DE2611671A1 - Verfahren zur gemeinsamen verbrennung chlorkohlenwasserstoffhaltiger abgase und fluessiger rueckstaende an chlorkohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zur gemeinsamen verbrennung chlorkohlenwasserstoffhaltiger abgase und fluessiger rueckstaende an chlorkohlenwasserstoffen

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Description

Hoechst Aktiengesellschaft
HOE 76/H 009
Verfcihren zur gemeinsamen Verbrennung chlorkohlenwasser·- stoffhaltiger Abgase und. flüssiger Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen
In zunehmendem Maße fallen in der industriellen Produk-" tion, ζ. B. bei der Herstellung von Vinylchlorid, Chlorkohlenwasserstoffe gleichzeitig in Abgasen und in Form flüssiger Rückstände an. In einer zugeordneten Verbrennungsanlage werden diese giftigen Chlorkohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid, Wasser und Chlorwssserstoff abgebaut. Die Schwierigkeit bei der Verbrennung liegt vor allem in der qualitativ wie quantitativ großen Schwankungsbreite der bei der Produktion anfallenden chlorkohlenwasserstoffhaltigen Abgase, während die Verbrennung flüssiger Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen, die aus einem Vorratsbehälter gleichmäßig gemischt in die Verbrennungsanlage eindosiert werden können, technisch bedeutend leichter durchführbar ist. So befassen sich die üblichen Verbrenriungsverfahren mit der Vernichtung flüssiger Chlorkohlenwasserstoffe, gegebenenfalls in Verbindung mit der Rückgewinnung von Salzsäure bzw. trockenem Chlorwasserstoff.
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COPY * ;
Das Verfahren der Erfindung hat die gemeinsame Verbrennung chlorkohlenwasserstoffhaltiger Abgase und flüssiger Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen zum Gegenstand.
Bisher war es üblich, die Verbrennung chlorkohlenwasserstoffhaltiger Abgase und flüssiger Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen in zwei Brennkammern oder in einer Brennkammer mit zwei Brennern, d. h. mit je einem Brenner für Abgas und flüssige Stoffe, vorzunehmen. Der unregelmäßige Anfall der von einer Produktionsanlage angeliefer-. ten Abgase wirkt sich in der unterschiedlichen Belastbarkeit der Brennereinrichtung für die flüssigen Rückstände aus und führt zu unliebsamen Verstopfungen in dem für •flüssige Rückstände bestimmten Brenner. Es wurde nun gefunden, daß dieser Übelstand vermieden und eine gleichmäßige Belastbarkeit des Brenners und der Brennkammer erreicht wird, wenn Abgase und flüssige Rückstände in einem besonders dafür konstruierten Brenner gleichzeitig und gemeinsam verbrannt und die aus einem Vorratsbehälter zugegebene Menge an flüssigen Rückständen von der Brennkamme rtempera tür als Funktion der Menge und Reaktionsenthalpie der verbrennenden Abgase gesteuert und die Zufuhr an Verbrennungsluft vorzugsweise vom Sauerstoffgehalt der aus der Brennkammer abziehenden Verbrennungsgase geregelt werden.
Die Abgase enthalten neben Chlorkohlenwasserstoffen in schwankenden Mengen andere brennbare, d. h. sauerstoffverbrauchende, und nicht brennbare, d. h. inerte, Gase z. B. Stickstoff. Durch wechselnde, von der Brennkammertemperatur und einem Sauerstoff-Analysengerät gesteuerte Zugabe von flüssigen Rückständen bzw. von Verbrennungsluft wird erfindungsgemäß eine gleichmäßige Belastung
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*■ S
der Anlage in energetischer Hinsicht sowie hinsichtlich des Verbrauchs an Sauerstoff bzw. Luft und des Anfalls ειη Chlorwasserstoff erreicht. Die Kapazität der Anlage v/ird erfindungsgemäß nach dem höchstmöglichen Anfall seitens der abgasliefernden Produktionsbetriebe ausgelegt, so daß bei Normal- oder Unterbelastung die flüssigen Rückstände aus dem Vorratsbehälter in wechselnden Mengen mit verb rannt v/erden können.
