DE2458743A1

DE2458743A1 - Verfahren zur beseitigung von nicht gasfoermigen stickstoffhaltigen materialien

Info

Publication number: DE2458743A1
Application number: DE19742458743
Authority: DE
Inventors: Charles D Kalfadelis; Alvin Skopp
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1973-12-28
Filing date: 1974-12-12
Publication date: 1975-07-10
Also published as: US3916805A; GB1485807A; FR2256372B3; FR2256372A1; JPS5097574A

Description

DFt. i.-O. FRHR. von UEXKÜLL

DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

Exxon Research and (Prio: 28. Dezember 1973

Engineering Company _{us 42g 1W} _ ₁₁₈₅₃₎

Florham Park_r New Jersey, V.St.A.

Hamburg, den 9. Dezember 1974

Verfahren zur Beseitigung von nicht gasförmigen stickstoffhaltigen Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von stick-.•stoffhaltigen Abfallprodukten, insbesondere von Sprengstoffen, Treibmitteln und anderen organischen stickstoffhaltigen. Abfallprodukten durch kontrollierte Verbrennung bei minimaler Verunreinigung der Atmosphäre mit Stickoxiden« ·

Organische stickstoffhaltige Abfallprodukte einschließlich Sprengstoffe wie TNT und Treibmittel wie Nitrocellulose werden gewöhnlich durch Verbrennung an der Luft auf freien Plätzen, .in Sandgruben oder auf Betonblöcken beseitigt. Dabei entstehen beträchtliche Mengen an Stickoxiden (NO ) und außerdem wird der Boden oft durch unverbrannte oder nur teilweise verbrannte Rückstände verunreinigt. In einem Arbikel von Irving Forsten, in Environmental Science & Technology, Band 7, 306 bis 810, Sept. 1973 werden die Luft- und Wasserverschmutzungsprobleitie sowie einige neuere Verfahren zur schadlosen Beseitigung von Abfällen bei der Sprengstoffhersteilung beschrieben.

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Es ist bekannt, brennbare feste Abfälle sowohl mit Primärluft als auch mit zusätzlicher Sekundärluft nach einen ohne Katalysator arbeitenden Wirbelschichtverfahren zu verbrennen. Organisches Abfallmaterial wie entwässerten Klärschlamm verbrennt man z.B. in einer katalysatorfreien Wirbelschicht unter Zusatz von Brennstoff, wobei jedoch die gesamte zugeführte Luft als Primärluft an der Basis der Wirbelschicht zugesetzt wird,- siehe auch US-PS 3 366 030. In der US-PS 2 605 178 wird ein Wirbelschichtverfahren zur Erzeugung eines brennbaren Gases, d.h. einer Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, aus bitumigen Materialien wie Teer, Pech, minderwertiger Kohle und Schiefer beschrieben. Wenngleich bei diesem Verfahren oberhalb der Wirbelschicht Sekundärsauerstoff zugesetzt v/erden kann, ist die Gesamtmenge an Sauerstoff geringer als die stöchiometrisch erforderliche Menge, da ja ein brennbares Gas erzeugt werden soll.

Die Verbrennung von stickstoffhaltiger Material mit einem Überschuß an Primärluft und unter Verwendung von zusätzlichem Brennstoff führt zur Erzeugung von unannehmbar hohen Mengen an Stickoxiden im austretenden Abgas. Auch eine zweistufige, nicht katalytische Verbrennung mit einer teilweisen Verbrennung in Gegenwart einer geringeren als der stöchiometrisch erforderlichen Menge an Sauerstoff in einer ersten Wirbelschicht und vollständiger Verbrennung mit zusätzlicher Luft in einer zweiten Stufe führt nur zu einer geringfügigen Verminderung der Stickoxidbildung.

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' — 3 ··

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Beseitigung von stickstoffhaltigen Abfallprodukten vorzuschlagen, bei dem die Bildung von großen Mengen Stickoxiden vermieden wird. ■

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Beseitigung von nicht gasförmigen stickstoffhaltigen Materialien ohne wesentliche Bildung von Stickoxiden vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das stickstoffhaltige Material in eine einen Katalysator

für die Reduktion von NO enthaltende Viirbelschichtreduktions-

x . ■

zone bringt,

b) das stickstoffhaltige Material in Gegenwart des Katalysators in der Reduktionszone zersetzt und

c) die gasförmigen Produkte der teilweisen Oxidation und Zersetzung aus der' Reduktionszone entfernt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Verbrennung in zwei Stufen durchgeführt. Das zu beseitigende stickstoffhaltige Material, der unter Umständen erforderliche zusätzliche Brennstoff und eine sub-stöchiometrische Menge Sauerstoff, gewöhnlich in Form von Luft, werden in eine erste Wirbelschichtstufe eingebracht, v/o in Gegenwart eines Katalysators eine teilweise Verbrennung stattfindet. Anschließend wird Sekundärsauerstoff, gewöhnlich ebenfalls in Form von Luft, in einer Menge zugesetzt, die größer ist als zur vollständigen Verbrennung der gasförmigen Produkte aus der ersten Stufe erforderlich. Das

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Ergebnis dieses zweistufigen Verfahrens ist die vollständige Zersetzung des stickstoffhaltigen Materials unter Bildung eines Abgases, das nur geringe und für die Umgebung annehmbare Mengen Stickoxide, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthält.

Im folgenden soll die Erfindung insbesondere anhand der Beseitigung von wäßrigen Aufschlämmungen von Sprengstoffen wie TNT in der in Figur 1 schematisch dargestellten Anlage beschrieben werden.

Figur 1 zeigt einen vertikalen Wirbelschichtreaktor 10 mit einem perforierten Verteilungsrost 11, über dem sich ein Bett mit feinteiligen Festkörpern befindet, die aus Katalysator, inertem feuerfestern Material oder beidera bestehen können. Unter dom Verteilungsrost 11 befindet sich eine Luftkammer 13 und kurz über dem Verteilungsrost 11 die Sugabeleitung 14 für eine wäßrige Aufschlämmung von TNT oder anderer stickstoffhaltiger Materialien und Leitung 15 für die Zugabe von zusätzlichem Brennstoff zur Wirbelschicht 12. Eine Leitung 16 für Primärluft mündet in die Luftkammer 13. Die Luftleitung 16 führt durch einen Vorwärmer 17, in diesem Fall durch einen elektrischen Vorwärmer, Oberhalb der Leitungen 14 und 15, aber unterhalb des oberen Endes der expandierten Wirbelschicht 12 befindet sich eine Zugabeleitung 18 für Sekundärluft, die mit dem Absperrventil 19 reguliert werden kann. Die Entfernung der gasförmigen Reaktionsprodukte erfolgt am Kopf des Reaktors 10 über Austrittsleitung 20.

