DE2401316A1

DE2401316A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von stockoxiden und schwefeldioxid aus abgasen

Info

Publication number: DE2401316A1
Application number: DE2401316A
Authority: DE
Inventors: Shingi Aoki; Shoji Hashimoto; Waichiro Kawakami; Keita Kawamura; Sueo Machi; Hiromi Sunaga; Ryuichi Tanaka; Keiichi Yotumoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1973-01-11
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1974-09-12
Anticipated expiration: 1994-01-12
Also published as: FR2213795B1; AU6419374A; DE2401316C2; DE2463434C2; IT1011517B; FR2213795A1; NL7400327A; DE2463434A1; NL180177C; NL180177B

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 6429

EBARA MANUFACTURING Co., Ltd. 11-1, Haneda Asahi-cho, Ota-ku, TOKYO / Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Stickoxiden and Schwefeldioxid aus Abgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen, insbesondere von Stickoxiden und Schwefeldioxid aus Abgasen. Derartige Abgase entstehen bei verschiedenen chemischen Verfahren und auch bei der Verbrennung von Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffen bzw. Treibstoffen.

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Zur Zeit entstehen große Mengen an Abgasen aus den verschiedensten Quellen. Hierunter fallen auch verschiedene Industrieanlagen, beispielsweise solche, welche metallurgische Verfahren durchführen. Auch Eisen und Stahl verarbeitende Industrieanlagen oder Industrieanlagen, welche Schwefel, Stickstoff und Säuren herstellen, fallen darunter. Auch gehören hierzu Papierindustrieanlagen, Atomkraftwerke u. dgl. Zu den Quellen, welche Abgase erzeugen, gehören auch verschiedene Verbrennungsmaschinen, Forschungsinstitute oder Laboratorien, Automobilmotoren u.dgl. Die gesamte Menge dieser Abgase gelangt tagaus und tagein in die Atmosphäre und die Umgebung wird hierdurch in großem" Umfang in Mitleidenschaft gezogen. Einige dieser Abgase enthalten in der Regel wenigstens eine Verunreinigung, welche zu den giftigen Gasen gehört. Diese giftigen Gase sind beispielsweise: Schwefeldioxid, Stickoxide in verschiedener Form (im folgenden als NOx bezeichnet), Ozon, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff u.dgl. Außerdem sind in den Abgasen schädliche Partikel enthalten, wie beispielsweise: Flugasche, welche aus Mineralstoffen in der Kohle entsteht, wie beispielsweise Aluminiumsilikat, Kohlenstaub oder Schrott, Koksgrus, Staub von gerösteten oder ungerösteten Konzentraten, welche aus fein pulverisiertem Rohmaterial bei der Metallurgie entstehen, Nebel von Schwefel- und anderen Säuren u.dgl.

Es wurden bisher viele Versuche unternommen, um diese Verunreinigungen aus den Abgasen zu beseitigen, bevor die Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden. Es wurden bisher auch verschiedene wertvolle Verfahren und Vorrichtungen entwickelt. Jedoch bereitet es große Schwierigkeiten, unter den obengenannten Verunreinigungen Schwefeldioxid (SO ) und Stickoxide (NOx), insbesondere Stickoxide in ausreichendem Maße zu beseitigen. Es ist bisher auch noch kein Verfahren gezeigt worden, das in der Praxis sich als vorteilhaft und ausreichend herausgestellt hat. Schwefeldioxid und Stickoxide sind jedoch äußerst gefährlich und unangenehm für den

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menschlichen Körper. Darüber hinaus sind diese Verunreinigungen die wichtigsten Bestandteile des fotochemischen Rauch; und Nebels (Smog), der für das Leben in den Städten zur Zeit ein Gegenstand ernster Betrachtungen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu zeigen, mit der wirkungsvoll eine Reinigung von Abgasen bis zu einem ausreichenden Grad ermöglicht wird, bevor diese Abgase in die Atmosphäre abgegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Verhältnis von Stickoxidgehalt zu Schwefeldioxidgehalt so einstellt, daß es sich im Bereich von 0,1-3,0 befindet, daß die Gase anschließend in eine Reaktionskammer gebracht werden und in dieser mit ionisierender Strahlung oder ultraviolettem Licht bestrahlt werden, wobei die gasförmigen Stickoxide und Schwefeldioxid enthaltenden Bestandteile in Nebel und/oder feste Partikel umgewandelt werden und daß diese Partikel bzw. der Nebel mittels eines Nebel- oder Staubsammlers gesammt werden.

Die folgenden Betrachtungen beziehen sich auf die Beseitigung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Abgasen. Demzufolge wird im einzelnen auf die Beseitigung von Stickoxiden und Schwefeldioxiden Bezug genommen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß, obgleich das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung insbesondere bei der Beseitigung von Schwefeldioxid und Stickoxiden vorteilhaft sind, diese auch zur Beseitigung von anderen Verunreinigungen, beispielsweise den vorstehend genannten, verwendet werden können.

⁶⁴²⁹ k 0 9 8 3 7 / 0 6 8 B

24Q1316

Es ist bekannt, daß NOx und SO in Gasform in Nebel und/oder feste

Ct

Partikel verwandelt werden können, indem die Abgase, welche diese Stoffe enthalten, mit einer ionisierenden Strahlung oder ultraviolettem Licht bestrahlt werden. Die Bezeichnung "Bestrahlungen" umfassen sowohl ionisierende Bestrahlungen als auch ultraviolettes Licht. Die Bezeichnung "ionisierende- Strahlung" wird verwendet für α-Strahlen, ß-Strahlen, γ-Strahlen, Röntgenstrahlen, beschleunigte Elektronenstrahlen, beschleunigte Teilchenstrahlung u.dgl. Durch eine derartige Strahlungsbehandlung kann Stickoxid (NOx) fast vollständig aus den Abgasen beseitigt werden. Demgegenüber gibt es verschiedene wirkungsvolle Verfahren zur Beseitigung von SO und anderen Verunreinigungen

Ct

aus Abgasen in ausreichender Form, Jedoch ist noch kein wirkungsvolleres Verfahren zur Beseitigung von NOx bekannt geworden als die Bestrahlungsbehandlung. Demgemäß ist die Bestrahlungsbehandlung ein wichtiges und wertvolles Verfahren zur Beseitigung von NOx. Das Verfahren konnte jedoch bis jetzt noch nicht in industriellem Maßstab in die Praxis umgesetzt werden, da hinsichtlich der Kosten und des Aufwandes Schwierigkeiten auftraten.

Die Erfindung zeigt nun ein verbessertes Verfahren zur Beseitigung von NOx und SO aus Abgasen unter Verwendung von Strahlung, das wirt-

Ct

schaftlich durchgeführt werden kann und auch in industriellem Maßstab zur Anwendung kommen kann.

Um zum erfindungsgemäßen Verfahren zu kommen, wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt.

Die eine Untersuchung hat sich darauf erstreckt, ob es ein Kriterium bzw. ein Zusammenhang* zwischen dem Verhältnis der Verunreinigungsmengen (NQx/SO ) und dem Wirkungsgrad der Beseitigung dieser Verunreinigungen besteht. Es ergab sich folgendes Ergebnis:

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Der Wirkungsgrad der Beseitigung der Verunreinigungen NOx und SO

aus industriellen Abgasen kann verbessert werden, indem man das Verhältnis von NOx-Gehalt zu dem SO -Gehalt (im folgenden als NOx/SO -Verhältnis bezeichnet) so einstellt, daß sich dieses Verhältnis

dt

im Bereich von 0,1 - 3,0, insbesondere 0,5 - 1,5 befindet, bevor die Abgase in eine Reaktionskammer bzw. Bestrahlungskammer eingebracht werden, wo die Gase einer Strahlungsbehandlung unterworfen werden. Aufgrund der vorstehenden Erkenntnis konnte man das Verfahren verbessern.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung und des Charakteristikums der "Konzentrationsverhältnis-Steuerwirkung" der Erfindung, welche zur Erzielung des bestmöglichen Beseitigungseffektes der genannten Gas verunreinigungen wirksam ist.

Beispiele 1 bis 5:

Ein Verbrennungsgasstrom, der durch Verbrennung von B-Sorte Schwere; entstanden ist und der SO - und NOx-Gehalte, wie sie in der folgenden

2t

Tabelle 1 wiedergegeben sind, aufweist und der eine Fließgeschwindigkef

3
von 10m /hr hat, wurde mit Elektronenstrahlen einer Dosis von 6,45x10 rad/sec 4,5 Sekunden lang, d.h. mit einer Gesamtdosis von 3,5 megarad, bestrahlt, wobei ein Cockcroft-Walton Elektronenstrahlbeschleuniger verwendet wurde. Der SO -Gehalt des Gases wurde bei etwa 1. 000 ppm gehalten und der NOx-Gehalt wurde von 50 ppm bis etwa 3. 000 ppm geändert. Bei jedem Versuchs verlauf wurde der O -Gehalt

dt

bei etwa 3% und die Gastemperatur bei etwa 150 C gehalten. Bei jedem Beispiel wurden das Schwefelabspaltungsverhältnis, das das Verhältnis von SO -Gehalt des behandelten Gases zu dem des unbehandelten Gases

dt

und das Denitrationsverhältnis, das das Verhältnis von NOx-Gehalt des behandelten Gases zu dem des unbehandelten Gases ist, entsprechend

A 0 S S 0 7 / 0 6 8 5

bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 und auch in Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Tabelle 1

Beispiel Nr.	SO -Gehalt des 2 Gases am Einlaß der Bestrahlungs kammer (ppm)	NOx-Gehalt des Gases am Einlaß der Bestrahlungs- kammer (ppm)	Verhältnis von NOx zu SO	Schwefel abspaltungs verhältnis (%)	Denitiations- verhältnis
1	1010	50	0,05	73 .	~ 100
2	1020	100	o.i	91	~ 100
3	1000	990	0,99	~ 100	~ 100
4	1010	1510	1,5	~ 100	~ 100
5	990	2870	2,9	~ 100	90 j

Beispiele 6 bis 7:

Die folgenden Beispiele 6 und 7 sind Beispiele für Versuchsergebnisse, welche zeigen, daß bei der Beseitigung von Verunreinigungen für den Fall, daß das NOx/SO -Verhältnis außerhalb des Verhältnisbereiches gemäß der Erfindung liegt, verglichen mit dem Fall, bei dem das NOx/SO -Verhältnis innerhalb des bestimmten Verhältnisbereiches gemäß der Erfindung liegt, mit der Erfindung bessere Ergebnisse erzielt werden.

Tabelle 2

	SO -Gehalt des	NOx-Gehalt des	Verhältnis	Schwefel-	74	Denitrations-
Beispiel	Gases am Einlaß	Gases am Einlaß	von NOx	abspaltungs-	~ 100	verhältnis
Nr.	der Bestrahlungs	der Bestrahlungs	zu SO	verhältais	(%)
	kammer (ppm)	kammer (ppm)	(NOx/!?O₂)	{%
6	1000	50	0,05	99
7	1010	410	4.1	90

4093 Γ//0685

2AU 1316

Das Beispiel 6 wurde unter den gleichen Bedingungen ausgeführt wie die Beispiele 1 bis 5, ausgenommen, daß das NOx/SO -Verhältnis 0,05

dt

betrug. Die Ergebnisse sind in der obengenannten Tabelle 2 und in der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Das Beispiel 7 wurde unter den gleichen Bedingungen ausgeführt, wie in den Beispielen Ibis 5, ausgenommen, daß das NOx/SO -Verhältnis 4,1

dt

betrug. Die Ergebnisse sind in der obigen Tabelle 2 und in der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß das Schwefelabspaltungs verhältnis im Beispiel 6 nicht ausreicht und daß das Denitrationsverhältnis im Beispiel 7 ebenfalls nicht ausreicht..

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Schwefelabspaltungsverhältnis wesentlich niedriger ist, wenn das NOx/SO_o-Verhältnis geringer ist als 0,1 und daß

dl

das Denitrationsverhältnis merklich geringer ist, wenn das NOx/SO -Ver~

dt

hältnis mehr als 3,0 beträgt. Mit anderen Worten, es ist von Vorteil, daß die Strahlungsbehandlung der Abgase unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß das NOx/SO -Verhältnis innerhalb des Verhältnisbereiches

dt

von 0,1-3,0 liegt. Darüber hinaus zeigt die Fig. 2 deutlich, daß sowohl das Schwefelabspaltungs verhältnis als auch das Denitrationsverhältnis hervorragende Werte ergibt, wenn das NOx/SO -Verhältnis im Bereich von

dl

0,5-1,5 liegt.

Beispiel 8:

B-Sorte-Schweröl wurde im Verbrennungsraum eines Schwerölheizkessels verbrannt. Das Verhältnis von Heizmittel (B-Sorte-Schweröl) zu Luft betrug 0,9. Das hierbei entstandene Abgas wurde analysiert. Der SO -Gehalt

dt

betrug 1020 ppm und der NOx-Gehalt betrug 980 ppm. Das Abgas enthielt

⁶⁴²⁹ Ά 092 ■: 7/0685

ORIGINAL INSPECTED

2,9 Vol. % Sauerstoff. Der Strom dieses Abgases hatte eine Fließgeschwin-

3
digkeit von 10 m /hr. Der Abgasstrom wurde mit Elektronenstrahlen mit einer Dos is rate von 4,3x10 rad/sec während 4,5 Sekunden, d.h. mit einer Gesamtdosis von 2 megarad bei einer Temperatur von 150 C bestrahlt. Die bestrahlte Gasprobe wurde entnommen und analysiert. Der SO -Gehalt betrug 190 ppm und der NOx-Gehalt betrug 140 ppm.

Beispiel 9:

B-Sorte-Schweröl wurde in dem Heizkessel, der in Beispiel 8 verwendet wurde, verbrannt, wobei das Verhältnis von Schweröl zu Luft so eingestellt wurde, daß es 1,3 betrug, wobei die Luftmenge verringert wurde. Zum Strom des Abgases, der hierbei erzeugt wurde und eine Fließge-

schwindigkeit von 10 m /hr aufwies, wurden 200 1/hr Luft hinzugefügt, um einen Sauerstoffgehalt von etwa 3% zu erhalten. Der SO - und NOx-

Ct

Gehalt wurden gemessen. Der SO -Gehalt betrug 990 ppm und der

NOx-Gehalt betrug 800 ppm. Das Abgas, das eine Fließgeschwindigkeit

von 10 m /hr aufwies, wurde mit einem Elektronenstrahl mit einer

Jj

Dosisrate von 4,3x10 rad/sec während 4,5 Sekunden, d.h. mit einer Gesamtdosis von 2 megarad bei einer Temperatur von 150°C bestrahlt. Die bestrahlte Gasprobe wurde entnommen und bezüglich SO und NOx

Lt

eine Analyse durchgeführt. Der SO -Gehalt betrug 280 ppm und der NOx-Gehalt war fast Null.

Beispiel 10:

Vom gleichen Abgasstrom mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 m /hr wie in Beispiel 8 beschrieben, wurden 200 1/hr Sauerstoffgas hinzugegeben, um den O -Gehalt des resultierenden Gasstromes einzustellen. Der regulierte bzw. eingestellte Abgasstrom wurde dann mit Elektronenstrahlen unter den gleichen Bestrahlungsbedingungen wie in Beispiel 8 bestrahlt.