Im einzelnen ist das Verfahren der Erfindung nunmehr dadurch gekennzeichnet, daß man die Abgase, die flüssigen Rückstände, Luft und/oder Dampf zu deren Zerstäubung, sowie V'erbrennungsluft gleichzeitig durch einen Brenner mit vier konzentrisch ineinander gefügten, an den Austrittsöffnungen konisch zulaufenden Zuleitungsrohren unterschiedlicher Weite, wobei drei ZuIeitungsrohre drei voneinander getrennte, konzentrische Ringmantelzonen um das innere Zuleitungsrohr bilden, in nebelhafter Durchmischung in eine vorgeheizte, mit feuerfesten Steinen ausgemauerte Brennkammer schickt; daß man flüssige Rückstände jeweils nur in einer solchen Menge zumischt und verbrennt, daß eine bestimmte, von der Art der Ausmauerung der Brennkammer abhängige, zwischen 1200° und 18000C liegende Höchsttemperatur nicht überschritten wird; und daß man die entstehenden heißen Verbrennungsgase aus der Brennkammer abzieht, mit Wasser abschreckt und unter Gewinnung von Salzsäure aufarbeitet.
Das Verfahren der Erfindung kann ferner vorzugsweise dadurch gekennzeichnet sein, daß
a) man die flüssigen Rückstände durch das innere Zuleitungsrohr, Luft und/oder Dampf zu deren Zerstäubung
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durch - gezählt von innen nach außen - die erste Ringmantelzone, Verbrennungsluft durch die zweite Ringmantelzone und die Abgase durch die dritte oder äußere Ringmantelzone des Brenners in die Brennkammer schickt.
b) man die Zufuhr flüssiger Rückstände in Abhängigkeit von der Brennkammertemperatür durch ein Thermoelement steuert.
c) man die flüssigen Rückstände mit 1-5 Nm Luft und/oder
0,2 bis 2 kg Dampf je kg flüssiger Rückstand zerstäubt.
d) man die Zufuhr von Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt der die Brennkammer verlassenden Verbrennungsgase mit Hilfe eines Sauerstoffanalysators steuert.
e) die Abgase 0,1 bis 1 kg/Nm^ Chlor enthalten.
f) die flüssigen Rückstände 1 bis 75 Gewichts?!» Chlor enthalten.
g) man je nach dem Grade der Brennbarkeit der Abgase und der flüssigen Rückstände den Abgasen Wasserstoff oder Methan als Brenngas oder Stickstoff als Magerungsgas zusetzt.
h) man die Brennkammer mit einem gezündeten Gemisch aus Wasserstoff und Verbrennungsluft vorheizt.
Im folgenden sei das Verfahren der Erfindung anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert: v
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Figur 1 zeigt im Schnitt einen Brenner, der mit seinem ringförmigen Brennerteller (1) an die ringförmige Einfassung (2) der sich nach innen konisch erweiternden, kreisrunden Öffnung im Mauerwerk (3) der Brennkammer angeschraubt ist. Der Brenner besteht aus vier konzentrisch ineinandergefügten ZuIeitungsrohren unterschiedlicher Länge und Weite. Durch das innere Rohr (4) wird der flüssige Rückstand zugeführt, der mit Zerstäuberluft und/oder Dampf zerstäubt wird, die durch den mit einem seitlichen Eintrittsstutzen versehenen Ringmantel (5) eintreten. Der Ringmantel (5) wird seinerseits von einem Ringmantel (6) umgeben, durch dessen seitlichen Stutzen die Verbrennungsluft zugeführt wird. Den vorderen Teil des Ringmantels (6) unischließt ein äuf3erer Ringmantel (7), durch dessen seitlichen Stutzen das Abgas einströmt. Falls erforderlich, werden durch den Ringciantel (7), besonders zur Ingangsetzung des Verfahrens, auch Zündgas,'z. B. Wasserstoff oder Methan, und während des Verfahrens ein Zusatzgas, z. B. Wasserstoff oder Methan als Brenngas, oder Stickstoff oder Dampf als Magerungsgas, zugesetzt. Dampf unterstützt den Verbrennungsvorgang; er wirkt wärmebindend und kühlend. Im vorderen Teil der beiden Ringmäntel (5) und (6) sind Drallbleche (8) bzw. (9) eingebaut. Die Ringmäntel (5), (6) und (7) sind jeweils an ihrer Austrittsöffnung konisch nach innen gebogen, so daß sich eine düsenförmige Verengung der drei Ringräume ergibt. Durch diese Anordnung wird eine nebelhafte Durchmischung von Abgas, flüssigem Rückstand und Verbrennungsluft erzielt.
