DE2745100A1

DE2745100A1 - Verfahren zur katalytischen verbrennung von gasen, die verbrennbare substanzen enthalten

Info

Publication number: DE2745100A1
Application number: DE19772745100
Authority: DE
Inventors: Edward J Dowd; Leslie C Hardison; William K Hunter
Original assignee: Air Resources Inc
Current assignee: Wheelabrator Clean Air Systems Inc
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1978-04-20
Also published as: CA1076421A; GB1586314A; JPS5348074A; NL7710924A; DE2745100C2

Description

6. Okt. 1977

A 942/77

Die Erfindung schafft ein neuartiges und verbessertes Verfahren zur katalytischen Verbrennung oder Veraschung (nachstehend als Verbrennung bezeichnet) von Dämpfen, Rauch und Abgasen (nachstehend zumeist als Abgase bezeichnet), die verbrennbare schädliche Substanzen enthalten, insbesondere organische Verschmutzungsstoffe und Verunreinigungen, wie Kohlenwasserstoffe und dergleichen.

Es sind verschiedene Verfahren zur Behandlung von industriellen Dämpfen und Abgasen zwecke Herbeiführung einer Oxydation von verbrennbaren Substanzen bekanntgeworden. Beispielsweise hat die katalytische Festbettverbrennung zur Steuerung oder Verringerung der Emission von organischen Substanzen unter Verwendung von Edelmetall-Katalysatorelementen, die durch Abscheidung von Platin und/oder Palladium auf wärmebeständigen Legierungsbändern hergestellt wurden, wie das in den US-PSen 2 658 742 und 2 720 494 beschrieben ist, verbreitete Anwendung gefunden. Andere feste Katalysatoren, bei denen das Edelmetall auf einen keramischen Träger aufgebracht ist, sind ebenfalls eingesetzt worden. Jedoch sind die bisher verwendeten Edelmetallkatalysatoren schwerwiegenden Beschränkungen unterworfen, insbesondere wegen ihrer hohen Empfindlichkeit hinsichtlich Verringerung der katalytischen Wirkung durch Halogen-, Phosphor-, Silizium- und Schwefelverbindungen sowie Vergiftung durch Schwermetalle und andere schädigende Substanzen, wie sie häufig in industriellen Dämpfen und Abgasen vorkommen. Darüber hinaus sind derartige Katalysatoren verschmutzungsanfällig, etwa durch Bildung von überzügen aus schweren Kohlenwasserstoffen oder Teeren, was kostspielige Betriebsunterbrechungen zwecks Katalysatorersatz oder -regeneration notwendig macht.

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Zur Vermeidung derartiger Katalysatorprobleme hat man auf dem Fachgebiet häufig zur thermischen Verbrennung Zuflucht genommen, trotz der erforderlichen höheren Temperaturen und der höheren Brennstoffkosten, im Vergleich zur katalytischen Verbrennung. Die für die thermische Verbrennung notwendigen höheren Temperaturen bringen aber wiederum beträchtliche Konstruktionsprobleme mit sich und erzwingen häufig die Verwendung von erheblich teureren Bauwerkstoffen.

Durch das Verfahren der Erfindung werden die vorstehend erläuterten und ähnliche Schwierigkeiten beseitigt. Bei dem Verfahren der Erfindung werden industrielle Dämpfe oder Abgase, die verbrennbare Schadstoffe enthalten, vorerhitzt und aufwärts durch ein Bett eines teilchenförmigen Oxydationskatalysators geleitet, der Chromoxyd auf Aluminiumoxyd oder einem anderen geeigneten inerten Trägermaterial enthält. Es wird eine katalytische Verbrennung der verbrennbaren Schadstoffe herbeigeführt und das von Verschmutzungsstoffen freie Gas wird in die Atmosphäre abgeblasen. Die Teilchengröße des verwendeten Katalysators ist verhältnismäßig grob, und es wird mit einer Gasgeschwindigkeit gearbeitet, die genügt, um das Katalysatorbett durchzuwirbeln oder zu fluidisieren. Die Härte des Katalysators ist so, daß nur ein geringer Abrieb eintritt, der ein Sauberhalten der Katalysatoroberfläche unterstützt, und der Katalysatorverlust in dem abfließenden Gas beträgt weniger als 16 kg je 1 Million Normalkubikmeter (1 pound per million standard cubic feet) behandeltem Gas.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird somit ein durchwirbeltes oder fluidisiertes Bett eines verhältnismäßig groben teilchenförmigen Oxydationskatalysators verwendet, der kein Edelmetall enthält. Wie aus den nachstehenden Erläuterungen noch hervorgeht, ist der Nichtedelmetallkatalysator über einen breiten Bereich von Betriebsbedingungen physika-

