DE2463458C2

DE2463458C2 -

Info

Publication number: DE2463458C2
Application number: DE19742463458
Authority: DE
Priority date: 1973-08-15
Filing date: 1974-01-11
Publication date: 1990-05-17
Anticipated expiration: 1994-01-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen, aus der FR-PS 21 13 283 bekannten Verfahren wird das Abgas mit ionisierender Strahlung mit einer Dosis von beispielsweise 1 Mrad und mehr bestrahlt und anschließend werden die bestrahlten verunreinigenden Substanzen gesammelt.In such a method known from FR-PS 21 13 283 is the exhaust gas with ionizing radiation with a Irradiated dose of 1 Mrad and more, for example, and then become the irradiated contaminating substances collected.

Ferner ist es aus der US-PS 33 89 971 bekannt, mit Hilfe eines Rußentferners, bei welchem quer zu einem Verbrennungsgasstrom Nebel aus einem Wasser- und Luftgemisch gesprüht wird, Ruß und Schadstoffe aus dem Verbrennungsgasstrom zu entfernen. Anschließend wird der mit den Schadstoffen beladene Nebel in ein Ableitungsrohr geleitet, in welchem der mit den Schadstoffen beladene Nebel mit ultraviolettem Licht und Licht mit einer Wellenlänge zwischen 2900 und 8000 Å bestrahlt wird. Hierbei sollen SO₂ und NO₂ zu löslichen Produkten oxidiert werden, die in dem im Ableitungsrohr kondensierten Wasser gelöst werden.It is also known from US-PS 33 89 971, with the help a soot remover, in which across a combustion gas stream Mist sprayed from a water and air mixture soot and pollutants from the combustion gas stream remove. Then the one loaded with the pollutants Fog directed into a drain pipe, in which the mist loaded with the pollutants with ultraviolet light and light with a wavelength between 2900 and 8000 Å is irradiated. Here, SO₂ and NO₂ are said to be soluble Products are oxidized in the in the discharge pipe condensed water can be dissolved.

In Abgasen, welche bei der Verbrennung von Schweröl und ähnlichem entstehen, sind Stickstoffoxide enthalten. Des weiteren werden große Mengen von Stickstoffoxiden (NO_x) erzeugt, wenn Metalle gelöst werden oder eine Oberflächenbehandlung von Metallen mittels Salpetersäure durchgeführt wird oder wenn chemische Synthesen unter Verwendung von Salpetersäure durchgeführt werden.Exhaust gases that are produced when heavy oil and the like are burned contain nitrogen oxides. Furthermore, large amounts of nitrogen oxides (NO _x ) are generated when metals are dissolved or a surface treatment of metals is carried out using nitric acid or when chemical syntheses are carried out using nitric acid.

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.The nitrogen oxides formed in this way form an essential one Part of air pollution and it's an effective one Processes for removing these nitrogen oxides very welcome. So far, however, has not been satisfactory Procedures are shown that also in practice could be used to advantage.

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.The object of the invention is a method for elimination to show nitrogen oxides from exhaust gases by means of radiation, that is used effectively on an industrial scale can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.

Insbesondere wird dieses Verfahren so durchgeführt, daß die Abgase, welche Stickstoffoxide enthalten, mit einer ionisierenden Strahlung in Anwesenheit von Wasser bestrahlt werden. Hierbei werden die gasförmigen Stickstoffoxide in nebelförmige bzw. staubförmige Produkte umgewandelt. In einer darauffolgenden Verfahrensstufe werden die Reaktionsprodukte mittels einer Sammlereinrichtung gesammelt. Hierzu kann man beispielsweise elektrostatische Ausfällapparate, Staubabscheider, Filter und dgl. verwenden.In particular, this process is carried out so that the Exhaust gases containing nitrogen oxides with an ionizing Radiation can be irradiated in the presence of water. Here the gaseous nitrogen oxides become misty or dusty products converted. In a subsequent one Process stage are the reaction products by means of collected by a collector. You can do this for example electrostatic precipitators, dust separators, Use filters and the like.

Bei der Durchführung des Verfahrens ist ein geringer Gehalt an Sauerstoff von Vorteil. Der bevorzugte Bereich des Sauerstoffgehaltes beträgt 1 bis 10 Vol.-%.There is a low salary when performing the procedure of oxygen is an advantage. The preferred range of oxygen content is 1 to 10% by volume.

Bei der Durchführung des Verfahrens enthält das zu behandelnde Abgas Feuchtigkeit in einer solchen Menge, welche äquivalent zu der der Stickstoffoxide ist oder mehr. Wenn demgemäß der Feuchtigkeitsgehalt des Abgases geringer ist als die Menge, welche äquivalent ist zu der Menge der Stickstoffoxide, wird von einer äußeren Quelle, bevor das Gas bestrahlt wird, zusätzliche Feuchtigkeit hinzugegeben. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt mehr als das Äquivalent zur Stickstoffoxidmenge 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.When the method is carried out, it contains what is to be treated Exhaust moisture in such an amount, which is equivalent to which the nitrogen oxide is or more. If so the moisture content of the exhaust gas is less than that Amount which is equivalent to the amount of nitrogen oxides, is from an outside source before the gas is irradiated additional moisture is added. If the moisture content more than the equivalent of the amount of nitrogen oxide the gas can be irradiated as it is. However, additional water can be added to the exhaust gas in such cases be added at the reaction inlet or in the reaction space, by atomizing the water. This allows you to measure efficiency improve in removing contaminants.