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Nach der Bestrahlung wurde die Gasprobe zur Analyse entnommen. Es wurden fast kein SO und NOx festgestellt.

2t

Aus den Ergebnissen'der Beispiele 8 und 9 ist ersichtlich, daß das Verhältnis von NOx-Gehalt zu SO -Gehalt durch Steuerung der Verbrennungsbedingungen gesteuert werden kann. Außerdem ist ersichtlich, daß durch Steuerung des NOx/SO -Verhältnisses mittels der vorstehend genannten Methode anstelle von der Senkung bzw. der Erniedrigung der Menge der NOx, welche aus der Verbrennung entstehen, die gefährlichen Gasverunreinigungen NOx und SO vollständig aus dem Abgas beseitigt werden können. Darüber hinaus ergibt sich, daß der Heizkraftwert der Verbrennung im ersteren Fall größer ist als im letzteren Fall. Demgemäß ist der erstere Fall bezüglich des Wirtschaftlichkeitsstandpunktes bevorzugt.

In der Praxis kann beim vorstehenden Verfahren das NOx/SO -Verhältnis

2t

durch Zugabe von SO , O , N , O , Luft u, dgl. aus äußeren Quellen

ZoZZ

eingestellt werden, wie es die Verhältnisse erfordern. Fig. 1 in den beiliegenden Zeichnungen zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel hiervon. Das Verfahren kann natürlich auch automatisch gesteuert werden, indem die notwendigen Instrumente mit einem automatischen Gasanalysierer verbunden werden, um die Verunreinigungsgehalte zu überwachen, wie das in Fig. 1 dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm in schematischer Darstellung eines be vorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen dem NOx/SO Verhältnis und dem Wirkungsgrad bei der Beseitigung der Verunreinigungen (Schwefelabspaltung bzw. Denitrationsverhältnis). Die experimentellen Werte ergeben sich aus den Beispielen 1 bis 10. Die Punkte (·' - Markierung)

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die Wertefür das Schwefelabspaitungs verhältnis und ein. Kreuz (x~ Markierung) zeigt das Denltrationsverhältnis. Die Bezugszeichen in Fig. 1 haben folgende Bedeutungen:

1 verschiedene Verbrennungsofen und chemische Industrieanlagen, in denen Abgase erzeugt werden;

2 einen Wärmeaustauscher;

3 einen Gasanalysator zur Untersuchung des SO - und NOx-Gehaltes;

4 eine Reaktionskammer;

5 einen Nebel- und Staubfänger bzw. -sammler oder ein Filter (Sammeleinrichtung);

6 einen Gasanalysator zur Untersuchung des SO - und NOx-Gehaltes des gereinigten Gases, das an die Atmosphäre abgegeben werden soll;

7 ein Ventil zur Steuerung der Luftmenge;

8 eine Luftzufuhreinrichtung;

9 ein Ventil zur Steuerung der zugeführten Sauerstoff menge;

10 eine Sauerstoffzuführeinrichtung;

11 ein Ventil zur Steuerung der zugeführten Ozonmenge;

12 eine Ozonzuführeinrichtung;

13 ein Ventil zur Steuerung der zugeführten Stickstoffmenge;

14 eine Stickstoffzuführeinrichtung;

15 ein Ventil zur Steuerung der zugeführten NOx-Menge;

16 eine NOx-Zuführeinrichtung·

17 ein Ventil zur Steuerung der zugeführten SO -Menge;

18 eine SO -Zuführeinrichtung:

19 ein Ventil zur Steuerung der Fließgeschwindigkeit des gesamten Gasstromes;

20 einen Einlaß;

21 einen Kamin;

22 eine Strahlungsquelle (eine ionisierende Strahlung oder ultraviolettes Licht);

23 eine Luftzuführeinrichtung zur Zuführung der benötigen Luft bei der Verbrennung;

24 eine Brennstoff zuführeinrichtung. 409837/0685

Andererseits kann das NOx/SO -Verhältnis des Abgases, das behandelt werden soll, so eingestellt werden, daß es in den gewünschten Bereich gelangt, indem man eine Vorrichtung zur vorläufigen Behandlung vorsieht, welche entweder SO oder NOx unbearbeitet bzw. roh beseitigt,

Li

bevor das Abgas in die Bestrahlungskammer kommt. Das bedeutet, daß Gas verunreinigungen NOx und SO teilweise aus dem ursprünglich vor-

Li

handenen Gas mittels einiger geeigneter herkömmlicher Mittel für die Schwefelabspaltung oder Denitration beseitigt werden, bevor das Gas in die Beaktionskammer zur Behandlung mittels Bestrahlen geliefert wird. Geeignete Vorbehandlungsmittel sind chemische Schwefelabspaltungsmittel und Denltrierungsmittel, wobei beispielsweise ein Waschvargang in einem Turm o. dgl. vorgenommen wird.

Wenn beispielsweise das Abgas eine große Menge von SO und eine geringe Menge von NOx enthält, ist das NOx/SO -Verhältnis geringer als O₅I.

Lt

Dieses Gas kann dann wie folgt behandelt werden.

Bezugnehmend auf Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen wird das Gas, daa von einer bestimmten Industrieanlage oder aus einem Ofen 1 kommt, zunächst in eine einfache Schwefelabspaltungseinrichtung 2 geliefert, wo ein

Teil des SO in roher Form aus dem Gas, das noch unbehandelt ist, be-2

seitigt wird. Der Vorteil besteht darin, daß eine grobe Schwefelabspaltung in der Schwefelabspaltungseinrichtung 2, welche zur Vorbehandlung dient, so lange durchgeführt werden kann, bis das NOx/SO -Verhältnis des so

Li

behandelten Gases in den Bereich von 0,1 - 3,0, bevorzugt 0,5 - 1,5 kommt. Das so behandelte Abgas gelangt dann in eine Beaktionskammer 3, wo das Gas bestrahlt wird. Als Strahlungsarten können beispielsweise Elektronenstrahlen zur Anwendung kommen. Als Strahlungsquelle 4 kann beispielsweise ein Beschleuniger verwendet werden. Als Ergebnis der Strahlungsbehandlung ergibt sich, daß die in Gasform im Abgas enthaltenen

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SO und NOx in Nebel und feste Partikel umgewandelt werden. Daraufhin wird das Abgas, das den Nebel und die festen Partikel enthält, in eine Sammlereinrichtung 5 geliefert, wo die Partikel aus dem Gas beseitigt werden. Das Gas wird dann zu einem Abzug bzw. Kamin 7 weitergeleitet, wo es dann in die Atmosphäre gelangt.

Für den Fall, daß die Abgase nach dem weiter vorstehenden Verfahren behandelt werden, bei dem das Verhältnis von NOx-Gehalt zu SO -Gehalt durch Zugabe von NOx, SO , O o. dgl. eingestellt wird, bevor die Ab-

Λ 2t

gase bestrahlt v/erden, benötigt man eine große Menge von NOx, SO ,

O o. dgl. Demgemäß benötigt man auch eine höhere Dosisrate. Wegen

der größeren Leistungsfähigkeit der Strahlungsquelle benötigt man dann beispielsweise einen Hochleistungsbeschleuniger, der teuer und aufwendig ist.

Wenn im Gegensatz dazu das NOx/SO -Verhältnis durch eine Vorbehandlung, beispielsweise durch einfache ehemische Mittel,· wie Waschen mit einer wässrigen alkalischen Lösung, eingestellt wird, kann die darauffolgende Strahlungsbehandlung des Abgases bedeutend wirtschaftlicher durchgeführt werden.

Die Vorteile des im vorstehenden beschriebenen Vorbehandlungsverfahrehs sind folgende:

(1) Eine große Menge des NOx-Gases kann bei der Einstellung des NOx/SO -Verhältnisses beseitigt werden.

2t

(2) Das Schwefelabspaltungsverhältnis in der Sehwefelabspaltungseinrichtung 2 gemäß Fig. 3, welche zur Vorbehandlung dient, ist nicht notwendig auf den unbedingt einzuhaltenden Bereich von 90% oder mehr begrenzt, sondern es muß lediglich eine rohe Schwefelabspaltung in der vorbehandelnden Schwefelabspaltungseinrichtung durchgeführt werden.

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Demgemäß kafnn eine einfache Einrichtung, wie beispielsweise ein Schrupper, genügen.

(3) Die Beseitigung eines Teiles des SO durch die Vorbehandlung verringe rt den Gesamtgehalt an SO im zu behandelnden Gas. Demgemäß wird natürlich auch die Gesamtdosis der Strahlung, welche zur Umwandlung des ga
verringert.

lung des gasförmigen SO in Nebel oder feste Partikel benötigt wird,

Die Fig. 4 zeigt ein Flußbild einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der zur Vorbehandlung eine Denitrierungseinrichtung anstelle der vorbehandelnden Schwefelabspaltungseinrichtung 2 in Fig, G verwendet wird. Die vorstehend beschriebene Einrichtung ist auch für den Fall einsetzbar, wenn das Abgas einen hohen Gehalt an NOx und einen niedrigen Gehalt an SO aufweist.

Bei der Erfindung ist noch ein anderer Aspekt zu beachten, und zwar der Einfluß der Gaszirkulation auf die Beseitigung der Verunreinigungen. Es wurde dabei gefunden, daß in der Praxis bei der Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens es äußerst wirksam ist, das Abgas, das zu behandeln ist, zwischen der Reaktionskammer und der Sammlerzone zirkulieren zu lassen, wobei die Temperatur des Gases in der ' Sammlerzone unter dem Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte der Verunreinigungen, welche in Nebel oder fester Form vorliegen, gehalten wird.

Der hauptsächliche Vorteil des vorstehend genannten Verfahrens besteht darin, daß die Reaktionsprodukte, welche in der Reaktionskammer erzeugt werden, rascher von den Gaskomponenten getrennt werden können als dies der Fall ist, wenn man keine Zirkulation anwendet. Dies beruht

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darauf, daß die Gase rasch durch die Reaktionskammer hindurchtreten. Die bestrahlten Gase, welche die Reaktionsprodukte eier Verunreinigungen in Nebel- oder Staubform aufweisen, erreichen die Sammlereinrichtung rascher und die Produkte können schneller aus den Gasen beseitigt werden, in der Praxis wird bei der Durchführung dieses Verfahrens die · Temperatur in der Sammlereinrichtung bevorzugt unter dem Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte gehalten. Nach dem Durchlaufen durch die Sammlereinriehtung werden die gereinigten Gase, welche noch Reste von nicht umgewandelten gasförmigen Verunreinigungen aufweisen, zurückgeleitet und treffen mit den ausströmenden Abgasen, welche noch durch die Bestrahlung zu behandeln sind, zusammen. Auf diese Weise wird das zirkulierende Gas erneut einer Bestrahlungsbehandiung unterzogen. Obgleich nun die Gesamtzeit, in der sich das Gas in der Reaktionskammer befindet, die gleiche ist, d. h. obgleich die Gesamtdosis der Strahlung, welche auf das Gas einwirkt, die gleiche ist, ist die Standzeit der Reaktionsprodukte in der Reaktionskammer wesentlich verk-irzi aufgrund der raschen Bewegung zu der Sammlereinrichtung.

Das vorstehende verbesserte. Verfahren beruht auf folgender Überlegung, wobei der Einfluß der Temperatur in der Reaktionskammer auf das Schwefelabspaltungs- und Denitrationsverhältnis im einzelnen wie folgt zu beachten ist.

(1) Die Reaktionsgeschwindigkeit der Umwandlung der Verunreinigungen, nämlich der Umwandlung von gasförmigen NOx und SO in Nebel und feste Partikel wächst mit anwachsender Temperatur.

(2) In einem Temperaturbereich von 150 - 200 C oder höher setzt eine umgekehrte Reaktion ein, d. h. die erzeugten festen Partikel und der Nebel werden wieder in die ursprünglichen gasförmigen Verunreinigungen

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zurückverwandelt, wobei die Geschwindigkeit dieser umgekehrten Reaktion bzw. dieser Zersetzungsreaktion mit wachsender Temperatur steigt.

(3) Bei der gemeinsamen Durchführung der beiden Realctionen ergibt sich, daß das Verhältnis der Beseitigung von SO und NOx abnimmt, wenn die Temperatur anwächst, und zwar dann, wenn die Temperatur sich in einem Bereich von 150 - 200 C oder höher befindet.

(4) Die Zersetzungstemperatur des Nebels und der festen Partikel variiert in Abhängigkeit von deren Zusammensetzungen. Demgemäß ändert sich die obere Grenze der zulässigen Temperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Reaktionsproduktes.

Die beobachteten Ergebnisse aus den vorstehenden Überlegungen führen zu dem Schluß, daß zur Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Beseitigung der Verunreinigungen aus ausströmenden Abgasen, es vorteilhaft ist, wenn der Nebel oder die festen Partikel, welche in der Reaktionskammer erzeugt worden sind, in die Sammlereinrichtung gebracht werden, wo die Temperatur unter dem Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte gehalten wird und daß dann die Gase zur wiederholten Bestrahlung zur Reaktionskammer zurückgeleitet werden, wo sie zusammen mit ausströmenden Abgasen wiederum bestrahlt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens kann die Reaktionskammer auf die am besten geeignete .Temperatur zur Umwandlung der gasförmigen Verunreinigungen in Nebel oder Staübprodukte ohne Beachtung der Umkehrreaktion gehalten werden.

Bei der Durchführung des vorstehenden Verfahrens ist das Verhältnis der Menge des zirkulierenden Gases zu der Menge des ursprünglichen zu behandelnden Gases im Bereich von 2-3 und bevorzugt im Bereich von 10 oder mehr. Das bedeutet, daß die Menge des zirkulierenden

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Gases das zwei- bis dreifache, bevorzugt das zehnfache oder mehr von dem Gas beträgt, das ursprünglich in das Verfahren eingeleitet worden ist. Bevorzugt wird das Verhältnis größer gehalten, wenn der Zersetzungspunkt der Produkte sinkt. Die Zeit, welche für das einmalige Durchströmen des Gases durch die Reaktionskammer im allgemeinen benötigt wird, bewegt sich zwischen 0,1-60 Sekunden. Wenn der Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte niedrig ist, ist es besser, die Standzeit des Gases in der Reaktionskammer beim Hindurchströmen des Gases zu verkürzen.

Bei der Durchführung des vorstehenden Verfahrens wählt man bevorzug*: einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis etwa 500 C in der Reaktionskammer. Um jedoch Korrosion in der Reaktionskammer zu vermeiden, wird die Temperatur über dem Taupunkt des zu behandelnden Abgases gehalten.

Die Temperatur in der Sammle reinrichtung muß unter dem Zersetzung<ipunkt der Reaktionsprodukte gehalten werden. Normalerweise kann rna α einen Temperaturbereich von 150 - 200 C wählen. Die Temperatur miß in Abhängigkeit von den Zusammensetzungen des zu behandelnden Abgases gewählt werden. Bei der Temperaturwahl muß auch der Taupunkt des Abgases beachtet werden, um Korrosionen in der Reaktionskammer zu vermeiden.

Im folgenden soll ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Flußbild in den beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.