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lisch stabil und unempfindlich und thermisch beständig. Weiterhin weist der Katalysator infolge der Vermeidung einer Verwendung von Edelmetallen überlegene Widerstandsfähigkeit gegen aktivitätsverringernde Substanzen und Katalysatorgifte auf, so daß sich eine ausgezeichnete Stabilität und Katalysatorlebensdauer ergibt. Der durchwirbelte oder fluidisierte Zustand des Katalysatorbettes führt auch zu einer weitmöglichsten Beseitigung von Desaktivierungsproblemen infolge von Verschmutzung oder Uberschichtung des Katalysators. Die Aktivität des Katalysatorbettes kann während des Betriebs des Verfahrens durch Zugabe von frischem Katalysator und Abzug von gebrauchtem Katalysator aufrecht erhalten werden, ohne daß kostspielige Betriebsunterbrechungen der Anlage erforderlich wären.

In der anliegenden Zeichnung zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine zweckdienliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Fig. 2 und 3 zeigen waagerechte Schnitte längs der Linien 2-2 " bzw. 3-3 der Fig. 1.

Gemäß der Zeichnung weist die Vorrichtung einen langgestreckten senkrechten Reaktor 10 mit einem äußeren Metallmantel 11 von kreisförmigem Querschnitt und einer inneren wärmebeständigen Auskleidung 12 aus widerstandsfähigem Material auf. In dem Reaktor 10 befinden sich eine untere Vorerhitzungszone 13 und eine obere Katalysatorzone 14. Im unteren Abschnitt der Katalysatorzone 14 wird ein Bett 16 aus teilchenförmigen! festen Katalysator von einem schematisch angedeuteten Gasverteilungs- und Katalysatorhaltegitter 17 getragen. Das Gitter 17 kann irgendeine auf dem Gebiet der katalytischen Umwandlungen bekannte, zweckdienliche Ausbildung aufweisen, die sicherstellt, daß eine Abwärtsbewegung von Katalysatorteilchen durch das Gitter in die Zone 13 verhindert und gleichzeitig der Gasfluß aufwärts durch das Gitter zugelassen und

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der Gasstrom gleichmäßig durch das Katalysatorbett verteilt wird.

In der Vorerhitzungszone 13 ist ein Einlaß 18 für das zu behandelnde Abgas vorgesehen und ein Brenner 19 mit einer Düse 20 ist benachbart zu dem Einlaß 18 angeordnet, so daß sich das durch den Einlaß 18 eingeführte Abgas mit den heißen Verbrennungsgasen aus der Brennerdüse 20 vermischt und durch diese Gase aufgeheizt wird. Der Brenner 19 wird mit Brennstoff und mit Luft aus einem Gebläse 21 durch eine Leitung 22 gespeist. Weiterhin ist eine Zugangsöffnung 23 mit einer entfernbaren Klappe oder Tür in der unteren Vorerhitzungs· zone 13 vorgesehen und eine ähnliche Zugangsöffnung 24 befindet sich in der oberen Katalysatorzone 14 unmittelbar oberhalb des Katalysatorbettes 16.

An die Katalysatorzone 14 des Reaktors ist ein äußerer Katalysatorzufuhrbehälter 26 angeschlossen, aus dem durch Schwerkraftfluß frischer Katalysator durch eine geneigte Einspeiseleitung 27 mit einem oberhalb des Katalysatorbettes 16 liegenden Auslaß zugeführt werden kann. Ein Schubventil oder Absperrschieber 28 dient zur Steuerung der Katalysatorzuführung. Gebrauchter Katalysator wird vom Boden des Katalysatorbettes 16 durch ein Auslaßrohr 29 mit einem schematisch angedeuteten Steuerventil 31 abgezogen. Das Auslaßrohr 29 mündet in einen außen angeordneten Zyklonabscheider 32 mit einem oberen Gasauslaß 33 und einem unteren Feststoffauslaß 34, Ein kegelförmiger Ubergangsabschnitt 36 ist am oberen Ende der Katalysatorzone 14 angebracht und führt zu einem Schornstein 37, durch den die von Verschmutzungsstoffen freien Abflußgase in die Atmosphäre entlassen werden.