Die anwendbare Bestrahlungsdosisrate hängt vom NO_x-Gehalt des Abgases, dem Feuchtigkeitsgehalt und dgl. ab. Bevorzugt wird eine Dosisrate im Bereich von 10⁵ rad/sec bis 10⁷ rad/sec. Jedoch kann auch eine Dosisrate außerhalb dieses Bereiches zur wirkungsvollen Beseitigung von NO_x anwendbar sein.The applicable radiation dose rate depends on the NO _x content of the exhaust gas, the moisture content and the like. A dose rate in the range from 10⁵ rad / sec to 10⁷ rad / sec is preferred. However, a dose rate outside of this range may also be applicable for the effective removal of NO _x .

Die Gastemperatur während der Bestrahlung beträgt bevorzugt 100°C oder mehr. Jedoch können auch tiefere Temperaturen, beispielsweise 20 bis 30°C, angewendet werden.The gas temperature during the irradiation is preferably 100 ° C. or more. However, lower temperatures, for example 20 to 30 ° C.

Indem man die Gastemperatur in der Sammlereinrichtung niedriger hält als in der Bestrahlungskammer, kann man ein wirkungsvolles Sammeln des erzeugten Nebels erzielen.By keeping the gas temperature in the collector device lower than in the radiation chamber, one can effectively collect the achieve generated fog.

Als Sammlereinrichtungen erweisen sich als geeignet elektrostatische Ausfällapparate, Staubabscheider, Filter und dgl.As electrostatic collectors prove to be suitable Precipitation apparatus, dust separator, filter and the like

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des im vorstehenden beschriebenen Verfahrens.The following examples serve to explain the above described procedure.

Example 1

Ein Abgasstrom, der 1000 ppm Stickstoffoxide enthielt, wurde durch den Reaktionsraum hindurchgeleitet. Dieser besaß ein Volumen von 12,5 l, und die Temperatur betrug 100°C. Die Fließgeschwindigkeit war 5 l/sec. 1 ccm/sec Wasser wurde in den Reaktionsraum nach Zerstäubung eingeblasen. Das Gas im Reaktionsraum wurde mit Elektronenstrahlen aus einem Cockroft- Walton-Elektronenstrahlbeschleuniger bestrahlt. Die Dosisrate betrug 8×10⁵ rad/sec. Nachdem das bestrahlte Gas durch den Reaktionsraum hindurchgelangt ist, wurde es zur Bestimmung des Stickstoffoxidgehaltes analysiert. Dieser Gehalt betrug 650 ppm.An exhaust gas stream containing 1000 ppm nitrogen oxides was passed through the Reaction space passed through. This had a volume of 12.5 l and the temperature was 100 ° C. The flow rate was 5 l / sec. 1 ccm / sec water was blown into the reaction space after atomization. The gas in the reaction chamber was Walton electron beam accelerator irradiated. The dose rate was 8 × 10⁵ rad / sec. After the irradiated gas passes through the reaction space , it was used to determine the nitrogen oxide content analyzed. This content was 650 ppm.

Example 2

Ein Abgasstrom, der 420 ppm Stickstoffoxide und 10 000 ppm Wasser enthielt, wurde durch einen Reaktionsraum, der ein Fassungsvolumen von 12,5 l aufwies, hindurchgeleitet. Der Gasstrom wurde auf einer Temperatur von 100°C gehalten und besaß eine Fließgeschwindigkeit von 2 l/sec. Das Gas wurde mit Elektronenstrahlen aus einem Cockroft-Walton-Elektronenbeschleuniger bestrahlt. Die Dosisrate betrug 8×10⁵ rad/sec. Das bestrahlte Gas wurde in einen Cottrell-Staubsammler geleitet, und das Gas wurde dann analysiert. Der Stickstoffoxidgehalt betrug 300 ppm.An exhaust gas stream containing 420 ppm nitrogen oxides and 10,000 ppm water was through a reaction space that has a capacity of Had 12.5 l, passed through. The gas flow was at a temperature kept at 100 ° C and had a flow rate of 2 l / sec. The gas was generated with electron beams from a Cockroft-Walton electron accelerator irradiated. The dose rate was 8 × 10⁵ rad / sec. The irradiated gas was passed into a Cottrell dust collector, and the gas was then analyzed. The nitrogen oxide content was 300 ppm.