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Die für das erfindungsgemäße Verfahren dienende Anlage besitzt weiterhin einen Vorratstank 21, in dem die wäßrige Aufschlänmung von TNT oder anderen Sprengstoffen, Treibmitteln oder stickstoffhaltigen Abfallverbindungen hergestellt wird. Der Tank ist mit einem vom Motor 23 angetriebenen Rührer 22 versehen. Das /iufschlämmungszugabesystern besteht außerdem aus einer Zentrifugalpumpe 24, einer Rückführungsleitung 25 zur Rückführung eines Teils der aus Pumpe 24 austretenden Aufschlämmung in den Tank 21 und einer Aufschläinmungszugabeleiturig 26 zur· Einspeisung der wäßrigen Aufschlämmung in die Dosierpumpe 27, die die kontrollierte Zugabe der wäßrigen Aufschlämmung in den Reaktor ermöglicht.

Die gasförmigen Reaktionsprodukte und der gesamte Abrieb aus der Wirbelschicht 12 werden durch Leitung 20 in einen Cyclonabscheider 28 geleitet. Die Gase v/erden durch Abzug 29 in die Atmosphäre abgelassen. Abgeschiedene Feststoffe werden vopi Cyclonabscheider 28 in einen Auffangbehälter 30 überführt. Diese Feststoffe können entweder periodisch oder kontinuierlich in den Reaktor 10 zurückgeführt oder verv/orfen v/erden. Der Auffangbehälter 30 ist mit.einer Austrittsleitung, die mit einem Ventil 31 versehen ist, ausgestattet. ,

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine wäßrige Aufschlämmung von TNT, zusätzlicher Brennstoff, z.B. Propan und eine substöchionetrische Menge Luft

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durch Leitung 14, Leitung 15 bzw. Leitung 16 in den Reaktor gegeben. Das Reaktorbett 12 enthält einen Katalysator, vorzugsweise Nickel, auf einem geeigneten Trägermaterial wie tafelförmigem Aluminiumoxid und unter Umständen auch feinteiliges inertes feuerfestes Material wie Alpha-Aluminiumoxid. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert nur eine geringe Katalysatormenge, so daß das Reaktorbett zum größten Teil aus einen inerten feuerfesten Material bestehen kann. Das TNT oddr ein anderes stickstoffhaltiges Einsatzmaterial und der zusätzliche Brennstoff werden in der Reduktionszone mit Primärluft teilweise verbrannt, wobei mit Reduktionszone der Teil der Wirbelschicht 12 ■ gemeint ist, der sich unterhalb der fiintrittsöffnung von Leitung für die Sekundärluft befindet. Das in der wäßrigen Aufschlämmung enthaltene Wasser wird in.der Reduktionszone verdampft. Es entsteht also eine Gasraischung, die Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Wasserdampf und elementaren Stickstoff enthält. Diese Gasmischung strömt im Reaktorbett mit einer für die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht ausreichenden Geschwindigkeit nach oben. Bei Verwendung einer substochiometrischen Menge an Luft in der Reduktionszone erhält man eine reduzierende Atmosphäre, die zur Bildung von elementarem Stickstoff mit nur geringen und für die Umgebung annehmbaren Mengen an Stickoxiden führt. Durch Leitung 18 wird Sekundärluft in einer solchen Menge zugesetzt, die ausreicht, das Kohlenmonoxid und den Wasserstoff in dem in der Reduktionszone gebildeten Gas zu Kohlendioxid bzw. Wasserdampf zu oxidieren. Gewöhnlich ist die dem System durch Leitung 14 und 18 zugesetzte Gesamtmenge an Luft größer als stöchiometrisch

509828/0928 ^ÖAD 0^RK3INAL

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erforderlich. Die sich auf Luft oder Sauerstoff beziehende Bezeichnung "stöchiometrische Menge" bedeutet die theoretisch oder stöchiometrisch erforderliche Menge zur Oxidation des gesamten in den Reaktor eingeführten ,Kohlenstoffs, Wasserstoffs und Stickstoffs zu Kohlendioxid, Wasserdampf bzw. elementarem Stickstoff. Die Zugabe von Sekundärluft durch Leitung 18 führt zu einer scharf begrenzten Reduktionszone unterhalb des Einlasses und einer Oxidationszone oberhalb des Einlasses.

Das beschriebene zweistufige Verfahren liefert eine kontrollierte Zersetzung von stickstoffhaltigen Materialien wie TNT in einer für die Umgebung annehmbaren Weise und ergibt nur geringe Mengen an Stickoxiden," Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen in in die Atmosphäre abgelassenen Abgas*

Eine andere.Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ähnelt der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit dem Unterschied, daß keine Sekundärluft verwendet wird. Eine wäßrige Aufschlämmung von stickstoffhaltigem Material/ z.B. TNT, zusätzlicher Brennstoff und eine substöchiometrische Menge an Luft werden durch Leitung 14, 15 und 16 in den Reaktor 10 eingeführt. Der Reaktor besitzt eine Katalysatorwirbelschicht 12, die, wie in der ersten Ausführungsform, einen auf ein Trägermaterial aufgebrachten liickelkatalysator und außerdem inertes feuerfestes Material z.B. Aluminiumoxid enthält. Die nach dioser Ausführungsform der Erfindlina erhaltene Gasmischung enthält Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff,"

5 0 9 8 2 8/0928 ^ßAD

Wasserdampf, elementaren Stickstoff, geringe Mengen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und nur sehr gex-inge Mengen an Stickoxiden und wird über Leitung 20 abgelassen. Auch diese Ausführungsform der Erfindung ergibt, ähnlich wie die bevorzugte Ausführungsform, sehr geringe Gehalte an NO in Produkt-gas, das Produktgas jedoch aufgrund der Abwesenheit der Sekundärluft Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthält. Dieses einstufige Verfahren ist dann sehr vorteilhaft, wenn sowohl die Beseitigung von stickstoffhaltigem Abfallmaterial als auch die gleichzeitige Erzeugung eines brennbaren Produktgases erwünscht ist.

Eine einstufige Arbeitsweise mit einem Überschuß an Priinärluft aber ansonsten übereinstimmend mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung ergibt übermäßige Mengen an NO im austretenden Gas. Die Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im .austretenden Gas sind entsprechend den oxidierenden Bedingungen in der gesamten Katalysatorwirbelschicht 12 gering. Diese Arbeitsweise zeigt eindeutig, daß es für die erwünschte Unterdrückung der NO -Bildung wichtig ist, bei der Zersetzung des stickstoffhaltigen Materials in dem unteren Teil der VJirbelschicht 12 eine reduzierende Atmosphäre aufrecht zu erhalten.