In Fig. 5 entsteht das zu behandelnde Abgas aufgrund der Verbrennung von Schweröl in einer Schwerölverbrennungseinrichtung 1. Das Abgas wird an einen Staubsammler 3 zur vorläufigen Behandlung mittels eines

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Gebäses 2 geliefert. Die festen Verunreinigungen im Gas werden in dem Staubsammler 3 beseitigt. Dann gelangt das Gas in einen Wärmeaustauscher 4, wo die Temperatur gesteuert bzw. eingestellt wird, bevor das Gas in eine Reaktionskammer 5 gelangt. In der Reaktionskammer 5 wird das Gas mittels Elektronenstrahlen, die aus einem Beschleuniger kommen, bestrahlt. Dadurch werden die gasförmigen Verunreinigungen SO und NOx, welche im Gas enthalten sind, in Nebel und feste Partikel umgewandelt. Das Abgas, das diese Reaktionsprodukte enthält, wird dann mittels eines Zirkulationsgebläses 7 in eine Sammlereinrichtung 8 gebracht, nachdem es durch einen Wärmeaustauscher 7 auf eine bestimmte Gastemperatur eingestellt worden ist. In der Sammle reinriebtung 8 werden der Nebel und die festen Partikel aus dem Gas beseitigt. Dann wird ein Teil des gereinigten Gases zu einem Abzug bzw. Kamin weiterbefördert und an die Atmosphäre abgegeben, nachdem es zur Überwachung des SO - und NQx-Gehaltes durch einen Gasanalysator 9 gelangt ist. Der Rest des gereinigten Gases wird zur Reaktionskammer 5 zurückgeleitet, wo es noch einmal einer Strahlungsbehandlung unterzogen wird. Mit 12 ist eine Abschirmwand zur Abschirmung der Strahlung in Fig. δ bezeichnet.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Vorteile des vorstehend beschriebenen ZirkulationsVerfahrens, bei dem ein Teil des Gases zwischen der Reaktionskammer und der Sammlereinrichtung zur Zirkulation gebracht wird. Die Temperatur in der Sammlereinrichtung wird unter dem Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte gehalten.

Beispiele 11 bis 17:

Als Strahlungsquelle wurde ein Cockcroft-Walton- Elektronenstrahlgenerator verwendet. Die Reaktionskammer hatte eine Leistungsfähigkeit von 12, 5 1 (50 χ 500 χ 500) und drei Verwirbelungsplatten. Diese waren

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so angeordnet, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Bestrahlung wurde so durchgeführt, daß das Abgas der Bestrahlung gleichmäßig ausgesetzt wurde. Zwei elektrostatische Ausfällapparate, von denen jeder einen Innendurchmesser von 100 mm und eine Länge von 1.000 mm hatte, wurden als Staubsammler entsprechend der Einrichtung 3 in Fig. 5 zum vorläufigen Staubsammeln und als dem Bezugszeichen 8 in Fig. 5 entsprechender Sammlereinrichtung verwendet. Die Spannung eines jeden dieser beiden elektrostatischen Ausfällapparate betrug 12. 000 Volt. Das zu behandelnde Abgas wurde durch Verbrennung von sogenannt .cn "B-Sorte-Schweröl" erhalten. Der SO - und NOx-Gehalt betrug bis zu

² 5

1. 200 ppm und bis zu 300 ppm. Die Dosis rate betrug 4,3x10 rad/sec und die Fließgeschwindigkeit des zirkulierenden Gases betrug 40 m /hr, ausgenommen für den Fall des Beispiels 15, wo die Fließgeschwindig-

3
keit des zirkulierenden Gases 8 m /hr betrug. Die Änderung des Schwefelabspaltungsverhältnisses und des Denitrationsverhältnisses in Abhängigkeit von der Temperaturänderung ist in der untenstehenden Tabelle 3 aufgezeigt.

Tabelle 3

Beispiel Nr.	Temperatur in der Reaktions kammer (⁰Q	Temperatur in der Sammler zone (⁰C)	Schwefelabspaltungs verhältnis Oft)	Denitrations- verhältnis (%)
11	110	110	74	82
12	150	110	84	88
13	195	110	91	95
14	*245	110	84	93
15 ⁺	245	110	95	97
16	195	150	89	94
17	195	195	87	89

+ 3

Fließgeschwindigkeit des zirkulierenden Gases: 80m /hr.

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ORIGINAL INSPECTED

2AÜ1316

Aus der vorstehenden Tabelle 3 ergibt sich, daß das Schwefelabspaltungsverhältnis und das De nitrations verhältnis mit dem Anwachsen der Temperatur in der Reaktionskammer ebenfalls anwächst.

In Beispiel 14 wird ein geringes Absinken des SchwefelabspaltungsVerhältnisses beobachtet. Aus dem Ergebnis des Beispiels 15 wird jedoch deutlich, daß hohe Schwefelabspaltungs- und Denit rations Verhältnisse erhalten werden, wenn die Menge des zirkulierenden Gasstromes erhöht wird.

Die folgenden Beispiele geben Vergleichsversuche wieder, um die Wirkung der Gaszirkulation und die Steuerung der Temperatur in der Sammlereinrichtung zu verdeutlichen.

Beispiele 18 bis 22 (Vergleichsversuche):

Gemäß dem Flußbild, das in Fig. 5 gezeigt ist, wurde das Verfahrea ähnlich wie In den Beispielen 11 bis 17 durchgeführt, außer, daß das Ventil 13 geschlossen war, so daß keine Gas zirkulation stattfand und daß die Gastemperatur in der Sammlereinrichtung 8 nicht gesteuert wurde. Die Ergebnisse ergeben sich in der folgenden Tabelle 4.

Tabelle 4

Beispiel Nx.	Temperatur in der Reaktions kammer (⁰C)	Temperatur in der Sammler zone (⁰C)	Schwefelabspaltungä- verhältnis	Denitrations- verhältnis
18 ⁺	110	110	73	81
I₉ ⁺	150	110	79	84
2O ⁺	195	110	80	83
2I ⁺	245	110	62	71
22^{+ +}	245	245	65	74

Keine Zirkulation

++ 3

Fließgeschwindigkeit des zirkulierenden Gases: 40m'/hr.

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2AO 1316

Durch Vergleichen der Ergebnisse der Beispiele 11 bis 14 mit denen der Beispiele 18 bis 21 wird deutlich, daß die lokale Gas zirkulation bei Durchführung des Verfahrens sehr wirksam und vorteilhaft ist. Außerdem ergibt sich, daß der Grad der Beseitigung der Verunreinigungen wesentlich erhöht werden kann, wenn die Bestrahlungsbehandlung bei höheren Temperaturen durchgeführt wird.

Bei Behandlung der Abgase nach dem verbesserten vorstehenden Verfahren können der Nebel und die festen Partikel, welche in der Eeaktionskammer erzeugt worden sind, rasch in der Sammlereinrichtung gesammelt werden, bevor sie sich wieder in gasförmige Verunreinigungen zersetzen. Demgemäß kann die Schwefelabspaltung und Denitration bedeutend wirksamer durchgeführt werden als in den Fällen, in denen keine Gaszirkulation zur Anwendung kommt.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es weiterhin von Vorteil, die Behandlung und auch die Lieferung von verseuchter Luft, welche in der Bestrahlungskammer entsteht, zu beachten.

Wenn man bei verschiedenen Industriellen Verfahren, worunter auch ein Verfahren zur Behandlung von Abgasen fällt, Strahlungsquellen verwendet und diese in einer Strahlungskammer einsetzt, so verwendet man zur Begrenzung dieser Strahlung bzw. zur Abschirmung dieser Strahlung eine Abschirmwand, so daß die Strahlung im wesentlichen auf das Innere der Bestrahlungskammer beschränkt ist. Eine beträchtliche Menge von diesen Gasen, wie Stickoxide, Ozon u.dgl. werden innerhalb der Strahlungskammer erzeugt. Dabei entsteht auch verseuchte Luft. Wenn man ein Objekt einer Bestrahlung aussetzen will, so verwendet man beispielsweise Elektronenstrahlen, Gammastrahlen u. dgl.

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Hierzu verwendet man Korpuskularstrahlquellen, wie beispielsweise einen Elektronenstrahlbeschleuniger oder ein radioaktives Isotop, wie beispielsweise Kobalt 60 ( Co), Cesium 137 ( Ce) u. dgl. Hierbei wird jedoch nicht nur das Objekt bestrahlt, sondern auch die Luft in der Bestrahlungskammer wird der Bestrahlung ausgesetzt. Hierbei entsteht zwar eine beträchtliche Menge an NOx und O , jedoch wird auch die Luft in der Bestrahlungskammer· verseucht.

Bei vorhandenen Einrichtungen wird die so erhaltene verseuchte Luft in die Atmosphäre abgegeben, nachdem sie mit einer großen Menge von Frischluft oder nach Filtration durch Spezialfilter verdünnt worden ist. Jedoch sind dies keine ausreichenden Einrichtungen, um Luftverschmutzung zu vermeiden, da die freigelassenen Verunreinigungen in der Atmosphäre gespeichert werden. Hieraus ergeben sich eine Reihe von schwerwiegenden Luftverschmutzungsproblemen, welche zuweilen auch fotochemischen Smog erzeugen können. Demgemäß müssen Verunreinigungen aus der bestrahlten Luft beseitigt werden, bevor diese in die Atmosphäre freigegeben wird. Dies ergibt sich schon aus gesundheitlichen Gründen. Häufig ist es erwünscht, verschmutzte Luft in der Bestrahlungskammer sobald als möglich zu entfernen und diese durch unverschmutzte Luft zu ersetzen, wobei diese nicht direkt in die Atmosphäre freigegeben wird. Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn ein Arbeiter Reparaturen und Einstellungen an der Bestrahlungskammer vornehmen muß.

In der Zwischenzeit ist die Beseitigung von Verunreinigungen in industriellen Abgasen ein Gegenstand ernsthafter Betrachtungen allenthalten geworden. Große Schwierigkeiten bereiten unter den Verunreinigungen Schwefeldioxid (SO ) und Stickoxide (NOx). Es ist daher erwünscht, eine wirk-

same Beseitigung von SO und NOx aus Abgasen, welche in die Atmosphäre

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freigelassen werden, zu beseitigen. Um dies durchzuführen, behandelt man die Abgase mit Strahlung. Eine wirksame Strahlungsbehandlung, welche auch in industriellem Stil durchgeführt werden kann, ist für die Praxis bis jetzt noch nicht vorgeschlagen worden.

Demgemäß soll mit vorliegender Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung gezeigt werden, um verunreinigte Luft bzw. verseuchte Luft, welche bei der Bestrahlung in, einer Bestrahlungskammer erzeugt worden ist und welche bei den verschiedenen radiochemischen Industrien angewendet werden, außer Gebrauch gesetzt werden kann, Weiterhin zeigt die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Beseitigung von Verunreinigungen, insbesondere SO und NOx aus Abgasen durch Behandlung dieser Gase mit Strahlen.

Weiterhin zeigt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Reinigung von bestrahlter Luft und von industriellen Abgasen, bevor diese in die Atmosphäre freigegeben werden. Hierdurch wird vermieden, daß die Umgebung gesundheitsschädlich beeinflußt wird.

Die vorstehend ge nannten, Vorteile werden in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, daß man verseuchte Luft aus einer Bestrahlungskammer mit Abgasen, welche von verschiedenen industriellen Anlagen kommen, gemischt werden und daß dann diese Mischung in einer Reaktionskammer mit ionisierender Strahlung oder ultraviolettem Licht bestrahlt wird. Bei dem vorstehenden Verfahren wird nicht nur die verseuchte Luft von der Bestrahlungskammer gereinigt, sondern auch die Beseitigung von Verunreinigungen aus Abgasen wird wirkungsvoll unterstützt. Alle Verunreinigungen, welche sowohl in der verseuchten Luft als auch im Abgas vorhanden sind, werden somit in ausreichendem Maße beseitigt.

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Unter der Bezeichnung "ionisierende Strahlung" können α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Röntgenstrahlen, beschleunigte Elektronen-Strahlen u.dgl. verstanden werden. Bei der Durchführung der Erfindung können sowohl ultraviolettes Licht als auch ionisierende Strahlungen verwendet werden. Als äußerst vorteilhaft vom industriellen Gesichtspunkt aus haben sich hochenergetische Elektronenstrahlen erwiesen. Die ionisierende Strahlung kommt im allgemeinen in einer Dosisrate von 10 rad/sec bis 10 rad/sec für eine Gesamtdosis von 1 χ 10 rad

7
bis 1 χ 10 rad zur Anwendung. Der bevorzugte Dos is rate η-Be reich be-

5 10

trägt 10 bis 10 rad/sec. Am meisten bevorzugt ist ein Bereich von 10 bis 10 rad/sec.

Die Gesamtdosis, welche bevorzugt verwendet wird, hat einen Bereich von 5 χ 10 rad bis 7 χ 10 rad, wobei am meisten bevorzugt ist ein Bereich von 1 χ 10 bis 5 χ 10 rad.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für das obenbeschriebene Verfahren ist in der Fig. 6 erläutert.

In Fig. 6 gelangt das zu behandelnde Abgas, welches SO und NOx enthält, über eine Verbindungsleitung 1 in eine Reaktionskammer 2, wo das Gas mittels der Strahlung einer Strahlungsquelle 3 bestrahlt ist. Diese Strahlungsquelle ist über der Reaktionskammer 2 angeordnet. Das bestrahlte Gas, welches Reaktionsprodukte der Verunreinigungen in Nebel- und Staubform aufweist, verläßt die Reakttonskammer und gelangt über eine Zuleitung 4 in einen Nebel- und Staubsammler 9.

Im Sammler 9 werden der Nebel und die festen Partikel aus dem Gas beseitigt. Das gereinigte Gas wird dann in die Atmosphäre freigelassen.

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Während der Durchführung des Verfahrens ergibt sich aufgrund der Bestrahlung eine Verseuchung der Luft in der Bestrahlungskammer 8. Die verseuchte Luft enthält auch eine große Menge an NOx und O_,

welche bei der Bestrahlung entstanden sind. Aufgrund des verbesserten Verfahrens wird diese verseuchte Luft in die Verbindungsleitung 1 mittels eines Gebläses 7 eingeblasen. Hier trifft die verseuchte Luft mit den industriellen Abgasen zusammen, bevor sie in die Reaktionskammer 2 gelangen. Dies erfolgt anstelle des Freilassens in die Atmosphäre nach einfacher Verdünnung, wie das beim Stande der Technik der JFaIl ist. Das gemischte Gas wird dann in der Reaktionskammer bestrahlt, wobei alle unangenehmen und gefährlichen Gasverunreinigungen, wie NOx, SO , O u.dgl. zu Nebel und festen Partikeln umgewandelt werden.

Die Abschirmwand 5 besitzt einen Einlaß 6, von welchem aus Frischluft in die Bestrahlungskammer 8 eingeleitet wird. Hierdurch wird auch die Luft, welche vom Gebläse 7 abgelassen wird, ergänzt. Der Einlaß 6 weist zwei Knicke auf, wie das in der Figur dargestellt ist, um einen Strahlungsaustritt auf ein Minimum zu reduzieren. Die Leistungsfähigkeit des Gebläses 7 wird in Abhängigkeit von der Abmessung der Bestrahlungskammer der Art und Intensität der verwendeten Strahlung der Art und Weise der Anwendung der Strahlung u.dgl. festgelegt.