Figur 2 zeigt den an die Brennkammer (10) angeschlossenen Brenner (4-7), dessen Funktion in Figur 1 näher erläutert ist. Über die Leitungen (11) und (12) wird die Brennkam-
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mer (10) zuerst rait Stickstoff und dann rait Luft gespült. Anschließend wird durch die Leitungen (11) und (12) ein Zündgas, z. B. Wasserstoff, eingeleitet. Über die Leitung (13) wird die Verbrennungsluft zugeführt. Sobald die Brennkammer (10) nach Zündung des Gasgemischs die untere Grenze der für die Verbrennung von Chlorkohlenwasserstoff haltigen Abgasen erforderlichen Temperatur von etwa 9000C erreicht hat, wird allmählich Abgas über Leitung (12) zugemischt und die Zündgaszufuhr gedrosselt. Bei Erreichen der unteren Grenze der Verbrennungstemperatur von etwa 11000C für flüssige Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen werden diese über Leitung (14) zusammen mit Zerstäuberluft oder Dampf über Leitung (15) zugegeben. Hierbei wird die Menge der flüssigen Rückstände durch die Brennkamme rtemperatür mittels Thermoelement (16) und Ventil (17) gesteuert. Die für die Ausmauerung der Brennkammer (10) zulässige Höchsttemperatur von 14OO°C darf nicht überschritten werden. Die Zufuhr von Verbrennungsluft durch Leitung (13) wird in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt der die Brennkammer (10) verlassenden Verbrennungsgase mit Hilfe des Sauerstoffanalysators (18) und Ventil (19) gesteuert. Zur Vermeidung einer Abscheidung von Ruß und der Unterdrückung einer Bildung von Chlor wird im allgemeinen ein stöchiometrischer Sauerstoffüberschuß von 1-2 % bzw. ein Luftüberschuß von 5-10 % zugelassen.
Beispiel:
In der Brennkammer (10) werden 200 Nm /h eines chlorkohlenwasserstoffhaltigen Abgases mit einem Chlorgehalt von 0,17 kg/Nm (Zusammensetzung in Volumen"^: Äthylen: 7,8; Äthan: 1,0; Methan: 0,2; Lichloräthan: 4,0; Äthylchlorid: 2,0; HCl: 0,6; Sauerstoff: 3,4; Inerte (N2, CO2): 81,0)
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•5.
und einem Heizwert von 2 080 kcal/Nm (Gesamtheizwert = 2 080 · 200 = 41G.000 kcal) verbrannt. Die Ausmauei-ung der Brennkammer besteht aus hochtonerdehaltigen feuerfesten Steinen mit einem Erweichungspunkt von 1855°C (Segerkegel Nr. 38) und einer zulässigen Betriebstemperatur von 15500C. Ohne daß die Temperatur der Brennkammer (10) 1 4000C übersteigt, können gleichzeitig 226 kg/h flüssige Rückstände an Chlorkohlenwasserstoffen (C: 45,5 Gewichts^; H: 6,5 Gewichts^; Cl: 48 Gewichts^) mit einem Heizwert von 5 250 kcal/kg (Gesamtheizwert = 5 .250 · 226 = 1.186.500 kcal) mit verbrannt werden. Die Brennkammer (10) ist somit zur Verbrennung von Stoffen mit einem Gesamthexzwert von 416.000 kcal/h + 1.185.500 kcal/h a* 1,6 · 10 kcal/h ausgelegt. Die Abgasmenge ist die führende, die FlüssigkeitsKKvnge die von der Brennkammertemperatur gesteuerte Größe. Die Zerstäubung der 226 kg/h flüssigen Rückstände erfolgt mit 450 NmJ/h Luft und 90 kg/h Dampf über Leitung (15) und Ringmantel (5), während über Leitung (13) und Ringmantel (6) zusätzlich
1 350 Nm /Ii Luft zur Verbrennung eingeleitet v/erden, so daß der· Luftüberschuß 7 Volumen/a entsprechend einem Sauerstoffüberschuß von 1,4 Volumen;» beträgt.
2 000 Nm /h chlorwasserstoffhaltige Verbrennungsgase der Zusammensetzung in Volumen/o: Inerte (Np, COp): 90; HCl: 4,5; Wasserdampf: 4,5; Sauerstoff: 1; verlassen die Brennkammer und treten mit etwa 1 0000C in eine Quenche ein, wo sie mit im Kreislaufgepumpter Salzsäure auf 600C abgeschreckt werden.