Um ein Abgas mit einem geringen Gehalt an NO zu erhalten, ist es außerdem wichtig, einen Katalysator zu verwenden. V7ird das oben beschriebene zweistufige Verfahren ohno Katalysator durchgeführt, ergibt sich im Vergleich zur einstufigen Arbeitsweise unter Verwendung überschüssiger Prir.ärluft nur eine geringe. Verringerung des NO -Gehaltijiin austratGJiden Gas.

FO* 82 ff/Γ928 BADORfGINAL

Im folgenden soll die Erfindung anhand von zusätzlichen Ausführungsformen näher beschrieben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im allgemeinen anwendbar für die Zersetzung von nicht gasförmigen stickstoffhaltigen Materialien. Der Ausdruck "nicht gasförmig" meint Materialien, die bei Raumtemperatur, 25 C, entweder fest oder flüssig sind. Es können sowohl organische als auch anorganische' stickstoffhaltige Materialien unter Bildung von minimalen Mengen an NO nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zersetzt werden. Als organische Materialien kommen unter anderem in Frage 2,4,6-trinitrotoluol(TNT), Cyclotrimethylentrinitramin (auch bekannt als RDX und als Hexahydro-1 ,3,5-trinitro-5-triazin) , Cyclotetramethylentetranitramin (HMX), Nitrocellulose, Nitroglycerin und Nitroguanidin. Anorganische nach dem erfindungsgenäßen Verfahren zersetzbare Materialien sind unter anderem Salpetersäure, verschiedene Ammoniumsalze und Nickelnitrat.

Weiterhin können nach dem erfindungsgeraäßen Verfahren ölschiefer oder Kohle mit geringem Schwefelgehalt verarbeitet werden. Fein zermahlener Ölschiefer kann z.B. in einem einstufigen ^erfahren teilweise verbrannt werden, so daß ein brennbares Gas, das · ■ Wasserstoff und Kohlenmonoxid sowie nur sehr geringe Mengen an NO enthält, erhalten wird. Wenn eine maximale Erzeugung von Energie erforderlich ist, wie z.B. bei der Dampferzeugung für Elektrizitätswerke, kann der ölschiefer auch gemäß dem oben beschriebenen Zweistufenverfahren verbrannt werden. Der Öl-

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schiefer wird dabei in einer geeigneten Teilchengröße eingesetzt und kann nach für pulverisierte Feststoffe bekannten Verfahren in den Reaktor eingespeist werden.

Außer dem schon oben beschriebenen Propan können auch andere entweder feste, flüssige oder gasförmige Hilfsbrennstoffe wie natürliches Gas, verflüssigtes Petroleungas (eine hauptsächlich aus Propan und Butan bestehende Mischung), Gasöl, Destillate, Dieselöl, Heizöl wie Heizöl Nr. 2 und Rückstandsöle verwendet v/erden. Auch pulverisierte Kohle kann als Hilfsbrennstoff eingesetzt werden. Vorzugsweise v/erden Brennstoffe nit geringen Schwefelgehalt verwendet, da Brennstoffe mit hohen Schwefelgehalt den Ivfickelkatalyscitor vergiften können.

Als Sauarstoffquelie für das erfindungsgemäße Verfahren dient Luft, im wesentlichen reiner Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft. Vorzugsweise wird Luft verwendet, da sie die billigste Sauerstoffquelle ist.

Die Temperatur in der Reduktionszone beträgt mindestens' etwa 649°C, gewöhnlich etwa 649 bis 1 371⁰C und vorzugsweise etwa 871 bis 1 O93°C. Eine v/irksame katalytische Reduktion von stickstoffhaltigen Zersetzungsprodukten zu elementaren Stickstoff findet erst bei Temperaturen über etwa 649°C statt und ein Minimum an Stickoxidbildung wird erreicht, wenn die Temperatur in der Reduktionszone über etwa 871 C liegt. Andererseits soll die Temperatur in der Oxidation:·».-.one 1 371 C nicht

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überschreiten, um die Umsetzung von atmosphärischen Stickstoff zu Stickoxid in der Verbrennungsluft zu vermeiden oder zumindest so gering-V7ie möglich zu halten. Wenn die Oxidations- und die Reduktionszone wie bei der bevorzugten Ausführungsform beschrieben aus einer einzigen Wirbelschicht bestehen, soll die Temperatur der Reduktionszone 1 371°C ebenfalls nicht überschreiten. Gewöhnlich wird vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb 1 093 C gearbeitet, da dies eine größere Auswahl an Materialien für den Bau des Reaktors und der dazugehörigen Vorrichtungen erlaubt, ohne daß die Verringerung der Stickoxidbildung dadurch negativ beeinflußt wird.

Aus wirtschaftlichen Gründen wird das erfindungsgemäße Verfahren gewöhnlich bei Atmosphärendruck durchgeführt. Es kann jedoch auch bei Drucken unter und über Atmosphärendruck gearbeitet werden, falls dies erwünscht ist.

Die erwünschte Arbeitstemperatur und die reduzierende Atmosphäre in der Reduktionszone werden beide durch die teilweise Verbrennung eines Hilfsbrennstoffes in der ersten Stufe des-Wirbelschichtreaktors, wie oben beschrieben, aufrecht erhalten. Die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Wärme kann aber auch durch indirekten Wärmeaustausch zugeführt werden und die erforderliche reduzierende Atmosphäre kann durch ein außerhalb des Reaktors gebildetes reduzierend wirkendes Gas aufrecht erhalten werden.

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Die Zersetzung von stickstoffhaltigen Material nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterhält sich gewöhnlich nicht von selbst, auch wenn durch die teilweise Oxidation von Kohlenstoff- und Wasserstoffbestandteilen eines organischen stickstoffhaltigen Materials einige Wärme frei wird. Dies rührt hauptsächlich daher, daß als Aufschlämmungsmediura für das stickstoffhaltige Material gewöhnlich große Mengen Wasser in den Reaktor eingespeist werden und die notwendige Wärmemenge zur Verdampfung dieses Wassers größar ist als die durch die teilweise Oxidation von Kohlenstoff und Wasserstoff in dem stickstoffhaltigen Material freigesetzte Wärme. Die großen Wassermengen sind insbesondere zur sicheren Handhabung von Sprengstoffen erwünscht. Einige stickstoffhaltige Materialien, insbesondere Ölschiefer und nicht explosive, stickstoffhaltige Industrieabfälle können jedoch auch im trockenen Zustand umgesetzt werden. Wenn die durch die teilweise Oxidation des stickstoffhaltigen Materials freigesetzte Wärme für die Aufrechterhaltung der Reaktionstenperatur ausreicht, ist kein Hilfsbrennstoff erforderlich'.