Durch die ständige Entnahme von verseuchter Luft, welche in der Bestrahlungskammer 8 vorhanden ist, mittels des Sauggebläses 7 und die ständige Ergänzung von Frischluft durch den Einlaß 6 ist es für das Bedienungspersonal möglich, in die Bestrahlungskammer einzudringen und Reparaturen und Einstellungen vorzunehmen, bald nachdem das Verfahren abgebrochen worden ist. Ein weiterer Vorteil besteht noch darin, daß die verseuchte Luft in der Bestrahlungskammer frei ohne

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ος

£λκμ

Beeinträchtigung der Umgebung und ohne eine Verschmutzung der Umgebung hervorzurufen, freigegeben werden kann.

Das vorstehende Verfahren ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Langzeitbestrahluig durchgeführt wird oder wenn eine Reaktionskammer 2 , in Fig. 6 und eine Strahlungsquelle 3 in Fig. 6 zur Anwendung kommen, welche einen vergleichsweise beträchtlichen Abstand voneinander aufweise
erzeugt.

aufweisen. In diesen Fällen wird eine große Menge von NOx und O

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der, daß durch die Hinzufügung von verseuchter Luft aus der Bestrahlungskammer zu den Abgasen von den verschiedenen industriellen Einrichtungen der Wirkungsgrad der Beseitigung von NOx und SO aus diesen Abgasen wesentlich verbessert werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht noch darin, daß durch die Hinzfügung von NOx und O aus der Bestrahlungskammer zu den Abgasen die Reaktionsgeschwindigkeit von SO anwächst, wobei die Verunreinigungen rasch von der Gasform in Nebel oder feste Partikel umgewandelt werden.

Schließlich besteht ein Vorteil noch darin, daß die Instrumente und Vorrichtungen in der Bestrahlungskammer vor Korrosion durch hochkorrosive. Verunreinigungen wie NOx und O geschützt werden, da diese Gase rasch beseitigt werden.

Zur weiteren Erläuterung der vorstehend genannten Ausgestaltung der Erfindung dienen die folgenden Beispiele. Bei der Durchführung der folgenden Beispiele wurde die Bestrahlung mit Hilfe eines Elektronenstrahlbeschleunigers durchgeführt, der innerhalb der Bestrahlungskammer

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angeordnet war. Diese Kammer hat Abmessungen von 5 m Länge,

3 7m Breite, 3,5 m Höhe und eine Kapazität von 122,5 m .

Beispiel 23:

3
Mit einer Fließgeschwindigkeit von 20 m /hr wurde ein Abgas, das durch Verbrennung von Schweröl entstanden ist und das 1. OOOppm SO und 250ppm NOx enthielt, in die Reaktionskammer 2 einer Vorrichtung, die in Fig. 6 dargestellt ist, eingeleitet.

Das Gebläse 7 in der Figur wurde so betrieben, daß es eine Fließge-

¹ 3
schwind igke it von 50 m Luft per Stunde hatte. In der Reaktionskammer wurde die Gasmischung mit einem Elektronenstrahl bestrahlt unter Verwendung eines 5 KW-Elektronenstrahlbeschleunigers vom Typ Cockcroft-Waiton.

Der Abstand zwischen der untersten Oberfläche des Beschleunigers 3 and .der oberen Oberfläche der Reaktionskammer 2 betrug 5 cm. Es wurde eine Gasprobe aus dem Strom des bestrahlten Gases entnommen

und hinsichtlich SO , O und NOx analysiert. Es wurde jeweils kein 2 3

SO, O und NOx festgestellt.

Λ ο

Eine andere Gasprobe wurde dem Inneren der Bestrahlungskammer ent nommen und hinsichtlich Verunreinigungen analysiert. Es wurden kein O₀ und NOx festgestellt.

Beispiel 24 (Vergleichsversuch):

Der Versuchsaufbau des Beispiels 23 wurde wiederholt, außer daß das Gebläse 7 nicht in Betrieb war. Die Analyse der Gasprobe, welche vom bestrahlten Gasstrom aus dem Auslaß der Bestrahlungskammer entnommen wurde, zeigte, daß der SO₉- und NOx-Gehalt 90ppm und 20ppm betrug.

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strahlungskami während der Durchführung des Verfahrens betrug 130ppm und 80ppm.

Der O- und NOx-Gehalt der bestrahlten Luft in der Bestrahlungskammer

Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde auch noch die Beziehung zwischen den Bestrahlungsbedingungen und der Wirksamkeit der Beseitigung von Verunreinigungen untersucht. Insbesondere wurde der Einfluß der Elektronenstrahlbestrahlung im Hinblick auf die Wirksamkeit bei der Beseitigung von Gasverunreinigungen untersucht, wobei ein Elektronenstrahlbeschleuniger verwendet wurde und ein Abgas, das sich aus der Verbrennung von B-Sorte-Schweröl ergeben hat, verwendet wurde. Das Abgas wurde mit den Elektronenstrahlen aus dem Beschleuniger bestrahlt. Es wurde beobachtet, daß bei der Elektronenstrahlbestrahlung ein charakteristischer und spezifischer "Dosisraten-Effekt" bei der Beseitigung von Verunreinigungen, insbesondere von NOx und SO , wirksam wird. Beim Verfahren zur Eeinigung der Abgase mittels Elektronenstrahlbestrahlung kann die Beseitigung von Schwefeldioxid und Stickoxiden wirkungsvoller durchgeführt werden, wenn hohe Dosisraten bei der Bestrahlung verwendet werden. Der Effekt ist geringer, wenn niedrige Strahlungsdosisraten verwendet werden.

Dieses Ergebnis ist unerwartet, da im allgemeinen, wenn gasförmige Stoffe bestrahlt werden, beispielsweise im Falle, wenn Äthylen mittels Bestrahlung polymerisiert wird, eine hohe Dosis rate gewöhnlich sich weniger wirkungsvoll erweist, als eine geringe Dosisrate, um die Reaktionen zwischen den Radikalen und Ionen zu bewirken. Dies liegt daran, weil ein großer Prozentsatz der Radikalen und Ionen usw., welche bei einer Bestrahlung mit einer hohen Dosis rate erzeugt werden, verloren gehen, bevor diese Radikale und Ionen mit Monomeren reagieren. Demgemäß war man der Ansicht, daß eine niedrige Dosis rate bei der Bestrahlung bevorzugt wird im Falle der Anwendung für irgendeine Gas-* phasenreaktion, bei der eine Strahiungsart verwendet wird.

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Aufgrund der unerwarteten Wirkung, welche sich zeigte, erhält man ein verbessertes Verfahren bei der Beseitigung von Gasverunreinigungen, insbesondere von NOx und SO aus industriellen Abgasen.

Bei der Durchführung des verbesserten Verfahrens wird die Bestrahlung vorteilhafterweise unter Verwendung hochenergetischer Elektronenstrahlen aus Quellen, wie beispielsweise einem Elektronenstrahlbeschleuniger, durchgeführt.

Die Dosisrate, welche zur Anwendung kommen kann, liegt in einem

5 15

Bereich von 10 rad/sec bis 10 rad/sec, bevorzugt in einem Bereich von 10 rad/sec bis 10 rad/sec. Ein am meisten bevorzugter Bereich erstreckt sich von 10 rad/sec bis 10 rad/sec. Die Gesamtdosis, welche zur Erzielung einer ausreichenden Beseitigung der Verunreinl-

6 7

gungen benötigt wird, liegt In einem Bereich von 1 χ 10 rad bis 1 χ 10 rad.

Bei der Durchführung des verbesserten Verfahrens ist die Standzeit de? Abgases in der Reaktionskammer bzw. die Zeit, während der sich das Abgas in der Reaktionskammer befindet, gewöhnlich 1 Sekunde bis 20 Sekunden. Falls nötig, können jedoch auch sehr kurze Standzeiten zur Anwendung kommen, beispielsweise von weniger als 1 Sekunde. Dies wird dadurch ermöglicht, daß hohe Dosis raten bei der Bestrahlung angewendet werden können.

Die folgenden Beispiele sollen zur Erläuterung der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung dienen und sollen den charakteristischen und spezifischen "Dosisraten-Effekt¹¹ darlegen.

Beispiel 25:

10 Nm /hr (Normal-Cubikmeter pro Stunde) von Schweröl-Verbrennungsgas, das 100 ppm SO und 310ppm NOx enthielt, wurde in eine Reaktions-

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kammer eingebracht. Dort wurde das Gas bei 150 C mit Elektronenstrahlen bestrahlt. Die Strahlung wurde aus einem Beschleuniger gewonnen und wies eine Dosisrate von 6,45x10 rad/sec auf. Die Gesamtdosis betrug 0,97 Megarad. Daraufhin wurde das bestrahlte Gas in einen elektrostatischen Ausfällapparat geliefert und dort gesammelt, verfestigt und zusammengeballt. Eine Gasprobe wurde aus dem Strom, der aus dem Auslaß des elektrostatischen Ausfällapparates ausgeströmt ist, entnommen und hinsichtlich des NOx- und SO -Gehaltes gemessen.

Ct

SO und NOx waren in Mengen von 610ppm und fast Oppm enthalten. 2

Das bedeutet, daß das Schwefelabspaltungsverhältnis 39% und das Denitrationsverhältnis fast 100% betrug.

Beispiele 26 bis 28:

Ähnliche Versuche wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 25 durchgeführt, außer daß die Dosisraten 2,15x10 rad/sec, 4,3 χ 10 rad/sec und 8,6 χ 10 rad/sec betrugen. In allen Fällen war die Gesamtdosis der Bestrahlung 0,97 Megarad. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 der beiliegenden Zeichnungen zusammen mit dem Ergebnis, das in Beispiel 25 erhalten wurde, dargestellt.

Beispiele 29 bis 30 (Vergleichsversuche):

Es wurden ähnliche Versuchsbedingungen gewählt und die Versuche unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wie in Beispiel 25, ausgenommen daß Co-60 als Strahlungsquelle verwendet wurde. Die Dosis raten betrugen 200 rad/sec und 270 rad/sec, wobei in beiden Fällen die Gesamtdosis 0,97 Megarad betrug. Die Ergebnisse zeigten, daß das Schwefelabspaltungsverhältnis geringer als 20% in beiden Fällen war. Diese Ergebnisse sind ebenfalls in Fig. 7 zusammen mit den Ergebnissen der anderen Versuche dargestellt.

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Beispiele 31 bis 33:

Unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 25 wurden Versuche durchgeführt, ausgenommen daß die Dosisraten 2,15x10 rad/sec, 6,45x10 rad/sec und 8,6x10 rad/sec betrugen. Die Gesamtdosis der Elektronenstrahlung betrug in allen Fällen 2,5 Megarad. Die Ergebnissesind in Fig. 7 zusammen mit den Ergebnissen der anderen Versuche bzw. Beispiele dargestellt.

Aus den Ergebnissen der Beispiele 25 bis 33 und der Fig. 7, welche In Kurven die gewonnenen Ergebnisse zeigt, ergibt sich, daß eine hohe Dosisrate bedeutend wirksamer ist als eine niedrige Dosisrate bei der Beseitigung von Verunreinigungen, insbesondere von SO und NOx aus

2»

Abgasen mittels Bestrahlung. Aus den Ergebnissen und der Figur ergibt sich desweiteren, daß eine Dosisrate von 10^ rad/sec und eine Gesamtdosis von etwa 1 Megarad zur wirksamen Durchführung des Verfahrens benötigt werden.

In bevorzugter Weise kommt für die Bestrahlung bei der Durchführung des Verfahrens ein Elektronenstrahlbeschleuniger zur Anwendung. Der Grund, weshalb ein Elektronenstrahlbeschleuniger äußerst wichtig ist, ergibt sich aus folgendem.

Wenn radioaktive Isotopen als Strahlungsquellen verwendet werden, beträgt die "absorbierte Dosis rate", welche man erhält, bekanntlich in den meisten Fällen 1 Megarad/hr, d. h. 300 rad/sec oder in dieser Größenordnung. Dies ist der bisherige technische Stand. Es ist schwierig, eine höhere absorbierte Dosisrate zu erhalten-, da Schwierigkeiten bestehen bezüglich der Wärmeerzeugung, die aus der "Selbstabsorption¹¹ resultiert. Hierunter versteht man die Absorption der Strahlung durch das radioaktive Isotop selbst und sein Schmelzen, das hieraus erfolgen kann. Demgemäß ist es fast unmöglich, eine große Menge von industriel-

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len Abgasen mit Strahlen zu behandeln, welche aus radioaktiven Isotopen gewonnen werden, um beispielsweise eine Gesamtdosis von 1 Krad oder höher zu gewinnen und diese Strahlung hauptsächlich zur Schwefelabspaltung und Denitration zu verwenden, "ftfenn Co-60 als Strahlungsquelle verwendet wird, benötigt man eine große Menge von Co-60 und Stunden für die Bestrahlungszeit, um eine ausreichende Behandlung der Abgase bei einer Dosisrate von 1 MegaradAr z\i erzielen. In der Praxis ist es unmöglich, industrielle Abgase, welche gewöhnlich in extrem großen Volumina vorliegen, für einige Stunden in einem Reaktor für eine Strahlungsbehandlung zu halten.

Bei der Durchführung von industriellen Verfahren zur Behandlung von Abgasen mittels Strahlung ist die maximale zulässige Zeit für den Aufenthalte der Gase im Reaktor 20 Sekunden oder in dieser Größenordnung, Wenn eine Gesamtdosis von bevorzugt 2-3 Megarad benötigt wird, um die gewünschte Beseitigung der Verunreinigungen aus den Abgasen zu gewinnen, ist die notwendige Mindestdosis rate 10 rad/sec, wenn man eine maximale Standzeit des Gases von 20 Sekunden hat.

Eine von den Strahlungsquellen, welche eine derart hohe Dosis rate hervorbringen kann, ist gegenwärtig ein Elektronenstrahlbeschleuniger. Einige Hochleistungsbeschleuniger können leicht Dosis raten vongrößen-

7
ordnungsmäßig 10 rad/sec erzeugen. Demgemäß können sie bei der Strahlungsbehandlung von Abgasen vorteilhaft zur Anwendung kommen, da sie in kurzer Zeit und auf wirtschaftliche Welse die notwendige Bestrahlung beim verbesserten Verfahren gemäß der Erfindung ausführen können. Ein anderer Vorteil bei der Verwendung eines Elektronenstrahlbeschleunigers ist darin zu sehen, daß ein Beschleuniger sicherer zu handhaben ist, da die Radioaktivität dann verschwunden Ist, wenn der Schalter ausgeschaltet ist. Weiterhin kann die Energiehöhe

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der ausgesendeten Strahlung während des Gebrauches des Beschleunigers verändert werden. Demgemäß ist es möglich, eine Dosisrate und auch die Gesamtdosis rasch in Abhängigkeit von den Veränderungen bezüglich der Menge der Abgase oder der in ihnen enthaltenen Verunreinigungen zu ändern. Hierdurch ist es möglich, das Verfahren äußerst wirtschaftlich durchzuführen. Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung eines Elektronenstrahlbeschleunigers ergibt, ist der, daß eine relativ leichte Abschirmungsvorrichtung ausreicht, da die mittlere Reichweite (bzw. mittlere Weglänge) der Elektronenstrahlen kurz ist.

