuel. The supply of oxygen that is brought into the combustion zone by the air is reduced by an equivalent amount, namely 6720-525 = 6195 m3 / h, which means that the air supply is reduced to 6195 = 29500 m3 / h speaks. Thus, 3000 m3 / St of fuel, natural gas, 29500 m3 / St of air and 7500 m3 / St of exhaust gases of the specified composition reach the furnace of each boiler unit and thus 672Q m3 / St of oxygen are brought into the combustion zone of the fuel. The oxygen concentration in the combustion zone is 6720 100 = 16.8%, 3000 + 29500 + 7500, which is sufficient for stable combustion of the natural gas. Beins' summation of 7500 m3 / h exhaust gases and 32,000 m3 / h of air, which were originally fed to the furnace of the boiler unit, would be brought into the combustion zone of the fuel 6720 + 525 = 7245 m3 / h of oxygen. The amount required for the complete combustion of 3000 m3 / h of natural gas and admixtures in the exhaust gases is 6300 m3 / h. Characteristic data are given below that characterize the degree of purity of the exhaust gases mentioned after cleaning according to the method according to the invention: Designation of the trimmings content of In the case of admixtures in the flue gases, amounts in admixtures in the flue gases before cleaning in the flue gas before in mg / m3 Purification in mg / m3 low molecular weight fatty acids, converted to acetic acid ... 1870 0.5 aldehydes, converted to formaldehyde ..... ... .......... 70 traces of ketones, converted to acetone ......... t. . . 0 125 1 1.5 Thus, the degree of purity of the exhaust gases according to the present process is not less than 99%. The main functions of the boiler unit, namely the generation of heat and electrical energy, are not disturbed. The reliability of the process has been confirmed by continuous use in operation.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Process for the thermal cleaning of exhaust gases from, essentially organic, admixtures through their direct combustion to C02 and H20 or others Oxidation products which are less toxic than the initial admixtures, d a d it is noted that the exhaust gases are under the combustion zone or in the initial part of the fuel combustion zone in the furnace are passed in such a way that the amount of oxygen in said combustion zone of the fuel through the air entering the combustion of the fuel and the Exhaust gases, or only through the exhaust gases, is brought in, not less than that for complete combustion of the fuel and the admixtures in the exhaust gases Amount and not greater than that when adding up the air and exhaust gases mentioned amount brought in is.

2. A method for the thermal cleaning of exhaust gases according to Claim.1, d u r c h e k e k e n n n z e i c h n e t that the amount of exhaust gases is chosen in such a way becomes that in the combustion zone of the fuel a concentration of oxygen is generated, which ensures stable combustion of the fuel.

3. A method for the thermal cleaning of exhaust gases according to claim 1, d a d u r c h g ek e n n n z e i c h n e t that the exhaust gases the feed into the combustion zone is divided into smaller jets and over the Stream of the air emerging to separate the fuel can be evenly distributed.