Im Gegensatz zu der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die zweite oder die Oxidationsstufe auch in einem getrennten Reaktor durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Luft oder das Sauerstoff enthaltende Gas gewöhnlich zwischen den beiden Reaktoren zugesetzt. Weiterhin kann in diesem Fall die zweite.Stufe nit oder ohne Katalysator durchgeführt werden und die Temperatur in der Reduktionsstufe über 1 371°C liegen, da unabhängig"von der

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Temperatur unter reduzierenden Bedingungen praktisch keine S.tickoxide gebildet werden. Aus wirtschaftlichen Gründen wird jedoch gewöhnlich bei Temperaturen unterhalb 1 371 C in der Reduktionszone gearbeitet.

Nickel wird als Katalysator für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, aber es können auch andere für die Reduktion·von Stickoxid zu Stickstoff geeignete bekannte Katalysatoren wie Kobalt, Eisen und Kupfer verwendet werden. Kobalt, Eisen und Kupfer ergeben jedoch in bezug auf den Stickoxidgehalt der austretenden Abgase nicht so gute Ergebnisse wie Nickel. Weiterhin können auch Edelnietal lkatalysatoren wie Platin, von denen ebenfalls bekannt ist, daß sie geeignete Katalysatoren für die Reduktion von Stickoxiden sind, verwendet werden. Die nicht-edlen Metallkatalysatoren können in Form des freien Metalls, als Metalloxid und/oder als katalytisch aktives Metallsalz vorliegen. In welchem Zustand die Meta.Llkatalysatoren wirklich in der Reduktionszone vorliegen, ist nicht untersucht worden.

Die besten Ergebnisse werden gewöhnlich erzielt, wenn der Katalysator auf ein feuerfestes Trägermaterial aufgebracht ist. Geeignete Trägermaterialien sind tafelförmiges Aluminium-' oxid, das hauptsächlich aus Alpha-Aluminiumoxid besteht, Sand oder Siliziumoxid. Auch ein flüssiger Katalysator kann anstelle der bevorzugten festen Katalysatoren verwendet v/erden. So hat

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z.B. Nickelnitrat gelöst in dem zur Herstellung der Aufschlämmung des stickstoffhaltigen Materials dienenden Wasser gute Ergebnisse ergeben. Auch mit anderen löslichen Salzen von katalytisch aktiven Metallen, z.B. Kobaltnitrat, Eisennitrat und Kupfernitrat, v/erden gute Ergebnisse erhalten. Wenn ein wäßriger Katalysator dieses Typs verwendet wird, kann das feste Wirbelschichtnaterial ausschließlich aus inertem hitzebeständigem Material bestehen; ein fester Katalysator ist in diesem Falle nicht erforderlich.

In Figur 1 ist keine Leitung für die Rückführung der feinteiligen Feststoffe_r die unter Umständen Katalysator enthalten können, aus dem Auffangbehälter 30 in den Reaktor 10 eingezeichnet.-. Eine solche Leitung kann jedoch installiert v/erden, so daß in diesen. Falle die fcinteiligen Feststoffe aus dem Auffangbehälter kontinuierlich ohne Betriebsunterbrechung in den Reaktor 10 zurückgeführt werden können, was besser ist als eine zv/ischenzeitliche Rückführung mit Betriebsunterbrechung.

Beispiele

Der in allen folgenden Beispielen verwendete Reaktor war, wie in Figur 1 gezeichnet, ein vertikaler Rohrreaktor mit einen Innendurchmesser von 15,2 cm und einer Höhe von 2,74 m. Als Reaktormaterial diente eine mit RA-330 bezeichnete, austenitische_r nicht härtbare, hitze- und korrosionsbeständige Legierung von Eisen, Nickel und Chrom. Der .Verteiluncsrost 11 befand sich 30,5 cm über den Boden des Renl-tnrr-. vine! teilte den Reaktor in eine Luftkammer 13 unter den "lor;i; und oino Ver-

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brennungszone über dem Rost. Der Reaktor war mit einer Leitung

14 für das stickstoffhaltige Einsatznaterial und einer Leitung

15 für den Hilfsbrennstoff ausgestattet, die beide 7,6 cm über dem Rost in den Reaktor führten. Weiterhin besaß der Reaktor eine Leitung 16 für die Primärluft, die mit der Luftkammer verbunden war, und eine Leitung 18 für die Sekundärluft, die 91,5 cm über dem Verteilungsrost 11 in den Reaktor mündete.

Jedes Beispiel beschreibt einen selbständigen Versuch. Um unter verschiedenen Bedingungen zu arbeiten, wurden während der Versuche von Zeit zu Zeit der Brennstoff- und Luftdurchsatz verändert.

Die bei den beschriebenen Versuchen verwendeten Arbeitsweisen können in drei Kategorien eingeteilt werden;

1. einstufige Arbeitsweise unter Verwendung eines Überschusses an Primärluft (für Kontroll- und Vergleichszwecke);

2. einstufige Arbeitsweise mit einer substöchiometrischen Menge an Primärluft und keiner Sekundärluft;

3. zweistufige Arbeitsweise sowohl mit Prircär- als" auch mit Sekundärluft, wobei die Menge an Prinärluft ir:>mer geringer war als die stöchiometrisch erforderliche Menge.

Die beiden letztgenannten Arbeitsweisen entsprechen bei Verwendung eines Katalysators den erfindungsgemäßen Arbeitsweisen. Ist eine Arbeitsweise in den Tabellen mit einem Stern versehen, dann bedeutet dies, daß es sich um eine nicht erfindungsgenäße Arbeitsweise handelt. . '

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Beispiel 1

2,72 kg Girdler (Chemetron) G-65S, ein Katalysator mit 25 Gew.% Nickel auf Aluminiumoxid in Form von Kugeln mit einem Durchmesser von 0,6 cm, wurden zu Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 1,4 ram gemahlen. Der gemahlene Katalysator wurde zusammen mit 18,1 kg tafelförmigem Alcoa T-61 Aluminiumoxid nit einer Teilchengröße von weniger als 1,4 mm in den Reaktor gegeben. Das daraus entstandene Reaktorbett besaß im Ruhezustand eine Tiefe von etwa 61 cm. 42 % des Katalysators hatten eine Teilchengröße von weniger als 420 /um und etwa 25 % waren kleiner als 149 ,um. Das tafelförmige Aluminiumoxid war gesintertes uiicl sorgfältig geschrumpftes, aus groben, gut entwickelten Kristallen bestehendes Alpha-Aiuminiumoxid. Nicht mehr als 1,1 % des Äluminiumoxids hatten eine Teilchengröße von weniger als 420 .uiTi und nicht mehr als 0,1 % eine Teilchengröße von-weniger als 149 ,um.