Es ergibt sich somit, daß bei der Beseitigung von Verunreinigungen aus industriellen Abgasen mittels Bestrahlung durch die Verwendung eines Elektronenstrahlbeschleunigers diese Beseitigung im industriellen Maßstab durchführbar ist, wobei die notwendige Sicherheit und Wirtschaftlichkeit u.dgl. gegeben sind.

Es ist bekannt auf dem Gebiet der Radiochemie, daß die Strahlungsauwirkung von Elektronenstrahlen sich deutlich von der Strahlungsauswirkung von γ-Strahlen, α-Strahlen o. dgl. unterscheidet. Beispielsweise bei der Polymerisation von bezüglich Äthylen ungesättigten Monomeren oder bei der Vernetzungspolymerisation zur Härtung von Prepolymeren aus ungesättigten Polyesterharzen durch Bestrahlung Ist die Wirkung von 1 megarad γ-Strahlen bei einer Dosisrate von etwa 10 rad/hr immer gleich von 10 Megarad Elektroaenstrahlung bei einer Dosisrate von etwa 10 rad/sec. Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde jedoch gefunden, daß die Wirkung von 1 Megarad oder mehr Elektronenbestrahlung bei einer Dosisrate von etwa 10 rad/sec bedeutend besser ist als die Wirkung von 1 Megarad γ-Strahlen bei einer niedrigen Dosisrate, wie beispielsweise 10 rad/sec. Dieses Ergebnis war zunächst nicht zu erwarten.

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JDesweiteren wurde bei der Erfindung die Beziehung zwischen dem Druck der Abgase und der Wirkung bei der Beseitigung der Verunreinigungen untersucht. Es wurde hierbei die Wirkung des ansteigenden Gasdruckes während des Verfahrens, bei dem die Abgase bestrahlt wurden, untersucht. Es wurde gefunden, daß die Wirkung der Beseitigung von NOx und SO bedeutend gesteigert werden kann, wenn man den Druck der Abgase während der Stufe, in welcher die Gase der Strahlung ausgesetzt sind, erhöht.

Desweiteren wurde gefunden, daß für den Fall der gleichen Gesamtdosis die Wirkung bei der Beseitigung der Verunreinigungen besser ist, je geringer der Verunreinigungsgehalt ist. Hiernach wäre zu erwarten, daß bei einem Anwachsen des Gasdruckes die Wirksamkeit bei der Beseitigung der Verunreinigungen abnimmt, da die Dichte des Gases anwächst aufgrund der Druckerhöhung. In einem dichten Stadium ist jedoch der Gasstrom ähnlich einem Gasstrom, der einen hohen Ver-

unreinigungsgehalt aufweist.

Wie schon erwähnt, wurde jedoch im Gegensatz dazu gefunden, daß ein Anwachsen des Gasdruckes dann, wenn die Gase der Strahlung ausgesetzt sind, bedeutend bessere Resultate erzielen läßt bei der Beseitigung der Verunreinigungen aus den Abgasen. Dieses Ergebnis war unerwartet. Darüber hinaus wurde überraschenderweise gefunden, daß bei gleichem Verunreinigungsgehalt ein höherer Druck gegenüber einem niedrigeren Druck bei der Behandlung der Abgase mit Bestrahlung zur Beseitigung von Verunreinigungen bevorzugt ist.

Die folgenden Beispiele erläutern noch das Charakteristikum des "Druckeffektes" bei der Erfindung. .

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2401315

Beispiel 34:

10 Nm /hr von Schweröl-Verbrennungsgas, welches anfangs 1. OOOppm SO und 300ppm NOx enthielt, wurde in eine Reaktionskammer eingebracht, wo das Gas mit Elektronenstrahlen bestrahlt wurde. Die Dosisrate betrug 2,15 χ 10 rad/sec bei einer Gesamtdosis von 0,8 Megarad ■ bei 2 Atmosphären. Anschließend wurde das bestrahlte Gas in einen elektrostatischen Ausfällapparat gebracht, wo die kongiomerierten Verunreinigungen gesammelt wurden. Von dem Gas, welches aus dem Auslaß strömte, wurde eine Gasprobe entnommen und eine Analyse durchgeführt. Es zeigte sich, daß der SO -Gehalt 420 ppm und der NOx-Gehalt 57 ppm betrugen. Das Schwefelabspaltungs verhältnis betrug somit 58% und das Denitrationsverhältnis betrug 81%. Das bedeutet, daß 58% des SO und 81% des NOx aus dem ursprünglichen Gasstrom beseitigt wurden.

Beispiel 35:

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, ausgenommen daß das Schweröl-Verbrennungsgas 500 ppm SO und 145 ppm NOx enthielt und es wurd< zur Reinigung behandelt. Nach der Reinigungsbehandlung war der SO - und NOx-Gehalt 160 ppm bzw. 20 ppm. Demgemäß betrug das Schwefelabspaltungs verhältnis 68% und das Denitrationsverhältnis 86%.

Beispiel 36:

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, ausgenommen daß das Schweröl-Verbrennungsgaß 1520 ppm SO und 590 ppm NOx enthielt. Nach der Behandlung betrug der SO - und NOx-Gehalt 745 ppm bzw. 148 ppm.

JL

Demgemäß betrug das Schwefelabspaltungs verhältnis 51% und das Denitrationsverhältnis 75%.

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Beispiel 37 (Vergleichsbeispiel):

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, ausgenommen daß die Bestrahlung bei 1 Atmosphäre (atmosphärischer Druck) durchgeführt wurde. Der SO -Gehalt wurde von 990 ppm auf 560 ppm (Schwefelabspaltungsverhältnis 43%) und der NOx-Gehalt von 300 ppm auf 93 ppm (Denitrationsverhältnis 69%) erniedrigt.

Beispiel 38 (Vergleichsbeispiel):

Das Beispiel 35 wurde wiederholt, ausgenommen daß die Bestrahlung bei 1 Atmosphäre (atmosphärischer Druck) durchgeführt wurde. Der SO -Gehalt wurde von 490 ppm auf 210 ppm (Schwefelabspaltungsverhältnis 57%) und der NOx-Gehalt wurde von 150 ppm auf 40 ppm (Denltrationsverhältnis 73%) erniedrigt.

Beispiel 39 (Vergleichsbeispiel):

Das Beispiel 36 wurde wiederholt, ausgenommen daß die Bestrahlung bei 1 Atmosphäre anstelle von 2 Atmosphären im Beispiel 36 durchgeführt wurde. Der SO -Gehalt wurde von 1500 ppm auf 960 ppm (Schwefelabspaltungsverhältnis 36%) und der NOx-Gehalt von 600 ppm auf 220 ppm (Denitrationsverhältnis 63%) erniedrigt. Die Ergebnisse der Beispiele 34 bis 39 sind in Fig. 8 dargestellt.

Desweiteren wurde im Zusammenhang mit der Erfindung untersucht, wie insbesondere Stickoxide noch wirkungsvoller beseitigt werden können.

Wie schon erwähnt, sind in Abgasen, welche bei der Verbrennung von

Stickoxide
Schweröl und ähnlichen entstehen,/enthalten. Desweiteren werden große Mengen von Stickoxiden erzeugt, wenn Metalle gelöst werden oder eine Oberflächenbehandlung von Metallen mittels Salpetersäure durchgeführt wird oder wenn chemische Synthesen unter Verwendung von Salpetersäure durchgeführt werden.

6429

409837/068B

2 A O ί 3 Ί 6

Die so entstandenen Stickoxide bilden einen wesentlichen Teil der Luftverschmutzung und es ist ein wirkungsvolles Verfahren zur Beseitigung dieser Stickoxide sehr erwünscht. Bis jetzt konnte jedoch noch kein zufriedenstellendes Verfahren gezeigt werden, das auch in der Praxis vorteilhaft zur Anwendung kommen konnte.

Demgemäß wurde bei der Erfindung speziell ein Augenmerk darauf gerichtet, ein Verfahren zur Beseitigung von Stickoxiden aus Abgasen mittels Bestrahlung zu zeigen, das wirkungsvoll ist.

Es wurde gefunden, daß durch Behandlung der Abgase mit Strahlen und anschließendem Waschen der bestrahlten Gase mit Wasser oder einer alkalischen Lösung Stickoxide aus den Abgasen sehr wirkungsvoll beseitigt werden können. Mit der Bezeichnung "Abgase" sollen hier verschiedene Verbrennungsgase oder Gase, welche bei der Lösung verschiedener Metalle in Salpetersäure oder Gase, welche aus der Oberflächenbehandlung von Metallen mit Salpetersäure oder Gase, welche aus verschiedenen chemischen Synthesen bei der Verwendung von Salpetersäure u. dgl. entstehen, verstanden werden.

Bei Durchführung dieses Verfahrens Ist ein wichtiges Erfordernis dies, daß wenigstens 1 Vol. % Sauerstoff in den zu behandelnden Abgasen vorhanden ist. Wenn das zu behandelnde Gas fast keinen oder weniger als 1 Vol. % Sauerstoff enthält, muß der Sauerstoffgehalt durch Zugabe von Sauerstoff aus einer äußeren Quelle erhöht werden. Die Erhöhung des Sauerstoffgehaltes des Gases erfolgt hierbei bis zu 1 Vol. % oder mehr.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen das Charakteristische des "Wascheffektes" der Erfindung.

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Beispiel 40:

Ein Abgas, das 1000 ppm Stickoxide enthielt, wurde durch die Reaktionskammer, welche eine Leistungsfähigkeit von 12, 5 1 aufwies, hindurchgeleitet. Das Gas wurde bei einer Temperatur von 25 C gehalten und wies eine Fließgeschwindigkeit von 2 1 pro Sekunde auf. In der Reaktionskammer wurde das Gas mit Elektronenstrahlen aus einem Cockcroft-Walton-Elektroneribeschleuniger bestrahlt. Die Bestrahlungsdosisrate betrug 8 χ Io rad/sec und die Gesamtdosis betrug 2 megarad. Nach der Bestrahlung wurde das behandelte Gas sprudelnd durch eine l%ige wässrige Lösung von Natriumhydroxid zum Waschen hindurchgeleitet. Nach der Waschbehandlung wurde das Gas einer Analyse unterzogen. Diese ergab, daß der Stickoxidgehalt bis auf 570 ppm verringert wurde.

Beispiel 41:

Das Beispiel 40 wurde wiederholt, ausgenommen daß anstelle von Natriumhydroxid wie in Beispiel 40 Wasser verwendet wurde. Der Stickoxidgehalt wurde von anfänglichen 1000 ppm auf 850 ppm verringert.

Beispiel 42: "

Das Beispiel 40 wurde wiederholt, ausgenommen daß eine 3%ige wässrige Lösung von Natriumhydroxid anstelle einer l%igen wässrigen Lösung wie in Beispiel 40 verwendet wurde. Der Stickoxidgehalt wurde auf 620 ppm verringert.

Beispiel 43:

Ein Teil eines Abgases, das 600 ppm Stickoxid enthielt, wurde in ein Reagenzglas gebracht, das ein Volumen von 500 ecm aufwies und das abgedichtet wurde. Dann wurde das Gas mit γ-Strahlen aus einer

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Co-60-Quelle bestrahlt. Die Dosisrate betrug 5x10 rad/hr, wobei die, Bestrahlung drei Stunden dauerte. Dann wurden die 500 ecm des bestrahlten Gases in eine Spritze eingebracht, welche 20 ecm von l%iger wässriger Lösung von Natriumhydroxid enthielt. Das Gas wurde dann durch Schütteln der Spritze gewaschen. Danach wurde das gewaschene Gas im Hinblick auf Stickoxide analysiert. Der Stickoxidgehalt betrug 380 ppm.

Beispiel 44 (Vergleichsbeispiel):

Ein Abgasstrom, der 2000 ppm Stickoxide enthielt, wurde durch einen Reaktionsraum geleitet, der ein Volumen von 12,5 1 aufwies. Der Gasstrom wurde bei einer Temperatur von 25 C gehalten. Die Fließgeschwindigkeit betrug 1,5 1 pro Sekunde. Das Gas wurde im Reaktionsraum mit Elektronenstrahlen aus einem abgestimmten Elektronenstrahlbeschleuniger bestraht. Die Dosisrate betrug 5 χ 10 rad/sec und die Gesamtdosis betrug 2, 0 Megarad. Das bestrahlte Gas wurde, ohne daß es mit Wasser oder einer alkalischen Lösung gewaschen wurde, analysiert, und zwar im Hinblick auf Stickoxide. Der Stickoxidgehalt betrug 2100 ppm.

Desweiteren wurde eine Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Beseitigung von Stickoxiden mittels Bestrahlung untersucht. Bei diesem Verfahren wurde die Bestrahlung in Anwesenheit von Wasser durchgeführt und das "Waschen nach der Bestrahlung" wurde weggelassen.

Insbesondere wurde dieses alternative Verfahren so durchgeführt, daß die Abgase, welche Stickoxide enthielten, mit einer ionisierenden Strahlung oder ultraviolettem Licht in Anwesenheit von Wasser bestrahlt wurden. Hierbei wurden die gasförmigen Stickoxide in nebeiförmige bzw. staubförmige Produkte umgewandelt. In einer darauffolgenden Ver-

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fahrensstufe wurden die Reaktionsprodukte mittels einer Sammlereinrichtung gesammelt. Hierzu kann man beispielsweise elektrostatische Ausfällapparate, Staubabscheider, Filter u.dgl. verwenden.

Dieses Verfahren kann man bei Abgasen verwenden, welche wenigstens Stickoxide, die im vorstehenden schon genannt worden sind, enthalten. Bei der Durchführung des Verfahrens ist ein geringer Gehalt an Sauerstoff erwünscht. Der bevorzugte Bereich des Sauerstoffgehaltes, der erwünscht ist, beträgt 1 - 10 Vol..%,

Bei der Durchführung des Verfahrens enthält das zu behandelnde Abgas bevorzugt Feuchtigkeit in einer solchen Menge, welche äquivalent zu der der Stickoxide ist oder mehr. Wenn demgemäß der Feuchtigkeitsgehalt des Abgases geringer ist als die Menge, welche äquivalent ist zu der Menge der Stickoxide, wird von einer äußeren Quelle, bevor das Gas bestrahlt wird, zusätzliche Feuchtigkeit hinzugegeben. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt mehr als das Äquivalent zur Stickoxidmenge ist, kann das Gas, so wie es ist, bestrahlt werden. Jedoch kann in solchen Fällen zusätzliches Wasser zum Abgas am Reaktionseinlaß oder im Reaktionsraum hinzugegeben werden, indem das Wasser zerstäubt wird. Hierdurch kann man den Wirkungsgrad bei der Beseitigung der Verunreinigungen verbessern.

Die anwendbare Bestrahlungsdosis rate hängt vom NOx-Gehalt des Abgases, dem Feuchtigkeitsgehalt u.dgl. ab. Geeignet erweist sich eine Dosisrate

5 7

im Bereich von 10 rad/sec bis 10 rad/sec. jedoch kann auch eine Dosisrate außerhalb dieses Bereiches zur wirkungsvollen Beseitigung von NOx anwendbar sein.

Die Gastemperatur während der Bestrahlung beträgt bevorzugt 100 C oder mehr. Jedoch können auch tiefere Temperaturen, beispielsweise 20-30 C, anwendbar sein.

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24 0 U-16

Indem man die Gastemperatur in der Sammiereinrichtung niedriger hält als in der Bestrahlungskammer, kann man ein wirkungsvolles Sammeln des erzeugten Nebels erzielen.