Example 3

Ein Abgas, das 2500 ppm Stickstoffoxide enthielt, wurde in ein druckfestes Reagenzglas mit einem Fassungsvermögen von 200 ccm zusammen mit 0,5 ccm 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 Bestrahlungsdosisrate betrug 5×10⁵ rad/hr bei drei 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 einen Glasfilter geleitet wurde. Das erhaltene Gas wurde dann analysiert, und es stellte sich heraus, daß der Stickstoffoxidgehalt 1800 ppm betrug.An exhaust gas containing 2500 ppm of nitrogen oxides was put in a pressure-resistant test tube with a capacity of 200 cc along with 0.5 cc of water, and the test tube was sealed. The temperature in the test tube was kept at 100 ° C and the gas therein was irradiated with γ rays from a Co-60 source. The radiation dose rate was 5 × 10⁵ rad / hr at three hours. After the irradiation, the temperature in the test tube was quickly lowered to 20 ° C. Then the generated mist was removed from the gas by passing it through a glass filter. The gas obtained was then analyzed and the nitrogen oxide content was found to be 1800 ppm.

Example 4 (comparative example)

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch keine Bestrahlung vorgenommen wurde. Es stellte sich keine Verringerung des Stickstoffgehaltes ein.Example 1 was repeated, but no irradiation was carried out has been. There was no reduction in the nitrogen content a.

Example 5 (comparative example)

Ein Stickstoffoxidgas wurde mit trockener Luft gemischt, so daß eine Mischung bestand, die 500 ppm Stickstoffoxid enthielt. Das gemischte Gas wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 2 behandelt. Es wurde beobachtet, daß kein Nebel nach der Bestrahlung entstand. Die Analyse des Gases ergab, daß sich der Stickstoffoxidgehalt ein wenig erhöht hatte, und zwar auf 520 ppm.A nitrogen oxide gas was mixed with dry air so that a Mixture consisted of 500 ppm nitrogen oxide. The mixed Gas was treated according to the procedure in Example 2. It has been observed that there was no fog after the irradiation. Analysis of the gas showed that the nitrogen oxide content had increased a little, and to 520 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 NO_x (y ppm) und der Gesamtdosis, mit der das Abgas bestrahlt worden ist (x Megarad).A relationship has been found to be represented by the following equation. This relationship exists between the amount of NO _x (y ppm) removed by radiation and the total dose with which the exhaust gas has been irradiated (x megarad).

y=160 x (1) y = 160 x (1)

Es hat sich in vielen Versuchen herausgestellt, daß die obige Beziehung fast exakt auf den Bereich von bestimmten Dosisratewerten angewendet werden kann. Das heißt, wenn die Dosisrate innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, ist die Menge des aus dem Abgas beseitigten NO_x 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 NO_x, wie das in der Zeichnung dargestellt ist.It has been found in many experiments that the above relationship can be applied almost exactly to the range of certain dose rate values. That is, if the dose rate is within a certain range, the amount of NO _x removed from the exhaust gas is independent of the dose rate and changes in proportion to the total dose with which the gas is irradiated. The above equation (1) is obtained by recording the relationship between the total dose (Mrad) and the amount (ppm) of NO _x removed from the exhaust gas, as shown in the drawing.

Aus obiger Gleichung ergibt sich, daß bei einem NO_x-Gehalt im Abgas von 70 ppm die Gesamtdosis des Elektronenstrahls, die erwünscht ist, um NO_x fast vollständig zu beseitigen, 0,44 Mrad beträgt. Wenn der NO_x-Gehalt 300 ppm beträgt, so berechnet sich die Gesamtdosis auf 1,88 Mrad, und für einen NO_x-Gehalt von 500 ppm berechnet sich die Gesamtdosis auf 3,1 Mrad.From the above equation it follows that with a NO _x content in the exhaust gas of 70 ppm the total dose of the electron beam which is desired in order to almost completely eliminate NO _{x is} 0.44 Mrad. If the NO _x content is 300 ppm, the total dose is calculated to be 1.88 Mrad, and for a NO _x content of 500 ppm the total dose is calculated to be 3.1 Mrad.

Wenn demgemäß der NO_x-Gehalt y ppm ist, benötigt man eine Gesamtdosis (x Mrad) zur Beseitigung von NO_x aus dem Abgas, wie es in der folgenden Gleichung wiedergegeben ist.Accordingly, when the NO _x content is y ppm, a total dose (x Mrad) is required to remove NO _x from the exhaust gas, as shown in the following equation.

Claims

. Process for the removal of gaseous nitrogen oxides (NO _x ) from exhaust gases, in which the exhaust gas is subjected to ionizing radiation in a reaction chamber in order to ionize the gaseous nitrogen oxides, and the ionized nitrogen oxides are subsequently collected as a mist,
characterized,
that the exhaust gas has a moisture content during the ionizing radiation which is at least equivalent to the amount of nitrogen oxides.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dose rate the ionizing radiation 10⁵ rad / sec. up to 10⁷ rad / sec. is.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the exhaust gas is irradiated with an electron beam, the total dose X at least is, where y is the NO _x content in ppm in the exhaust gas.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas temperature when collecting is set lower than at of radiation.