Nachdem der Reaktor auf die Arbeitstemperatur von 649 C gebracht worden war, wurde der Reaktor mit den in Tabelle 1 angegebenen Mengen an Einsatzproduktaufschlämmung, die 10 Gew.% Alphatrinitrotoluol (TNT) in Wasser enthielt, Propan als Hilfsbrennstoff und Luft gespeist. Während des Versuches wurde nach zwei verschiedenen mit 1A und 1B bzeichneten Arbeitsweisen gearbeitet, inden der Propan- und Luftdurchsatz während des Versuchs verändert wurde. Bei Arbeitsweise 1A, einer..Vergleichsarbcitsweise, wurde ein Überschuß an Luft verwendet, wobei die gesamte Luft als Primär luft zugegeben wurde; bei der ο f inlunrrsgenanen Arbeite-

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ORIGINAL

--17 -

weise 1B wurde sowohl Primär- als auch Sekundärluft verwendet, wobei die gesamte Luftmenge größer war als theoretisch erforderlich, die Menge an Primärluft jedoch geringer als theoretisch erforderlich. Die Temperaturen an verschiedenen Stellen des Reaktorbettes und auch oberhalb des Reaktorbettes wurden mit Hilfe von Temperaturfühlern gemessen; die mittleren Temperaturen für die Wirbelschichtzone unter dem Einlaß für die Sekundärluft und für die Wirbelschichtzone über dem Einlaß für die Sekundärluft sind in Tabelle 1 angegeben. Die Temperaturen an verschiedenen Stellen der beiden Wirbelschichtzonen differierten nuj: unwesentlich.

Das Rauchgas wurde am Kopf des Reaktors abgelassen und analysiert, Die Analysenergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Versuch Nr. 1A⁺ 1B

Stufenzahl 12

Temp, des unteren Betts ( C) 871 940

Temp, des oberen Betts ( C)- 871 952

TNT-Durchsatz (Trockene kg/h) 0,286 0,286

Wasserdurchsatz (kg/h) 2,59 2,59

Propandurchsatz <m /h;-Std.-Bed.) 0,381 0,491

Gesäntluftdurchsatz (m /h; St.-Bed.) 11,59 12,45

Primärluft in % der theor. erford. Menge alle. 62,9

Gesamtluft in % der theor. erford. Menge 120,8 119,8

Rauchgasanalyse

0 (%) 3,8 3,7

C0„ (%) 12,1 12,0

CO (ppm) 250 40

UO (ppm) 25ΟΘ . 47

Nb_x, (ppr<i) 2900 57

HC (ppm) 100 <10 Nicht-erfindungsgemäßer Vergleichsversuch '

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- ίο -

Die Werte in Tabelle 1 zeigen deutlich, daß die Konzentrationen an Stickoxiden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im Abgas bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise IB sehr viel geringer waren als bei der zu Vergleichszwecken dienenden Verfahrensweise 1Ά. Aus dem Beispiel geht hervor, daß durch Verwendung eines Nickelkatalysators und durch das Arbeiten in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe eine geringere als die theoretisch erforderliche Sauerstoff menge zur Verbrennung verwendest wird, so daß unter Aufrechterhaicung der reduzierenden Bedingungen in der ersten Stufe nur eine Teiloxidation eintritt, und das Abgas aus der ersten Stufe in der zweiten Stufe vollständig oxidiert wird, die Entstehung vcn die Umwelt verschmutzenden Verbindungen sehr gut kontrolliert werden kann. Bei einen einstufiger; Verfahren mit einem Überschuß an Luft ist jedoch auch bei Verwendung eines Nickelkatalysators die Menge der die Ur.iweit verschmutzenden Verbindungen, insbesondere von Stickoxiden, un annehrab ar ho c h.

Beispiel 2

Der Reaktor wurde mit 2,72 kg Girdler (Chenetrcn) G-56B, einen auf Aluminiumoxid aufgebrachten Nickelkatalysator mit einem Nickelgehalt von 25 Gew.%, der ursprünglich in Form von 1,59 bis 0,95 cm großen Ringen vorlag und. zu einer Teilchengröße von weniger als 1,41 mm gemahlen war, und mit 18,1 kg 'tafelförmigem Alcoa T-f>1 Aluminiumoxid mit einer Teilchengröße kleiner als 1,41 mm beschickt.

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Nachdem die Wirbelschicht auf Arbeitstemperatur gebracht worden war, wurden in den unteren Teil der V7irbelschicht gemäß Beispiel 1 Propan, Prinärluft und eine Aufschläranung eines explosiven Einsatzproduktes eingespeist, das 10 Gew.% Alpha-Trinitrotoluol in Wasser enthielt. Es wurde nacheinander nach 7 verschiedenen
Arbeitsweisen, die mit -2A bis 2G bezeichnet sind, gearbeitet.
Bei den Verfahrensweisen 2F und 2G wurde erf indungsger.äß Sekundärluft zugesetzt, während bei den anderen fünf Arbeitsweisen die
gesamte Luft als Priinärluft eingespeist wurde. Bei den Arbeitsweisen 2A und 2E wurde ein Überschuß an Luft verwendet, während bei den Arbeitsweisen 2B, 2C und 2D erfindungsgenäß weniger als die theoretisch erforderliche Menge an Luft verv.'endet wurde. Das den Reaktor verlassende Abgas wurde analysiert. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

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Tabelle 2

2Λ^Ί

2B

2C

2D

2F

Stufenzahl

Temp, des unteren Betts ( C
Temp, des oberen Betts ( C)

TNT-Durchsatz (Trockene kg/h)
Viasserdurchsatz (kg/h)

Propandurchsatz (m /h;,St.-Bed.)
Gesamtluftdurchsatz (m /h St.-Bed.) 10,92

ooPrimärluft in % d. th. erf. Menge 112,9
NJGesaratluft in % " " " "

oRauchgasanalyse

NO
^NOx

(ppm)
(ppm)

899 899	916 916	9 30 930	952 952	974 974	953 960	963 960
0,372 3,55	0,372 3,55	0,372 3,55	0,372 3,55	0,372 3,55	0,372 3,55	0,372 3,55
0,366 ) 10,92	0,472 11,02	0,479 10,99	0,472 11,02	0,502 13,46	0,490 15,97	0,529 16,71
112,9 112,9	90,4 90,4	89,0 89,0	90,4 90,4	104,4 104,4	70,8 126,5	79,0 123,3
2,5	0,0	0,0	0,0	0,9	4,7	4,2
13,2	—	—	—	14,1	11,5	11 ,8
95	4100	5000 >	5000	750	650	140
1940	115	12	3	430	7	35
2400	130	25	7	445	8	36

