DE2463434C2

DE2463434C2 - Verfahren zur Beseitigung von Stickstoffoxiden aus Abgasen

Info

Publication number: DE2463434C2
Application number: DE2463434A
Authority: DE
Inventors: Shinji Aoki; Shoji Higashimura Gunma Hashimoto; Waichiro Maebashi Gunma Kawakami; Keita Fujisawa Kanagawa Kawamura; Sueo Tokio/Tokyo Machi; Keiichi Takasaki Gunma Shimoto; Hiromi Isesaki Gunma Sunaga; Ryuichi Maebashi Gunma Tanaka
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1973-01-11
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1987-02-05
Also published as: NL7400327A; DE2401316C2; FR2213795B1; DE2401316A1; IT1011517B; DE2463434A1; FR2213795A1; NL180177B; NL180177C; AU6419374A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen, aus der DE-PS 11 11 600 bekannten Verfahren wird das Abgas mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wodurch die Stickstoffoxide in Stickstoffdioxid umgewandelt werden sollen, das dann vergleichsweise leicht mittels Wäsche aus dem Abgas entfernt werden kann. Bei der Behandlung des Abgases mit einem UV-Strahler besteht jedoch die Gefahr, daß sich auf der Außenfläche des UV-Strahlers ein Belag aus Krackprodukten bildet, wodurch der anfänglich gute Wirkungsgrad der Bestrahlung nach kurzer Zeit praktisch auf Null zurückgeht. Bei großtechnischen Anlagen ist daher das bekannte Verfahren nicht einsetzbar.
In Abgase, welche bei der Verbrennung von Schweröl und ähnlichem entstehen, sind Stickstoffoxide enthalten. Des weiteren werden große Mengen von Stickstoffoxiden (NOx) erzeugt, wenn Metalle gelöst werden oder eine Oberflächenbehandlung von Metallen mittels Salpetersäure durchgeführt wird, oder wenn chemische Synthesen unter Verwendung von Salpetersäure durchgeführt werden.
Die so entstandenen Stickstoffoxide bilden einen wesentlichen Teil der Luftverschmutzung, und es ist ein wirkungsvolles Verfahren zur Beseitigung dieser Stickstoffoxide sehr erwünscht. Bis jetzt konnte jedoch noch kein zufriedenstellendes Verfahren gezeigt werden, das auch in der Praxis vorteilhaft zur Anwendung kommen konnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beseitigung von Stickstoffoxiden aus Abgasen mittels Bestrahlung zu zeigen, das wirkungsvoll im industriellen Maßstab eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es wurde gefunden, daß durch Behandlung der Abgase mit ionisierenden, insbesondere radioaktiven Strahlen einer bestimmten Dosisrate und anschließendem Waschen der bestrahlten Gase mit Wasser oder einer alkalischen Lösung Stickstoffoxide 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 und dgl. entstehen, verstanden werden.
Bei Durchführung dieses Verfahrens ist ein vorteilhaftes Merkmal, daß wenigstens 1 Volumen-% Sauerstoff in den behandelnden Abgasen vorhanden ist. Wenn das zu behandelnde Gas fast keinen oder weniger als 1 Volumen-% 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 Volumen-% oder mehr. Der bevorzugte Bereich beträgt 1-10 Volumen-%.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen das Charakteristische des "Wascheffektes" der Erfindung.

Beispiel 1

Ein Abgas, das 1000 ppm Stickstoffoxide enthielt, wurde durch die Reaktionskammer, welche eine Leistungsfähigkeit von 12,5 l aufwies, hindurchgeleitet. Das Gas wurde auf einer Temperatur von 25° gehalten und wies eine Fließgeschwindigkeit von 2 l pro Sekunde auf. In der Reaktionskammer wurde das Gas mit Elekronenstrahlen aus einem Cockcroft-Walton-Elektronenbeschleuniger bestrahlt. Die Bestrahlungsdosisrate betrug 8×10&sup5; rad/sec, und die Gesamtdosis betrug 2 Megarad. Nach der Bestrahlung wurde das behandelte Gas sprudelnd durch eine 1%ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxid zum Waschen hindurchgeleitet. Nach der Waschbehandlung wurde das Gas einer Analyse unterzogen. Diese ergab, daß der Stickstoffoxidgehalt bis auf 570 ppm verringert wurde.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen, daß anstelle von Natriumhydroxid wie in Beispiel 1 Wasser verwendet wurde. Der Stickstoffoxidgehalt wurde von anfänglichen 1000 ppm auf 850 ppm verringert.

Beispiel 3

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen, daß eine 3%ige wäßrige Lösung von Natriumhydroxid anstelle einer 1%igen wäßrigen Lösung wie in Beispiel 1 verwendet wurde. Der Stickstoffoxidgehalt wurde auf 620 ppm verringert.

Beispiel 4

Ein Teil eines Abgases, das 600 ppm Stickstoffoxid enthielt, wurde in ein Reagenzglas gebracht, das ein Volumen von 500 ccm aufwies und das abgedichtet wurde. Dann wurde das Gas mit γ-Strahlen aus einer Co-60-Quelle bestrahlt. Die Dosisrate betrug 5×10&sup5; rad/hr, wobei die Bestrahlung drei Stunden dauerte. Dann wurde die 500 ccm des bestrahlten Gases in eine Spritze eingebracht, welche 20 ccm von 1%iger wäßriger Lösung von Natriumhydroxid enthielt. Das Gas wurde dann durch Schütteln der Spritze gewaschen. Danach wurde das gewaschene Gas im Hinblick auf Stickstoffoxide analysiert. Der Stickstoffoxidgehalt betrug 380 ppm.

Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)

Ein Abgasstrom, der 2000 ppm Stickstoffoxide enthielt, wurde durch einen Reaktionsraum geleitet, der ein Volumen von 12,5 l aufwies. Der Gasstrom wurde bei einer Temperatur von 25°C gehalten. Die Fließgeschwindigkeit betrug 1,5 l pro Sekunde. Das Gas wurde im Reaktionsraum mit Elektronenstrahlen aus einem abgestimmten Elektronenstrahlbeschleuniger bestrahlt. Die Dosisrate betrug 5×10&sup5; 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 Stickstoffoxide. Der Stickstoffoxidgehalt betrug 2100 ppm.
Es 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). &udf53;sb18&udf54;H@&udf53;vu10&udf54;°Ky°k = 160 °Kx°k@,(1)&udf53;zl10&udf54;
Es hat sich in vielen Versuchen herausgestellt, daß die obige Beziehung fast exakt auf den Bereich von bestimmten Dosisratewerten 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 der Zeichnung 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. &udf53;sb18&udf54;H°=c:30&udf54;@&udf53;vu10&udf54;°Kx°k¤=¤@W:°Ky°k:160&udf54;¤(Mrad)@,(2)&udf53;zl&udf54;

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen Stickstoffoxiden aus Abgas, bei dem das Abgas in einer Reaktionskammer bestrahlt und anschließend mit Wasser oder einer alkalischen Lösung gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Dosisrate von 10&sup5; rad/sec bis 10&sup7; rad/sec bestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zu behandelnden Abgas wenigstens 1 Volumen-% Sauerstoff vorhanden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Abgas einen Sauerstoffgehalt von 1 bis 10 Volumen-% aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, dessen Gesamtdosis X wenigstens °=c:30&udf54;H&udf53;vu10&udf54;°KX°k¤ÄMradÀ¤=¤@W:°Ky°k:160&udf54;&udf53;zl10&udf54;beträgt, wobei y den Gehalt an NOx in ppm im Abgas bedeutet.