Als Sammlereinrichtungen erweisen sich als geeignet elektrostatische Ausfällapparate, Staubabscheider, Filter u.dgl.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des im vorstehenden beschriebenen Verfahrens.

Beispiel 45:

Ein Abgasstrom, der 1000 ppm Stickoxide enthielt, wurde durch den Reaktionsraum hindurchgeleitet. Dieser besaß ein Volumen von 12,5 I und die Temperatur betrug 100 C. Die Fließgeschwindigkeit war 5 I pro Sekunde, lccm/sec Wasser wurde in den Reaktionsraum nach Zerstäubung eingeblasen. Das Gas im Reaktionsraum wurde mit Elektronenstrahlen aus einem Cockcroft-Walton-Elektronenstrahlbeschleuniger bestrahlt. Die Dosisrate betrug ^V8 χ 10 rad/sec. Nachdem das bestrahlte Gas durch den Reaktionsraum hindurchgelangt ist, wurde es zur Bestimmung des Stickoxid-Gehaltes analysiert. Dieser Gehalt betrug 650 ppm.

Beispiel 46:

Ein Abgasstrom, der 420 ppm Stickoxide und 10. 000 ppm Wasser enthielt, wurde durch einen Reaktionsraum, der ein Fassungsvolumen von 12,5 I aufwies, hindurchgeleitet. Der Gasstrom wurde auf einer Temperatur von 100 C gehalten und besaß eine Fließgeschwindigkeit von 2 1 pro Sekunde. Das Gas wurde mit Elektronenstrahlen aus einem Cockcroft-Walton-Elektronenbeschleuniger bestrahlt. Die Dosisrate betrug 8 χ 10 rad/sec. Das bestrahlte Gas wurde in einen Cottrell-Staubsammler geleitet und das Gas wurde dann analysiert. Der Stickoxid-Gehalt betrug 300 ppm.

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Beispiel 47:

Ein Abgas, das 2. 500 ppm Stickoxide enthielt, wurde in ein druckfestes Reagenzglas mit einem Fassungsvermögen von 200 ecm zusammen mit

0, 5 ecm Wasser eingebracht und das Reagenzglas wurde abgedichtet. Die Temperatur im Reagenzglas wurde auf 100 C gehalten und das darin befindliche Gas wurde mit γ-Strahlen aus einer Co-60-Quelle bestrahlt. Die Bestrahlungsdosis rate betrug 5 χ 10 rad/hr bei 3 Stunden. Nach der Bestrahlung wurde die Temperatur im Reagenzglas rasch auf 20 C erniedrigt. Dann wurde der erzeugte Nebel aus dem Gas entfernt, indem er durch ein Glasfilter geleitet wurde. Das erhaltene Gas würde dann analysiert und es stellte sich heraus, daß der Stickoxidgehalt

1. 800 ppm betrug.

Beispiel 48 (Vergleichsbeispiel):

Das Beispiel 45 wurde wiederholt, außer daß keine Bestrahlung vorgenommen wurde. Es stellte sich keine Verringerung des Stickoxidgehaltes ein.

Beispiel 49 (Vergleichsbeispiel):

Ein Stickoxidgas wurde mit trockener Luft gemischt, so daß eine Mischung entstand, die 500 ppm Stickoxid enthielt. Das gemischte Gas wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 46 behandelt. Es wurde beobachtet, daß kein Nebel nach der Bestrahlung entstand. Die Analyse des Gases ergab, daß sich der Stickoxidgehalt ein wenig erhöht hatte, und zwar auf 520 ppm.

Es wurde im Zusammenhang mit der Erfindung noch eine weitere Verbesserung des Verfahrens zur Beseitigung von NOx und SO aus Abgase durch eine Strahlungsbehandlung untersucht. Hierbei wurde in Betracht

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gezogen, daß bei der Elektronenstrahlbehandlung der Abgase ein verhältnismäßig großer Aufwand getrieben werden muß, so daß dieses Verfahren verhältnismäßig teuer ist. Hieraus resultiert auch, daß es schwierig sein kann, das Verfahren in industriellem Maßstab durchzuführen.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen wurde ein äußerst wirtschaftliches Verfahren entwickelt, das in zwei Schritten durchgeführt wird. Zuvor muß noch vorausgeschickt werden, daß viele wirkungsvolle und praktisch durchführbare Verfahren bestehen, welche auch wirtschaftlich durchgeführt werden können, welche sich auf die Beseitigung von SO aus Abgasen beziehen. Derartige Verfahren enthalten beispielsweise einen Gaswaschturm, wie beispielsweise einen Venturi-Gaswascher o. dgl. Im Gegensatz dazu ist die Strahlungsbehandlung zur Beseitigung von NOx aus Abgasen am meisten wirksam und es gibt kein anderes Verfahren, mit welchem NOx fast vollständig aus Abgasen beseitigt werden kann. Wenn die Beseitigung von NOx im Vergleich zur Beseitigung von SO ziemlich rasch durchgeführt werden kann, ist es von Vorteil, das Verfahren in zwei Stufen zu unterteilen, wodurch es wirtschaftlich wird.

In diesem Zusammenhang wurden von den Erfindern viele Versuche durchgeführt und die Ergebnisse studiert.

Die beiliegende Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Standzeit des Gases in der Reaktionskammer (d.h. die Bestrahlungszeit) und das Schwefelabspaltungs- bzw. Denit rations verhältnis. Die Fig. 9 zeigt deutlich, daß ein großer Unterschied zwischen der Zeit besteht, welche zur Beseitigung von NOx benötigt wird und der Zeit, welche zur Beseitigung von sowohl NOx und SO benötigt wird. Demgemäß, wenn

Lt

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mittels Elektronenbestrahlung nur NOx beseitigt werden soll, ist eine geringe Dosis wirkungsvoll. Gemäß Fig. 9 wird NOx innerhalb von etwa 2 Sekunden beseitigt, während auch nach einer Bestrahlung von 10 Sekunden ein wesentlicher Bestandteil des SO im Abgas zurückbleibt. Das bedeutet,

Ct

daß die vollständige Beseitigung von sowohl NOx und SO eine Zeit be-

Ci

nötigt, welche wenigstens fünfmal so lang ist als die alleinige Beseitigung von NOx. Hieraus ergibt sich, daß ein größerer Betrag der Elektronenstrahldosis zur Umwandlung des gasförmigen SO in Nebel verbraucht

Ci

wird für die vollständige Beseitigung von NOx und SO aus den Abgasen

Ci

verwendet wird. Wenn man bedenkt, daß verschiedene Verfahren zur Schwefelabspaltung entwickelt worden sind und „diese Verfahren in industriellem Stil zur Anwendung gebracht werden können, ist die Elektronenstrahlbehandlung nicht immer die beste Methode zur Beseitigung von

SO aus Abgasen, obgleich diese Bestrahlungsart die beste Methode zur 2

Beseitigung von NOx ist. Hier setzt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung an, welche darin besteht, daß die Abgase in zwei Verfahrensstufen behandelt werden. Die erste Verfahrensstufe besteht darin, daß die Abgase mit einer minimalen Dosis von Elektronen bestrahlt werden, so daß NOx fast vollständig beseitigt wird. Dann wird die Schwefelabspaltung der bestrahlten Gase mittels bekannter Verfahrens schritte zur Schwefelabspaltung durchgeführt. Diese Verfahrensschritte werden beispielsweise unter Verwendung eines Gaswaschturmes durchgeführt. Das vorgeschlagene Verfahren ist äußerst wirksam und wirtschaftlich. In diesem Zusammenhang wurden auch noch viele Untersuchungen durchgeführt.

Bei diesen Untersuchungen wurde gefunden, daß eine Beziehung besteht, welche durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird. Diese Beziehung besteht zwischen der Menge des durch Strahlung beseitigten NOx (y ppm) und der Gesamtdosis, mit der das Abgas bestrahlt worden ist (x Megarad).

y = 160 χ (1)

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31

ieh

- 44 -

Es hat sich in vielen Versuchen herausgestellt, daß die obige fast exakt auf den Bereich von bestimmten Dosis ratewerten angewendet werden kann. D.h. wenn die Dosisrate innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, ist die Menge des aus dem Abgas beseitigten NOx unabhängig von der Dosisrate und verändert sich proportional zur Gesamtdosis, mit der das Gas bestrahlt wird. Die obige Gleichung (1) ergibt sich durch Aufzeichnung der Beziehung zwischen der Gesamtdosis (Mrad) und der aus dem Abgas beseitigten Menge (ppm) der NOx, wie das in Fig. 10 dargestellt ist.

Aus obiger Gleichung ergibt sich, daß bei einem NOx-Gehalt im Abgas von 70 ppm die Gesamtdosis des Elektronenstrahles, die erwünscht ist, um NOx fast vollständig zu beseitigen, 0,44 Mrad beträgt. Wenn der NOx-Gehalt 300 ppm beträgt, so berechnet sich die Gesamtdosis auf 1,88 Mrad und für einen NOx-Gehalt von 500 ppm berechnet sich die Gesamtdosis auf 3,1 Mrad.

Wenn demgemäß der NOx-Gehalt y ppm ist, benötigt man eine Gesamtdosis (x Mrad) zur Beseitigung von NOx aus dem Abgas, wie es in der folgenden Gleichung wiedergegeben ist.

f (Mrad) (2)

Weitere Einzelheiten des zweistufigen Verfahrens, das eine Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist, werden im folgenden wiedergegeben.

Die beiliegende Fig. 11 zeigt ein Flußbild einer bevorzugten Ausführungsform der zweistufigen Behandlung von Abgasen. In Fig. 11 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Quelle der Abgase bezeichnet, von der die Abgase ausgehen. Sie gelangen über eine Zuleitung in eine Reaktionskammer 2. In der Reaktionskammer werden die Abgase mit Elektronenstrahlen be-

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ORIGINAL WSPECTED

strahlt. Diese Elektronenstrahlen kommen von einem Elektronenstrahlgenerator 3, der nahe der Reaktionskammer angeordnet ist. Durch diese Bestrahlung werden gasförmige NOx, welche im Gas vorhanden sind, in Nebel oder feste Partikel zusammen mit einem Teil des SO , der im

ti

Gas vorhanden ist, umgewandelt. Die bestrahlten Gase mit dem Nebel und den festen Partikeln, welche auf diese Weise hergestellt worden sind, werden dann in eine Sammlereinrichtung 4 gebracht. Dort wird der Nebel und die festen Partikel aus den Gasen beseitigt. Die Gase enthalten noch einen großen Anteil an SO , wobei jedoch fast kein NOx mehr zur Schwefelabspaltungseinrichtung 5 geliefert wird. In dieser Einrichtung wird das restliche SO im wesentlichen beseitigt. Dann

wird das gereinigte Abgas an die Atmosphäre mittels eines Gebläses 6 durch einen Kamin 7 freigegeben.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist die Elektronenstrahldosisrate auf den minimalen Wert, der zur vollständigen Beseitigung von NOk benötigt wird, beschränkt. Dies beruht auf den Werten, welche, aus der obigen Gleichung (2) errechnet werden können.

Bei der Durchführung dieses zweistufigen Verfahrens wird die Temperatur in der Sammlereinrichtung niedriger gehalten als der Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte der Verunreinigungen. Die Temperatur befindet sich in einem Temperaturbereich von 150 - 200 C oder darunter. Dies ist von Vorteil, da die Korrosion der Instrumente durch NOx, welche sich aus der Zersetzung der Reaktionsprodukte srgeben kann oder welche aufgrund von gasförmigen NOx-Resten entstehen kann, möglichst vermieden wird. Nebel- und Staubsammler, welche bei der Durchführung des Verfahrens verwendet werden können, sind beispielsweise elektrostatische Ausfällapparate, Sackfilter aus einem bestimmten Material u. dgl. Als Schwefelabspaltungsvorrichtungen können Waschtürme u. dgl., welche auch schon bekannt sind, bei der Durchführung des Verfahrens zur Anwendung kommen.

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'^r ORIGINAL INSPECTED

Wie vorstehend schon erwähnt, hat das zweistufige Verfahren eine große Bedeutung vom industriellen Standpunkt aus, der darin besteht, daß bei diesem Verfahren eine vollständige Beseitigung von NOx und SO sehr ■ wirkungsvoll und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Weiterhin wurden bei der Erfindung Überlegungen in Richtung auf die Verwendung der Bestrahlungsenergie durchgeführt und untersucht, welche Energie zu den besten Ergebnissen führt.

Falls gasförmiges Material der Bestrahlung eines Korpuskuiarstrahlbeschleunigers, wie beispielsweise eines Elektronenstrahlbeschleunigers, ausgesetzt wird, wird die Bestrahlungsbehandlung in einer Reaktionskammer durchgeführt, die ein Fenster aufweist. Dieses Fenster besteht aus einem dünnen Blech aus einem Metall, wie beispielsweise Titan, rostfreiem Stahl, Aluminium u.dgl. Gasförmiges Material wird durch dieses Fenster bestrahlt. Je dünner das Fensterblech ist, umso besser sind die Bedingungen, da der

bei

Verlust von Strahlungsenergie, welche / Absorption durch das Fensterblech hervorgerufen wird, mit der Dicke des Fensterbleches wächst. Eine Dicke von wenigstens 20 μ - 30 μ ist für das Fensterblech erforderlich. Dies ergibt sich auch im Hinblick auf mechanische Widerstandsfähigkeit und Wärmebeständigkeit u.dgl. Falls das Fensterblech eine Dicke im obengenannten Bereich aufweist, ist die Absorption der Elektronenstrahlenergie durch das Fensterblech wesentlich. Wenn beispielsweise Elektronenstrahlen mit einer Energie von 500 KeV und 100 mA (500 KW) verwendet werden und durch ein Fensterblech aus Titan mit einer Dicke von. 30 μ hindurchgestrahlt werden, ergibt sich eine Energie-Absorption von 8,5 KW. Dies entspricht 17% der Gesamtenergie. Dieser Energie verlust durch Absorption wird in Wärme umgewandelt und bei größeren Vorrichtungen wird daher eine Kühlvorrichtung benötigt. Dies ist jedoch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus sehr nachteilig.

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Wie schon erwähnt, werden bei der Erfindung Schwefeldioxid und Stickoxide aus Abgasen durch Behandlung der Gase mit Strahlung beseitigt. Die Strahlungsarten, welche verwendet werden können, umfassen Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen, α-Strahlen, ß-Strahlen, γ-Strahlen und ultraviolettes Licht. Als Quellen hierfür eignen sich beispielsweise Strahlungsgeneratoren, Corpuskular-Strahlbeschleuniger, Radioisotope u. dgl. Bezüglich der gewünschten Absorptionsdosis sind einige Megarad der Gesamtdosis erwünscht, wenn die verwendete Dos is rate ein Mrad/sec beträgt. Bekanntlich ist das Schwefelabspaltungs- und Denitrationsverhältnis umso besser, je höher die verwendete Dosisrate ist. Wenn jedoch eine Strahlung mit kurzer Reichweite verwendet wird, wie beispielsweise ein Elektronenstrahl, wird ein wesentlicher Teil der Strahlungsenergie, beispielsweise 10 - 20%, in Wärme und in Verlust umgewandelt. Demgemäß benötigt man für das Fensterblech eine Kühlvorrichtung mit großer Abmessung. Demgemäß waren die Bemühungen der Erfinder darauf gerichtet, ein Verfahren zu zeigen, bei dem die Strahlungsenergie so eingesetzt wird, daß beste Ergebnisse erzielt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung noch näher erläutert werden.