Nicht-erf indungsgexnäßer Vergleichsversuch

Die We.rte in Tabelle 2 zeigen eine wesentlich geringere Stickoxidemission bei den erfindungsgemäßen Arbeitsweisen 2B, 2C, 2D, 2F und 2G als bei den Vergleichsarbeitsweisen 2Λ und 2E, bei denen ein Überschuß an Primärluft verwendet wurde. Aufgrund der verschiedenen Bettemperaturen und der verschieden großen als Primärluft zugesetzten Luftmengen ergaben sich natürlich unterschiedliche Konzentrationen an Stickoxiden und Kohlenmonoxid'in Abgas; vergleiche z.B. Arbeitsweise 2F mit 2G. Die hohe CO-Emission bei den Arbeitsweisen 2B, 2C und 2D resultierte daraus, daß eine geringere Menge Luft als theoretisch erforderlich verwendet wurde und so nicht aller im Propan und im TNT vorhandener Kohlenstoff zu Kohlendioxid oxidiert werde'n konnte.

Beispiel 3

Der Reaktor wurde mit 20,9 kg gebrauchtem tafelförmigen Alcoa

T-61-Aluminiumoxid mit einer Teilchengröße von weniger als 1,41 min beschickt.

Es wurde nach vier verschiedenen, mit 3A bis 3D bezeichneten Arbeitsweisen gearbeitet. Bei 3Λ wurde in einer Stufe und bei den anderen drei Verfahrensweisen in zwei Stufen gearbeitet. Als Einsatzprodukt diente jeweils eine 10 %-ige wäßrige TNT-Aufschlämmung. Bei den Arbeitsweisen 3A und 3B wurden Propan und Primärluft zusammen mit der TNT-Aufschlämmung in den unteren Teil der Wirbelschicht eingespeist, wobei bei Verfahrensweise 3B zusätzlich in obf!r»n Toil der Wirbolnoh j oht Sekundärluft zugesetzt wurde. Die Verfahrensweisen 3C und 3D entsprachen

BAD C 509828/0928

der Verfahrensv/eise 3B mit dem Unterschied, daß die Einsatzproduktauf schlämmung neben ungelöstem TNT gelöstes Nickelnitrat enthielt. Anstelle von festem Nickel oder festem Nickeloxid auf einem Träger wurde also bei diesem Versuch der Katalysator in Form von gelöstem Nickelnitrat eingesetzt. Tabelle 3 gibt die Ergebnisse wieder.

•ί Tabelle 3

3Α^Ί

•3B

3C

3D

Ni (WO.,) „ in der EinsatzproduKtaufschlämmung

Stufenzahl

Nein

,o.

Temp, des unteren Batts(^C) 910 " " oberen

(°C) 910

Nein

893 1016

TNT-Durchsatz (Trock. kg/h) 0,417 Wasserdurchsatz (kg/h) 3,765

0,417
3,765

Propandurchsatz(m /h;St.-Bed.) 0,542 0,515

Gesamtluftdurchsatz(" " " )16,31 16,59

Primärl. in % d. th. erf. M. 120,2 60,2

Gesamtl. " " " " " " 120,2 124,2

Ja

910
1016

0,417
3,765

0,544
16,52

58,2
117,7

935 1071

0,417 3,765

0,603 16,93

51 ,2 109,0

Rauchgasanalyse	(%)
°2	(%)
co₂	(ppm)
CO	(ppm)
NO	(ppm)
NO_x	(ppm)
HC

3,	7	4	,3	3	,4	1,	9
12,	2	11	,8	12	,4	13,	4
960		320		190		1480
2500		1070		280		68
2800		1250		295		78
150		50		<1O		30

509828/0928

Die obigen Vierte zeigen, daß im Gegensatz zur einstufigen Arbeitsweise mit einem Überschuß an Luft bei zweistufiger Arbeitsweise mit weniger als der theoretisch erforderlichen Menge an Luft in der ersten Stufe eine wesentliche Verringerung des NO -Gehalts im Abgas erzielt wird (vercjleiche 3Λ und 3B) , das aber eine / wirksame Verringerung des NO -Gehaltes nur bei Verwendung eines

/ " X. ■

Katalysators wie in 3C und 3D möglich ist. Die Werte in 3C und 3D lassen vermuten,/daß die NO -Entwicklung bei Temperaturen über 927 C im unteren Teil der Wirbelschicht etwas geringer ist als bei Temperaturen unterhalb 927 C (ein ähnlicher Effekt ist in Beispiel 2 zu beobachten). Ein Vergleich der relativen Wirksamkeit von gelöstem Nickelnitrat als Katalysator und von auf einen Träger aufgebrachtem Nickel (Beispiele.1 und 2) erscheint nicht sinnvoll; die Werte aller drei Beispiele zeigen jedoch, daß Nickel in jeder Form ein sehr wirksamer Katalysator zur Verringerung des NO ,-Gehaltes im Abgas ist.

Beispiel 4

Dieses Beispiel beschreibt die Zersetzung von Salpetersäure mit

geringer Stickoxidemission.

Es wurde mit der gleichen Wirbelschicht wie in Beispiel 1 nach vier verschiedenen Verfahrensweisen gearbeitet, wobei 4A und 4D Einstufenverfahren und 4B und 4C Zweistufenverfahren waren. Bei allen vier Arbeitsweisen wurden Propan, Luft und eine Lösung von analysenreiner Salpetersäure in Wasser, die 2,13 kg 70,5 %-ige HI-JO in 16 kg Wasser entr.^rcchond 7,8 Gev."> 'vr.O enthielt, in den

509828/0928

unteren Teil der Wirbelschicht eingespeist. Bei 4Λ, und 4D wurde ein Überschuß an Primärluft und keine Sekundärluft zugesetzt; bei 4B und 4C wurde in der ersten Stufe weniger als die theoretisch erforderliche Menge an Primärluft und zusätzlich Sekundärluft im oberen Teil der Wirbelschicht zugesetzt. Bei 4A und 4D fand eine vollständige Zersetzung und Oxidation im unteren Teil der Wirbelschicht statt, während bei 4B und 4C die vollständige Oxidation erst im oberen Teil der Wirbelschictit erfolgte. Das aus dem Reaktor austretende Abgas wurde analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4

4B

4C

Stufenzahl

Temp, des unteren Betts( C) oberen "

HNOj-Durchs. (kg/h)
Wasserdurchsatz:(kg/h) .