Die eingesetzten 200 NnrVh Abgas und 226 kg/h flüssige Rückstände enthalten 142 kg/h (überwiegend gebundenes) Chlor und ergeben nach der Verbrennung 146 kg/h Chlorwasserstoff, die von 340 kg/h Wasser absorbiert 486 kg/h etwa.30 gewichtsprozentige Salzsäure liefern.
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Claims (1)

  1. HOE 76/H.OO9 Patentansprüche:
    ) Verfahren, zur Kc-s-seinssts-ion Verbrennung chlorkohlo;iv:?:j.=..-er~ ori'halti.gor-Abgase und flüssiger Rückstands an C'Hor-
    die Abgase die flüssigen Ruckptä:?öef Luft v.r.O/oder Dampf £u deren ^yrstUubun^j f.ov;ic Verbrennungsluft, gleichzeitig durch einen Urc-rmei' s;it vier konzentrisch ineinwU'.'er göfü/rken, an den Auatvittsöfiuungt.-n konisch zulaufenden Zuleitungcrchrcry untere chi etlicher V/oite, woljei drei ZuleitiiiAC^rohrc drei voneinander getrennte, kon?.er3r'gr:lsehe Ri ng-na ntc 7i ζ ο non υτα das innere Zuleitungsrohr "bilden, 5η nebelhafter Durohiriisohunr; in tine vor-
    ö, mit Xi.-uörfcstfcr. Steinen ausgemauerte Brcnn-r-schiel;!;-; daß man. flüyaige ί Mich stände j αν/ei Io nur in feiner cclclieu Menge ziyniocht und verbrannt, daß oino bcKtinuite, von dur Art der Au.smaucrxing der 3'5rennkcunr;or abhängige, zwi&cbon 1200° und 1800°C liegende Höchsttorr.pfcratur ni.cht üborschritton v/ird; und daß man die entütühenden heißen VerbrDnnurigr.,r-ar»e aus der Brennkammer sbi'ieht, mit V/asssei- Rbschreckt und untor Gewinnung von Salzsäure aufarbeitet.
    2) Vcr£i.'.bron nach Anspruch 1, ö^Cijn£cb^ek^T^;^cjipjat, daß man die ilüsKi^cii Rückstände durch das innere Zuleitunßai'uJir, Lufi'- und/oder- Dampf zu dort:·« Zerstäubung durch - gefühlt von innen nach aw.Oen - die erste Ringmantol2cn.o, Vorbreniiunyaluft durch die ^v/oite Ringmantolzüne und die Abgase durch di.e dritte oder äußere Rinriiiantele.one. des Brennei-s in die Brennkammer schickt.
    3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ,dadurch gekennzeichnett daß man die Zufuhr flüssiger Rückstände in Abhängigkeit
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    von dor Brcnnkaimiiertemperatur durch ein Thermoelement steuert.
    Verfahren rjuoh ein^n de-τ vorhergehenden Ansprüche, ^/ΙίΓ'ί^^,^vr:!K?^'-;ilicl'?-;.]%» °";"tß :'"ir; ---c flüssigen RiiokcCüridt! rait 1-5 Nm^ λ/uft und/oder 0,2 bin 2 kg Dnmpf jl;- kg flü-^i^er P.ücl;..r;tand ?->·■:rst'iubt.
    Vc-irfahi-on r;'ich ρIr^iR öer vorJnii'fjc-hcjidün Ansprüche, il^^in^._/Ji/l;Vl^^^'y:i,if -a^ ";an ^e ^V-^t!" von Veruii^ülttft in Ah^ärs=:igl:o.Lt vom Gauer3tofi'2eVial"f;
    mit Hilfe ο f. neu Su^i-rr.tcff3r:3lyar-t-crs steuert. C-) Vc-j-i-'ahrcn r-aoh eintro dar vorhergehenden Anspruchs, k^/Krn-5 Chlor enthalten.
    7) Veri'ahron nach oirson der vorhergelioriden Ansprüche, ■ d?-SliriliLiI£-i§.2:iii£j;ii!lB9i» ^a^ ^^-e -flüssigen Rückstände 1 Ms 75 Cev/ichtB?i Ch'iur enthalten.
    0) Vorfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, öadurch ^oVisrtpz'?iebnet, daß wan je nach dem Grade der Brennbarkeit der Abgase und der flüssigen Rückstände den Abgasen Wasserstoff oder Methan als Brenngas oder Stickstoff als. M&£crungsgas zusetzt.
    9) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Brennkammer mit einem gezündeten Gemisch aus Wasserstoff und Verbrennungsluft vorheizt.
    709839/0245
    BAD CiRiGINAL
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