In Fig. 12 gelangt das Abgas, welches Schwefeldioxid und Stickoxide enthält, durch eine Zuleitung 1 in ei&e Reaktionskammer 2, wo das Gas mit Elektronenstrahlen aus einem Elektronenstrahlbeschleuniger 5 bestrahlt wird. Hierbei werden das gasförmige Schwefeldioxid und die Stickoxide in Nebel und feste Partikel umgewandelt. Der Teil, der mit dem Bezugszeichen 4 der Fig. 12 bezeichnet ist, ist ein Fenster des Beschleunigers 5. Das bestrahlte Abgas verläßt die Reaktionskammer 2 und wird über eine Leitung 6 an einen Nebel- und Staubsammler 10

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geliefert. Dort werden der Nebel und die festen Partikel aus dem Gas entfernt. Dann wird das gereinigte Gas mittels eines Gebläses 11 an die Atmosphäre freigegeben.

Die Fig. 13, 14 und 15 zeigen einen Elektronenstrahlbeschleuniger und eine Reaktionskammer. Wenn bei der Durchführung der Strahlungsbehandlung des Abgases ein Fensterblech 3 am Reaktor 2 vorgesehen ist, wie das in Fig. 14 dargestellt ist, ergibt sich die Schwierigkeit des Strahlungsenergieverlustes und die Notwendigkeit einer Kühlvorrichtung, wie es im vorstehenden schon beschrieben worden ist. Wenn lediglich Schwierigkeiten hinsichtlich des Strahlungsenergie Verlustes auftreten, kann man die Reaktionskammer 2 und den Beschleuniger 5, wie das in Fig. 13 dargestellt ist, vereinigen. Hierdurch kommt das Fenster 3 an der Reaktio ns kammer 2 in Fortfall. Es verbleibt jedoch das Fensterblech 4 am Beschleuniger 5. Die Trennung des Raumes in den Beschleunigerteil und in den Reaktionskammerteil kann nur durch das Fensterblech 4 durchgeführt werden. Dieser Aufbau ist jedoch ungewöhnlich, insbesondere im Hinblick auf das Auswechseln des Fensterbleches 4 für den Fall, daß es abgenützt o. dgl. ist. Wenn darüber hinaus das Fensterblech 4 gebrochen ist, besteht die Gefahr, daß die Abgase in der Reaktionskammer 2 unmittelbar in den Beschleuniger 5 eindringen. Hierdurch wird der Betrieb des Beschleunigers häufig unmöglich gemacht. Auch ergibt sich hieraus die Korrosion der inneren Teile des Beschleunigers.

Die verbesserte Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält nun keinen ergänzten bzw. integrierten Aufbau, sondern enthält einen zusätzlichen Teil, wie das in Fig. 15 dargestellt ist. Hierbei wird lediglich für die Reaktionskammer 2 kein Fensterblech 3 verwendet. Lediglich die Fensteröffnung ist zu dem entsprechenden Teil belassen, durch welchen die Strahlung auf das Abgas in der Reaktio ns kammer gerichtet ist.

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Bei diesem Aufbau wird der Strahlungsenergieverlust aufgrund der Absorption durch das Fenstermetallblech der Reaktionskammer beseitigt. Auch wird eine Kühlvorrichtung für das Fenster unnötig. Da das Gebläse 11, welches an der letzten Position beim Verfahren vorgesehen ist, Gase vom Fenster der Reaktionskammer ansaugt, ergibt sich keine Gefahr, daß Abgase nach oben aus der Reaktio ns kammer zum Beschleuniger geblasen werden, selbst wenn das Fensterblech des Beschleunigers während des Betriebes gebrochen ist.

Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem Weglassen des Fensterbleches vom Fenster 3 der Reaktionskammer ergibt, besteht darin, daß verseuchte Luft innerhalb der Bestrahlungskammer 9, welche einen wesentlichen Anteil von NOx und O enthält, fortlaufend aus der Bestrahlungskammer durch Saugwirkung in die Reaktionskammer befördert wird. Hierdurch wird ein geeignetes Mittel zum Außergebrauchsetzen der verseuchten Luft vorgesehen, ohne daß die verseuchte Luft direkt an die Atmosphäre freigegeben wird. Darüber hinaus wird durch die Hinzufügoiig

von NOx und O zum Abgas die Reaktionsgeschwindigkeit für SO be-3 2

schleunigt, wie schon im vorstehenden erwähnt worden ist. Ein weiterer Vorteil besteht noch darin, daß die Einrichtungen innerhalb der Bestrahlungskammer, beispielsweise der Beschleuniger, vor Korrosion, welche aus dem raschen Liefern von verseuchter Luft ergeben kann, geschützt werden.

Wichtig ist ein Frischlufteinlaß 8, wie er in Fig. 12 dargestellt ist. Dieser weist wenigstens zwei Biegungen auf sowie Mittel zur Steuerung der Menge der Frischluftzufuhr zum Bestrahlungsraum. Dieser Einlaß ist ein Teil der Abschirmwand 7. Dadurch, daß wenigstens zwei Biegungen bzw. Knicke im Einlaß vorgesehen sind, wird der Austritt von Strahlung auf ein Minimum reduziert. Dadurch, daß Steuereinrichtungen für die Frisehluft-

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ORIGINAL INSPECTED

2AOI 316 ~⁵⁰~

zufuhr vorgesehen 3ind, wird vermieden, daß eine allzu große Menge Luft von der Fensteröffnung 3 weggesaugt wird. Dies würde zu einer unnötig hohen Verdünnung der Abgase mit Frischluft führen. Hieraus wird auch ersichtlich, daß nur unter diesen Umständen das Fensterbleoh aus dem Fenster 3 weggelassen werden kann." Weiterhin kann die Luftmenge, die von der Fensteröffnung 3 gesaugt wird, verändert werden, indem im Raum zwischen dem Beschleuniger 5 und der Reaktionskammer ein Lüftungsschieber vorgesehen ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Lüftungsschiebers ist in Fig. 16 (A, B) dargestellt. Der Lüftungsschieber steuert in vorteilhafter Weise die Luftmenge, welche in die Reaktionskammer eingebracht wird, und zwar in Abhängigkeit von der Menge des Abgases des Verunreinigungsgehaltes u.dgl. Falls notwendig, kann der Raum zwischen der Reaktionskammer und dem Beschleuniger vollständig geschlossen werden durch Schließen des Lüftungsschiebers. Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele des Lüftungsschiebers sind in den Fig, 17 und 18 dargestellt. Die Fig. 17 zeigt einen Lüftungsschieber, der einen Rahmen aufweist, der aus Metallplatten besteht, die verschiedene Öffnungen aufweisen. Bei diesem Lüftungsschieber wird die Luftmenge, welche eingebracht wird, durch Änderung der Anzahl nnH der Größe der Öffnungen gesteuert. Die Fig. 18 zeigt einen Lüftungsschieber, der Schlitze aufweist. Die Fig. 19 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Schlitzteiles im Lüftungsschieber der Fig. 18 in vergrößertem Maßstab. Wenn der Schlitz eine in der Fig. 19 dargestellte Form aufweist, ist der Widerstand verhältnismäßig gering, wenn Luft nach innen gesaugt wird. Der Widerstand ist jedoch groß, wenn Abgas aus dem Inneren geblasen wird. Demgemäß kann der Austritt von Abgas im Falle eines Aussetzens oder bei einer Unterbrechung des Betriebes auf ein Minimum reduziert werden.

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Obgleich zur Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele dargestellt sind, bei denen der Elektronenstrahlbeschleuniger über der Reaktionskammer angeordnet ist, ist es nicht in allen Fällen notwendig, den Beschleuniger über der Reaktionskammer anzuordnen. Der Beschleuniger kann natürlich auch an jedem anderen geeigneten Platz in der Nähe der Reaktionskammer angeordnet werden.

Desweiteren wurden im Zusammenhang mit der Erfindung Verbesserungen an der Reaktionskammer, welche zur Durchführung der Strahlungsbehandlung der Abgase verwendet wird, erzielt. Insbesondere wird gemäß der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung vorgeschlagen, mit der radiochemische Reaktionen durch Bestrahlung von Gasen mit Elektronenstrahlen in vorteilhafter Welse durchgeführt werden können.

Die Entwicklung der Anwendung von Radiochemie bei Gasphasenreaktionen erstreckt sich auf einem breiten Betätigungsfeld. Es gibt die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiteri, beispielsweise bei der Polymerisation von Äthylen, Propylen, Tetrafluoräthylen u.dgl. oder beim Cracken vorPetroleum usw. Man verwendet hierbei Strahlungsquellen, wie beispielsweise Isotope wie Kobalt-60, Cesium-137, Krypton-85 usw. und außerdem Kernreaktoren, Teilchenstrahlbeschleuniger u. dgl. Die Gestalt der Reaktionskammern für radiochemische Reaktionen hängt von der Qualität der Strahlungsarten, welche speziell benutzt wird, von dem spezifischen Material, das bestrahlt werden soll,u.dgl. ab. Unter den verschiedenen Strahlungsarten, welche für diese Reaktionen verwendet werden können, ist es bekannt, daß bei Verwendung von Elektronenstrahlen, von deren ausgesendeter Energie nur schwierig Gebrauch gemacht werden kann, so daß diese nur mit Schwierigkeiten bei Gasphasenreaktionen zum Einsatz gebracht werden können, da die Reichweite der Elektronenstrahlen kurz ist. Außerdem werden Elektronenstrahlen leicht gestreut, so daß

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es für Gase schwierig ist, deren ausgesendete Energie wirkungsvoll und gleichmäßig zu absorbieren.

Demgemäß soll bei einer Ausgestaltung der Erfindung eine Reaktionskammer vorgesehen werden, mit der unter Bestrahlung mit Elektronenstrahlen Gasphasenreaktionen vorteilhaft durchgeführt werden können. Unter "Elektronenstrahlen" werden beispielsweise Elektronenstrahlen verstanden, die von Quellen wie einem Cockcroft-Walton-Beschleuniger, Van de Graaf-Beschleuniger, isolierte Kerntransformator-Beschleuniger, Linearbeschleuniger u.dgl. erzeugt werden. Bei Verwendui^j der verbesserten Reaktionskammer ist zu erwarten, daß der beste Gebrauch von der Strahlungsenergie, welche von diesen Quellen ausgesendet wird, gemacht wird.

Die verbesserte Reaktionskammer ergibt sich aus der folgenden Erkenntnis.

Wenn ein Elektronenstrahl mit einer beschleunigten Energie E (MeV) durch

2 ^v

Xg/cm eines Materials mit einer Massenzahl A und einer Atomzahl Z hindurchgelangt, wird der Strahl aufgrund der Gaußverteilung gestreut.

Das mittlere Streuwinkelquadrat des e durch die folgende Formel wiedergegeben:

CJ ⁼ 0, 597 ————— s ^A C

χ, J

_2

Das mittlere Streuwinkelquadrat des einfallenden Strahles (σ ) wird

_τ( _τ + 2)

2 2

wobei τ E/mc bedeutet und mc der Betrag für die Ruheenergie eines

Elektrons ist.

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Es Ist bekannt, daß je höher die Atomzahl des Materials ist, die Rückstreuung des Elektronenstrahls umso größer ist. Aufgrund dieser Tatsachen wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt und es hat sich herausgestellt, daß, wenn die Reaktionskammer eine solche Gestalt aufweist, daß sie mit dem Streuwinkel des ausgestrahlten Elektronenstrahles zusammentrifft und die Innenwand der Reaktionskammer mit einem Material beschichtet ist, das eine hohe Atomzahl aufweist, beispielsweise Blei, die Verwendung eines Elektronenstrahles merklich verbessert werden kann. Weiterhin wurde gefunden, daß, wenn die Gasbewegung in der Reaktionskammer mit einer Drallbewegung beaufschlagt ist, das Gas gleichmäßig bestrahlt wird. Aus diesen Erkenntnissen heraus wurde in Ausgestaltung der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung, welche im einzelnen noch näher beschrieben werden soll, gefunden.

. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen im folgenden beschrieben.

In Fig. 20 gelangt der Elektronenstrahl vom Beschleuniger 1 durch ein Fenster 2 des Beschleunigers. Wenn der Elektronenstrahl gestreut wird, hat er einen durchschnittlichen Streuwinkel ycx . Dieser Wert ergibt sich aus der vorstehend genannten Gleichung. Wenn der Abstand zwischen dem Fenster 2 des Beschleunigers 1 und dem Fenster 3 der Reaktionakammer mit "a" gegeben ist, ergibt sich die Länge "b^M der Fig. 20 als

/
a· tany _σ^ . Demgemäß ist die Abmessung des Fensters 3 der Reaktions-

kammer bevorzugt um 2· atany CJ^ größer als die Abmessung des Fensters 2, wie das aus Fig. 20 ersichtlich ist. Der Elektronenstrahl gelangt durch das Fenster 3 und wird weiterhin um den mittleren Streuwinkel γ^σ2² gestreut. Demgemäß ergibt sich eine Gesamtstreuung des ursprünglichen Elektronenstrahles, welche durch den gesamten mittleren Streuwinkel y σ^ + σ wiedergegeben werden kann. Aufgrund dieser

6429

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Überlegung wird die Reaktionskammer gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß sie abgeschrägte Oberflächen aufweist, die einen Winkel von γ O₁ ²+ ffg² gegenüber der Vertikalen aufweisen. Die Höhe der Reaktionskammer ist so bemessen, daß sie gleich oder etwa der effektiven Reichweite des aus dem Beschleuniger kommenden Elektronenstrahles ist. Die Innenwand der Reaktionskammer ist mit einem Material belegt, das eine hohe Atomzahl aufweist, beispielsweise mit Blei. Die Beschichtung der Innenwand der Reaktionskämmer ist durch das Bezugszeichen 4 in den Figuren wiedergegeben. Diese Beschichtung trägt zum Anwachsen der Rückstreuung der Elektronenstrahlen bei, die weiterhin durch das Gas in der Reaktionskammer gestreut worden sind. Dadurch wird gewährleistet, daß die Gase die Strahlungsenergie sehr wirkungsvoll absorbieren.

Weiterhin ist eine Führungsfahne 6 nahe am Einlaß 5 der Reaktionskammer vorgesehen, wie das in Fig. 20dargestellt ist. Auch kann eine Drallbewegung dem Gasstrom, wie das in Fig. 21 entnommen werden kann, aufgeprägt werden. Hierzu verwendet man geeignete Mittel und die Bestrahli-ng des Gases kann demzufolge gleichmäßig durchgeführt werden. Die tatsächliche Größe und die Gestalt der Reaktionskammer, worunter die Höhe der Kammer und der Winkel der geneigten Wände gegenüber der Vertikalen fallen, hängen von der Menge des zu behandelnden Abgases, der Art und der Menge der Verunreinigungen,der Energiehöhe der Elektronenstrahlen, welche verwendet werden, der Art und der Dicke der Fensterplatten sowohl des Beschleunigers als auch der Reaktionskammer u. dgl. mehr ab.

Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung und Vorteile derselben. Bei der Durchführung wurde die verbesserte Reaktionskammer gemäß der Erfindung verwendet. Bei diesen Ausführungsbeispielen besitzt ein Eleketronenstrahlbeschleuniger ein

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rechteckiges Fenster von 5 cm χ 60 cm, wobei das Fensterblech aus Aluminium besteht und 0,2 mm dick war. Der Elektronenstrahl hatte eine Energie von 1 MeV und der Elektronenstrom betrug 2 mA. Dieser Elektronenstrahl wurde zur Bestrahlung verwendet. Das Fenster der Reaktionskammer war mit einem Aluminiumblech von 0,1 mm Dicke verschlossen. Der Abstand zwischen den Fenstern des Beschleunigers der Reaktionskammer betrug 8 cm. Der mittlere Streuwinkel V^ des Elektronenstrahles betrug für den Elektronenstrahl mit der Beschleunigungsenergie von 1 MeV, der durch ein Aluminiumblech von 0,2 mm Dicke geschickt wurde, gemäß der vorstehenden Gleichung 26,5°. Der mittlere Streuwinkel ( y CT₁ ² + O₃ ²) betrug nach'dem weiteren Hindurchdringen durch das andere Aluminiumblech, welches 0,1 mm dick war, 32 , Der Wert von tangens 26,5 ist etwa gleich 0,5.

Beispiel 50:

Ein Schweröl-Verbrennungsgas mit einen SO -Gehalt von 1. 000 ppm, einem NOx-Gehalt von 710 ppm und einem O -Gehalt von etwa 3%

3 ^d mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 m /hr in eine Reaktionskammer geliefert. Diese war 13 cm lang (5 + 2 χ 8 χ 0, 5), 68 cm breit (60 + 2 χ 8 χ 0,5), 50 cm hoch. Der Neigungswinkel der geneigten Flächen gegenüber der Senkrechten betrug 32 . Die Bleibeschichtung war 2 mm dick, das Fenster war 13 cm lang, 68 cm breit und mit einem Aluminiumblech von 0,1 mm Dicke verschlossen. Die Drallbewegung wurde dem Gasstrom in der Reaktionskammer aufgeprägt. Das Gas wurde bei einer Temperatur von 150 C mittels Elektronenstrahlen bestrahlt. Die Energie betrug 1 MeV und der Elektronenstrom betrug 2 mA. Nach der Bestrahlung betrug der SO -Gehalt des Gases 50 ppm (Schwefelabspaltungsverhältnis

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95%) und der NOx-Gehalt 15 ppm (Denitrationsverhältnis 98%).

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Beispiel 51 (Vergleichsbeispiel):

Die Reaktionskammer wies die Form eines rechtwinkligen Prismas auf und war 13 cm lang, 68 cm breit und 50 cm hoch. Die inneren Oberflächen der Kammerwände hatten keinen Bleiüberzug und das Fensterblech war 13 cm lang, 68 cm breit und 0,1 mm dick und bestand aus Aluminium. In die Reaktionskammer wurden mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 m /hr Schweröl-Verbrennungsgase mit einem SO -Gehalt von 990 ppm, einem NOx-Gehalt von 700 ppm und einem O -Gehalt von etwa 3% eingeleitet. Dem Gasstrom wurde keine Drallbewegung aufgeprägt. Das Gas wurde bei einer Temperatur von 150 C in der Reaktionskammer mit einem Elektronenstrahl mit einer Energie von 1 MeV bestrahlt. Der Elektronenstrom betrug 3 mÄ. Der SO -Gehalt des bestrahlten Gases betrug 370 ppm (Schwefelabspaltungs verhältnis 63%) und der NOx-Gehalt betrug 250 ppm (Denit rations verhältnis 64%).

Beispiel 52 (Vergleichsbeispiel):

Die verwendete Reaktionskammer war die gleiche wie in Beispiel 50, außer daß die Innenwände der Reaktionskammer nicht mit Blei beschichtet waren. Schweröl-Verbrennungsgas mit einem SO -Gehalt von 1. 000ppm

und einem NOx-Gehalt von 700 ppm sowie einem O -Gehalt von etwa 3%

3 ^z

wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 m /hr in die Reaktionskammer eingeführt. Dem Gasstrom wurde keine Drallbewegung aufgeprägt. Das Gas wurde in der Reaktionskammer bei einer Temperatur von 150 C mit einem Elektronenstrahl bestrahlt. Die Energie dieses Strahles betrug 1 MeV und der Elektronenstrom betrug 2 mA. Der SO -Gehalt des bestrahlten Gases betrug 305 ppm (Schwefelabspaltungsverhältnis 71%) und der NOx-Gehalt betrug 200 ppm (Denitrationsverhältnis 71%).

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Beispiel 53 (Vergleichsbeispiel):

Es wurde die gleiche Reaktio ns kammer verwendet wie in Beispiel 50, außer daß die Innenoberfläche der Reaktionswände keinen Bleiüberzug aufwies. In diese Reaktionskammer wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 10 m /hr Schweröl-Verbrennungsgas mit 1. 010 ppm SO , 710 ppm NOx und etwa 3% O eingeleitet. Dem Gasstrom wurde eine Drallbewegung aufgeprägt. In der Reaktionskammer wurde der Gas^- strom bei einer Gastemperatur von 150 C mit Elektronenstrahlen bestrahlt. Die Energie der Strahlung betrug 1 MeV und der Elektronenstrom betrug 2 mA; Der SO -Gehalt des bestrahlten Gases betrug 90 ppm (Schwefelabspaltungsverhälnis 91%) und der NOx-Gehalt betrug 55 ppm (Denitrationsverhältnis 92%).

Die obigen Ergebnisse in den Ausführungsbeispielen zeigen, daß durch Verwendung der verbesserten Reaktionskammer gemäß der Erfindung die Energien des Elektronenstrahles von NOx und SO sehr wirkungs-

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voll absorbiert werden.

Bei den obigen Ausführungen bedeutet "der maximale Bereich bzw. die maximale Reichweite", des Elektronenstrahles im wesentlichen "der effektive Bereich bzw. die effektive Reichweite" des Elektronenstrahles.

Die Fig. 20 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der verbesserten Reaktionskammer gemäß der Erfindung. In der Figur bedeuten die Bezugszeichen folgendes:

1 einen Elektronenstrahlbeschleuniger

2 das Fenster des Elektronenstrahlbeschleunigers

3 das Fenster einer Reaktionskammer

4 die Beschichtung aus einem Material mit hoher Atomzahl, beispielsweise Blei

5 einen Reaktionskammereinlaß

6 einen Führungsflügel

7 einen Reaktionskammerauslaß.

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Die Fig. 21 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für Mittel, welche dem in die Reaktionskammer gelangenden Gasstrom eine Drallbewegung aufprägen.

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Claims

24Π1316 ~59~ Patentansp rüche

1. Verfahren zur Beseitigung von Verunreinigungen, insbesondere Stickoxiden (NOx) und Schwefeldioxid (SO ) aus Abgasen, dadurch gekennzeichnet, daß man, bevor die Gase in eine Reaktionskammer eingeleitet werden, das Verhältnis von NOx-Gehalt zu SO -Gehalt, so einstellt, daß es sich im Bereich von 0,1 - 3,0 befindet, daß die Gase durch die Reaktionskammer bewegt und gleichzeitig mit ionisierender Strahlung oder ultraviolettem Licht mittels einer Strahlungsquelle, welche in der Nähe der Reaktionskammer angeordnet wird, bestrahlt werden, wobei die gasförmigen NOx und SO enthaltenden Bestandteile des Abgases in Nebel und/oder feste Partikel umgewandelt werden und daß der Nebel bzw. die Partikel mittels eines Nebel- oder Staubsammlers gesammelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das NOx/SO Konzentrationsverhältnis dadurch eingestellt wird, daß die Abgase vor ihrem Eintritt in die Reaktionskammer vorbehandelt werden, indem ein Teil vom NOx oder SO zur Grobeinstellung beseitigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung bei einer Dosisrate von etwa 10 rad/sec oder höher mit eim Gesamtdosis von etwa 1 Mrad oder mehr durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mittels Elektronenstrahlen durchgeführt wird, welche von einem nahe der Reaktionskammer angeordneten Beschleuniger ausgesendet werden.

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2 4 0 Ί 3 1 6 . .

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung von NOx und/oder SO aus den Abgasen ein zweistufiges Verfahren durchgeführt wird, bei dem durch die Bestrahlung der in der Reaktionskammer befindlichen Gase nahezu die gesamten gasförmigen NOx und ein geringer Anteil von SO in Nebel und/oder feine Partikel umgewandelt werden, daß die bestrahlten Gase mit den Reaktionsprodukten in eine Sammlereinrichtung eingebracht werden, wo die Reaktionsprodukte aus den Gasen abgetrennt werden und daß dann die Gase, welche noch einen wesentlichen Anteil des SO-Gehaltes aufweisen und von einem wesentlichen Anteil des NOx-Gehaltes befreit sind, in eine Einrichtung zur Beseitigung von SO eingeleitet werden, wo SO beseitigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mittels Elektronenstrahlen durchgeführt wird, welche von einem nahe der Reaktionskammer angeordneten Beschleuniger ausge-

5 ^v sendet werden, wobei die Dosisrate etwa 10 rad/sec oder höher ist und die Gesamtdosis etwa 1 Mrad oder mehr beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Beseitigung von NOx und SO gleichzeitig eine Reinigung von verseuchter Luft in der Bestrahlungskammer durchgeführt wird, indem die verseuchte Luft aus dem Bestrahlungsraum gesaugt wird und mit dem Abgasstrom zusammengeführt wird oder direkt in die Reaktionskammer geblasen wird und anschließend die Gasmischung in der Reaktionskammer bestrahlt wird, wonach dann die bestrahlte Gasmischung mit den Reaktionsprodukten aus den Verunreinigungen in einer Sammlereinrichtung eingebracht wird, wo die Reaktionsprodukte aus den Verunreinigungen gesammelt werden.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mittels Elektronenstrahlen durchgeführt wird, wobei die Dosis-

5
rate etwa 10 rad/sec oder höher ist und die Gesamtdosis etwa 1 Mrad oder mehr beträgt.

9« Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestrahlung fast der gesamte Anteil an gasförmigen NOx und ein geringer Anteil an SO in Nebel und/oder feine Partikel umgewandelt wer-

Ci

den, daß die Reaktionsprodukte in einer Sammlereinrichtung aus den Gasen getrennt werden und daß dann die Gase, welche noch einen wesentlichen Anteil an SO enthalten und frei sind, im wesentlichen von NOx in eine Einrichtung zur Beseitigung von SO eingebracht werden, wo

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SO in einem ausreichenden Maße entfernt wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Abgase während der Bestrahlung über den normalen atmosphärischen Druck erhöht wird bis auf etwa 2 Atmosphären.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der gereinigten Gase zur wiederholten Bestrahlung in die Reaktionskammer zurückgeführt wird und daß der Rest der gereinigten Gase durch einen Abzug oder Kamin an die Atmosphäre freigegeben wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Trennen der aus den Verunreinigungen bei der Bestrahlung entstandenen Reaktionsprodukte aus den Gasen in der Sammlereinrichtung die Gastemperatur in der Sammlereinrichtung unter dem Zersetzungspunkt der Reaktionsprodukte gehalten wird.

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13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bestrahlten Gase mit den Reaktionsprodukten, welche sich aus den Verunreinigungen bei der Bestrahlung gebildet haben, in einen Waschturm geliefert werden, wo die Gase mit Wasser oder einer alkalischen Lösung gewaschen werden und dann die gewaschenen Gase in die Atmosphäre freigegeben werden.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung der Gase in Anwesenheit von Feuchtigkeit oder Wasserdampf durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer und der Elektronenstrahlbeschleuniger In einem Bestrahlungsraum untergebracht sind, der von einer Abschirmwand umgeben ist, so daß ein Austritt von Strahlung vermieden wird, daß eine gesteuerte Menge von Frischluft in den Bestrahlungsraum eingebracht wird, daß mittels eines Lüftungsschiebers zwischen dem Elektronenstrahlbeschleuniger und der Reaktionskammer der Saugwiderstand eingestellt wird, daß nahe dem Fenster der Reaktionskammer mittels eines Gebläses eine Saugwirkung aufrechterhalten wird, wobei diese Saugwirkung in das Innere der Reaktionskammer gerichtet ist.

16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer folgende Bauteile aufweist:

ein Gehäuse mit horizontalen oberen und unteren Oberflächen und geneigten Seitenwänden, deren Neigungswinkel dem mittleren Streuwinkel der Elektronenstrahlen gegenüber der Senkrechten entspricht, ein Fenster (3) in der oberen Oberfläche, durch welches Elektronenstrahlen geschickt werden,

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einen Einlaß 5 für Abgase mit einer Einrichtung zum Aufprägen einer spiraligen Bewegung der eingeführten Gase und einem Auslaß (7)für die bestrahlten Gase, wobei die inneren Oberflächen des Ghäuses mit einem Material(4)beschichtet sind, das ein oder mehrere Elemente mit hoher Atomzahl aufweist, wobei die Höhe des Gehäuses etwa der Reichweite der Elektronenstrahlen entspricht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der geneigten Oberfläche der Reaktionskammer gegenüber der Vertikalen etwa V ⁰I + ^σ2 beträgt* wobei O₁ das mittlere Streuwinkelquadrat des Elektronenstrahls, der durch das Fensterblech des-Besohleunigers (1) hindurchgetreten ist und σ₂ das mittlere Streuwinkelquadrat des Elektronenstrahls, der durch das Fensterblech der Reaktionskammer (3) hindurchgetreten ist, bedeutet.

18. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15 oder nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Beseitigung von NOx und/oder SO zur gleichzeitigen. Reinigung von verseuchter Luft, welche bei der Bestrahlung in der Bestrahlungskammer entstanden ist, die Reaktionskammer (2) einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, wobei mit dem Einlaß Mittel zum Heranführen der Abgase verbunden sind, daß ein Bestrahlungsraum (8) vorgesehen ist, der von einer Abschirmwand (5) umgeben ist, wobei die Strahlungsquelle (3) nahe der Reaktionskammer im Strahlungsraum (8) angeordnet ist, daß in der Abschirmwand (5) eine Frischluftzufuhreinrichtung (6) vorgesehen ist, daß ein Gebläse (7) in der Bestrahlungskammer (8) vorgesehen ist, das verseuchte Luft aus der Bestrahlungskammer ansaugt und in die Abgase einleitet, bevor diese in die Reaktionskammer (2) gelangen und daß an den Auslaß der Reaktionskammer (2) eine Sammlereinrichtung (9) angeschlossen ist, in welche die sich aus den Verunreinigungen ergebenden Reaktionsprodukte zusammen mit dem Gas eingeleitet wird.

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19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzufuhreinrichtung (6) zwei Knicke aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle als Elektronenstrahlbeschleuniger (5) ausgebildet ist und daß zwischen dem Elektronenstrahlbeschleuniger (5) und der Reaktionskammer (2) ein Lüftungsschieber (Fig. 16 bis 19) angeordnet ist und daß mittels eines Gebläses (11) am geöffneten Fenster (3) der Reaktionskammer (2) eine in das Reaktionskammerinnere gerichtete Saugwirkung ausgeübt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lüftungsschieber (Fig. 16 bis 19) einstellbar ausgebildet ist.

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