Propandurchs. (m /twSt.-Bed.) Ges.luftdurchs.(" " " )

Primärl. in % d. th. erf. M. Gesamt!. " " " " " "

Rauchgasanalyse

°2	(%)
co₂	(%)
CO	(ppm)
NO	(ppm)
NO_x	(ppm)
HC	(ppn)

899 899

0,254 3,00;

0,454 12,01

111,1 111,1

2,3 12,3 600 3300 5600 45

.969
993

0,254
3,/QO

;·. 0,549
15,60

63,9

3,7

11,4

20
160
207

1038

0,254

: 3r:P0

.0,607
15,73

55,5
108,9

1,9
12,5
240
53
72

1 -

949 949

0,254 _: .3,00.

.0,542 14,09

109,2

109,2;,

1,9 12,5 270 300 3300

509828/0928

■*■'-■ i·¹'"-

- 25 -

Im Vergleich zu 4A, und 4B ergaben die erfindungsgemäßen Verfahrensweisen 4B,und 4C eine aμsgezeichnete Verringerung der NO -Emission.

Beispiel 5 . .

Der Reaktor wurde mit 2,27 kg auf Aluminiumoxid aufgebrachtem

Kobaltkatalysator in Form von 0,32 cm großen zylindrischen

Preßlingen, die „nominell 18 Gew.% Kobalt enthielten, und 18,1 kg tafelförmigen Alcoa T-61-Aluminiumoxid beschickt und auf 649°C

vorgewärmt.

Eine 10 %-ige wä3r"ige TNT-Auf schlämmung, Propan und Luft wurden in den.in Tabelle 5 angegebenen Mengen in den Reaktor eingespeist. Der Propan- und Luftdurchsatz wurde periodisch verändert, so daß sich fünf" verschiedene, mit 5A bis 5F bezeichnete Ver-* >..-' fahrensweisen ergaben. 5A¹Wr eine Vergleichende Arbeitsweise. ν mit^ einem Überschuß an Primärluft und ohne Sekundärluft. Bei den anderen'A'rfeeitswei'sen wurde- erfinciungsgemäß!gearbeitet, .d.h. es "wurde airie substöchiömetrische Menge an Primärluft .und zu-. . sätzliche Sekundärluft verwendet. Das aus dem Reaktor austretende⁴ Abgas wurde analysiert. Tabelle 5 zeigt die erhaltenen.: '> Ergebnisse. .... ......_:......

-■ ΐ ;- :r i-, r r

'■Λ ■". :^!i"-V. - Ov

Tabelle

5A

5B

5D

5E

5F

Temperatur des unteren Betts ( C) " oberen " "

Sprengstoffdurchsatz (Trockene kg/h) Wasserdurchsatz (kg/h)

Propandurchsatz (m /h;-St.-Bed.) Gesairrtluftdtirchsatz (m/h; St.-Bed.)

949

0,209 1,86

0,386 11,03

;,? Prinärluft in % der theor. erforderl. Menge 113,6 VK Gesar^tluft in % der theor. erforderl. Menge 113,6

(O	Raucher	asanalyse
CP KJ	°2	/ Q. \ I Ό J
OP	co₂	(%)
έ	CO	(pprn)

	NO	(ppfn.)
	NO_x	(ppm)
	KC	(ppm)

12/7

4oo:r

1 60&V

17θθ!_;

900*:^:

985 982

0,209 1,86

O.,399 14;.24

- 75,0 141/7

0,209 1,86

■0,540 ^: 13,67

55,7 102,0

1016 1027

1024 1027

.: .1068

Oberfl. 3ettgeschw. (m/sec)

0,913 0,S .13,9

5Ö00 ' 3^0' ·^;1 ...

18G0 U.

■' 1,13

0,209 ,86

O,521 14,67

53,1 113,4

2,7

; ■ 12,5 ^:

'^:ϊ 44Ö

;

700

0,209 1,86

0,545 14,80

2,0 12,9

2750 420 460 870

0,209 1,86

0,625 15,80

5O,9 102, ί

13,8

■;50Qp ;

;; 33p : 16Qb

■ 1,37

jo· cn

Die Ergebnisse zeigen,; daß Kobalt für* .das erf indungsgemäße Verfahren zwar ein wirksamer Katalysator, aber nicht so wirksam wie Nickel ist.

Beispiel 6 -

Der Reaktor würde mit'-20; 9 kg des Katalysators gemäß Beispiel 4 beschickt und es wurden eine 10 Gew.%--ige wäßrige Aufschlämmung von RDX, Propan und Luft in den in Tabelle 6 angegebenen Mengen in den Reaktor eingespeist. Es wurde nach fünf verschiedenen, mit 6A, 6B, 6C, 6D und 6Έ bezeichneten Arbeitsweisen gearbeitet. Bei'6A wurde nur ,Primärluft verwendet, während bei den anderen vier Arbeitsweisen sowohl Primär- als auch Sekundärluft verwendet wurde. ,Das den Reaktor verlassende Abgas wurde analysiert, Tabelle 6 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. '. ■.

509828/092 8

Tabelle 6

6A

6B

6C

6D

6E

CD CD OO NJ OO ^ O CO K> OO

Temperatur des unteren Betts ( C)

oberen "

Sprengstoffdurchsatz (Trockene kg/h) Wasserdurchsatz (kg/h)

Prcpandurchsatz (m /h;^St.-Bed.) Gesamtluftdurchsatz (m /h; St.-Bed.)

Primärluft in % der theor. erforderl. Menge Gesar-tluft in % der theor. erforderl. Menge

Rauchgasanalyse °2

co₂

CO (ppm)

NO ' (ppiri)

Ν0_χ (ppm)

HC (ppm)

S 32	910 999	938 1010	971 1004	982 1032	I to
0,358 3,25	0,358 3,25	0,358 3,25	0,358 3,25	0,358 3,25	CX). I
0,411 10,78	0,657 16,99	0,665 17,91	0,589 16,74	0,639 18,22
alle 107,2	55,3 106,8	63,1 111,1	64,5 117,1	60,2 117,6
1,5	1,4	2,3	3,3	3,4
13,3	13,2	12,6	12,0	11,9
610	4500	2500	160	500
1150	22	20	20	12
1600	34	22	21	17
100	20	10	<10	C10

Oberfl. Bettgeschw. (m/sec) 1 ,01

1 ,49

1 ,58

1 ,49

1,62

Bei allen zweistufigen Verfahrensweisen war der NO ,-Gehalt .im Abgas sehr gering.--Es. sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine gleichzeitige optimale Verringerung des NO -, CO- und Kohlenwasserstoff gehalts im /ibgas erzielt wurde bei Verfahrensweise .6D, bei der etwa 64,5 % der theoretisch erforderlichen Luftmenge als Primärluft in den Reaktor eingespeist wurden.

Beispiel 7

Der Reaktor wurde mit 20,9 kg tafelförmigem Alcoa T-61-Aluminiumoxid beschickt und-auf 649°C vorgewärmt.

Es wurden eine 12,5 Gew.?; RDX und'etwa 7,7 Gew.% gelöstes Nickelnitrathexahydrat enthaltene Aufschlämmung, Propan und Luft in den Reaktor eingespeist.'Bei Verfahrensweise 7A und 7B wurde
nur Primärluft und keine Sekundärluft verwendet; bei 7C, 7D und 7E wurde weniger als die theoretisch erforderliche Menge an
Luft als Primclrluft und zusätzlich Sekundärluft zugesetzt. Da.-o den Reaktor verlassende Abgas wurde analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 wiedergegeben.

BAD

509828/0928

Tabelle 7

7A

7B

7C

7D

cn O CD CX)

00 \ O CO to OO

O Z

Temperatur des unteren Betts (⁰C) 954 949 932

oberen " " — -- 1038

Sprengstoffgehalt der Aufschlämmung (Gew.%) 15,3 RDX

Sprengstoffdurchsatz (Trockene kg/h) 0,563 ·

Wasserdurchsatz (kg/h) 3,13 :

Katalysatordurchsatz (kg/h)

Propandurchsatz (m³/h;_St.-Bed.) 0,528 0,457 O,59(

Gesr.-^luftdurchsatz (nr/h; St.-Bed.) 13,70 14,78 16,70

Prirr.Lirluft in % der theor. erforderlichen Menge alle alle 78,7

Gesanvtluft " % " " " " 105,3 130,7 113,6

Rauchgasanalyse

O₂ (%) ' 1,1 5,2 2,7

CO₂ (%)■ 13,7 11,0 12,5

CO (ppm) 4500 . 1970 1000

KO (ppm) 1200 1400 . 780

NO (ppm) 1400 1450 800 KC (ppm)

Oberfl. Bettgeschw. (m/sec) 1,22 1,28 1,52

910 1043 1043

12,5 RDX

0,463

2,94 .

0,281

0,610 0,662 16,50 18,23

77,0 77,8 111,0 113,1

2,2
12,7

1050
300
310

1 ,49

2,6 12,4 625
150
160
100

1 ,61

U)

Die sehr viel geringere Stickoxidemission in 7E als in 7D läßt vermuten, daß das System' in 7D noch nicht den Gleichgewichtszustand erreicht hatte.

Vergleichsbeispiel A

Es wurde nach den Arbeitsweisen 1A und 1B gemäß Beispiel 1 gearbeitet mit dem Unterschied, daß kein Katalysator verwendet wurde. Als Einsatzprodukt diente eine 10 Gew.%-ige Aufschlänmung von TNT in Wasser. Bei Arbeitsweise 8A handelte es sich um eine einstufige Arbeitsweise und bei 8B um eine zweistufige. Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse.

Tabelle

Temperatur des unteren Betts ( C)

oberen "

TNT-Durchsatz (Trockene kg/h) Wasserdurchsatz (kg/h)

3 Propandurchsatz (m /h; .,St.-Bed.)

Gesamtluftdurchsatz _;(n^J/h; St.-Bed.)

Priniärlxift in % der theor. erforderl. MengeiOS Gesamtluft " % " " " "

Oberf l.Geschw. im unteren Teil der Wirbelschicht (m/sec) Oberfl.Geschw. im oberen Teil der Wirbelschicht (m/sec)

Rauchgasanalyse

Co (%) CCT (ppn) NO (ppn) NO (ppm)

I1C^X . (ppm)

509 8 28/0928

8A⁺	313 81	8B⁺
938 938	693 72	910 1016
o, • 2,		0,313 2,81
O, 18,	49	'0,507 13,60
ei08 108	49	58,1 106
1,	7 2	0,82
1,	ßÄD	1,22
1, 13, 2200 1 300 132Ί 2000	1,2 ■ 13,8 150 975 975 25
	ORIGINAL

Die im Vergleich zu den Verfahrensweisen mit Katalysator hohen NO -Emissionen in diesem Beispiel machen deutlich, daß die Vorwendung eines Katalysators zur wirksamen Verringerung der NO _r-Emission unbedingt notwendig ist.

509828/0928

Claims

- - Patentansprüche

φ. "Verfahren zur Beseitigung nicht gasförmiger stickstoffhaltigen Materialien ohne wesentliche Bildung von Stickoxiden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) das stickstoffhaltige Material in eine einen Katalysator für die Reduktion von NO enthaltende Viirbelschichtredukt ions zone bringt, '.

b) das stickstoffhaltige Material in Gegenwart des Katalysators in der Reduktionszone zersetzt und

c) die gasförmigen Produkte der teilveisen Oxidation und Zersetzung aus der Reduktionszorie entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmigen Reaktionsprodukte aus der Reduktionszonc in eine Oxidationszone leitet, ein zweites Mal ein sauerstoffhaltiges Gas zumindest in theoretisch ausreichender Menge zusetzt und die gasförmigen Produkte im wesentlichen zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine einzige Wirbelschicht verwendet, in diese oberhalb des Einlasses für das stickstoffhaltige Material ein zweites Mal sauerstoffhaltiges Gas einspeist und so den Teil der Wirbelschicht über dem Einlaß für den zweiten Zusatz von sauerstof f haltigem Gas zur Oxidationszone und den Teil der Wirbelschicht unter diesem Einlaß zur Reduktionszone ausbildet.

509828/0928
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxidationszone und Reduktionszone voneinander trennt und in zwei Reaktoren arbeitet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffhaltiges Material ein organisches Material verarbeitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5,- dadurch gekennzeichnet, daß nan ein explosives organisches stickstoffhaltiges Material verarbeitet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nan 2,4,'6-Trinitrotoluol verarbeitet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nan das explosive Material in Form einer wäßrigen Aufschlärmuna in die Redukticnszone einspeist.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nan als organisches stickstoffhaltiges Material öl, Ölschiefer, Kohle mit geringem Schwefelgehalt oder Industrieabfall verarbeitet.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nan die reduzierenden Bedingungen in rOr fteduktionszono durch Oxidation eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs mit weniger als der theoretisch erforderlichen Menge eines sauerstoffhaltigen Gases aufrecht erhält. „ „

509828/0 928 MD ORiaiNAL
11. Verfahren nach Anspruch.10, dadurch gekennzeichnet, daß nan etwa 50 bis 90 % der theoretisch erforderlichen Menge an Sauerstoff zusetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nan bei einer Temperatur von mindestens etwa 649°C arbeitet.
13. Verfaxen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nan bei einer Temperatur von etwa' 871 bis 1 O93°C arbeitet.

ue:ka:bü

509828/0928

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