Der bei dem Verfahren der Erfindung verwendete Nichtedelmetall-Oxydationskatalysator umfaßt ein Gemisch aus einem geringeren Gewichtsanteil Chromoxyd (Cr₂O₃) und einem überwiegenden Gewichtsanteil eines geeigneten Trägermaterials,

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das bei normaler Betriebstemperatur im wesentlichen inert ist. Das bevorzugte Trägermaterial ist Aluminiumoxyd, es·können aber auch andere bekannte Träger- oder Substratmaterialien verwendet v/erden, z.B. Siliziumdioxyd und Siliziumdioxyd-Aluminiumoxyd-Gemische. In manchen Fällen, insbesondere bei Verwendung eines Siliziumdioxyd-Trägermaterials, kann die Zugabe eines Tonbindemittels zweckmäßig sein, z.B. Kaolin, Uentonit, Attapulgit o.dgl. Vorzugsweise besteht der Katalysator im wesentlichen aus etwa 15 bis etwa 2 5 Gewichtsprozent Chromoxyd und zum Rest aus Aluminiumoxyd oder dem sonstigen Trägeroder Substratmaterial. Für die Zwecke der Erfindung sollte der Katalysator eine verhältnismäßig grobe Teilchengröße haben, so daß die Notwendigkeit zur Anordnung von Zyklonabscheidern oder anderen Trenneinrichtungen für die Rückgewinnung von Katalysatorfeinteilen vermieden und gleichzeitig eine hohe Gasgeschwindigkeit und Gasfließrate durch das Katalysatorbett ermöglicht wird. Allgemein sollte die Teilchengröße des Katalysators im Bereich von etwa 500 Mikron bis etwa 6,35 mm liegen und vorzugsweise sollte die Teilchengröße im wesentlichen einheitlich sein.

Wenngleich der Katalysator nach irgendeiner der herkömmlichen, auf dem Gebiet der KohlenwasserstoffUmwandlungskatalysatoren bekannten Methoden hergestellt werden kann, wird es bevorzugt, den Katalysator in Gestalt verhältnismäßig großer vorgebildeter Formkörper, z.B. durch Pelletieren oder Extrudieren des Trägermaterials zur Bildung von Kugeln, Tabletten, Pellets, Extrudatteilchen o.dgl., und anschließende Imprägnierung mit wäßriger Chromsäure sowie Trocknen und Calcinieren herzustellen. Alternativ kann ein extrudierbares Gemisch des Trägermaterials in wäßriger Chromsäure extrudiert und dann getrocknet und calciniert werden. Vorzugsweise haben die Katalysatorteilchen durchgehend eine im wesentlichen gleichmäßige Zusammensetzung. Besonders gute Ergebnisse werden mit

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dem extrudierten Katalysator erzielt, wobei ein Extrudat von etwa 3,2 mm (1/8 inch) Durchmesser und einer Länge der Extrudatstücke von etwa 3,2 bis etwa 9,5 mm (1/8 bis 3/8 inch) bevorzugt wird; es können aber auch etwas kleinere oder größere Abmessungen vorgesehen werden.

Eine wichtige Eigenschaft des Katalysators für das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß er hart, mechanisch fest und sehr widerstandsfähig gegen Abrieb ist, so daß er während der normalen Verwendung in dem Verfahren nur in geringem aber andererseits nützlichem Ausmaß Abrieb erfährt. Eine Untersuchungsmethode, die auf dem Gebiet der Katalysatoren verbreitet zur Messung der Festigkeit und Abriebsbeständigkeit angewendet wird, ist der Humble-Erosionstest, wobei Werte von weniger als 3 % als allgemein zufriedenstellend für die Anwendung im Fluidbett angesehen werden. Eine weitere anwendbare Untersuchungsmethode ist der von der Standard Oil of Indiana angegebene Test, wobei Abriebswerte von weniger als 12 % bei diesem Test als zufriedenstellend angesehen werden. Der bei dem Verfahren der Erfindung verwendete Katalysator erfüllt diese beiden Laboratoriumskennwerte, er genügt aber auch einer viel strengeren praktischen Anforderung der technischen Verwendung, wie das nachstehend noch erläutert wird.

Bei den herkömmlichen Betriebsweisen mit fluidisiertem Katalysatorbett haben die Katalysatorteilchen eine Korngrößenverteilung im Bereich von verhältnismäßig fein bis verhältnismäßig grob und die Aufwäjctsgeschwindigkeit des Gases oder der Dämpfe ist so, daß eine untere turbulente dichte Phase gebildet wird, die einer siedenden Flüssigkeit ähnelt, und sich darüber eine obere leichte oder disperse Phase befindet, die die kleinsten Katalysatorteilchen enthält. Unter diesen Bedingungen müssen Zyklonabscheider, elektrostatische Ab-

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scheider oder andere zweckdienliche Trenneinrichtungen vorgesehen werden, um die feinen Katalysatorteilchen aus der leichten Phase zwecks Rückführung zu dem Behandlungssystem abzutrennen und hierdurch übermäßige Katalysatorverluste aus dem System zu vermeiden. Bei dem Verfahren der Erfindung ist dagegen die Katalysatorteilchengröße von Beginn an verhältnismäßig grob und infolge der Härte und Abriebsbeständigkeit des Katalysators ist das Ausmaß der Bildung von Feinteilen äußerst gering, so daß Zyklonabscheider o.dgl. unnötig sind und der Katalysatorverlust aus dem System auf weniger als 16 kg Katalysator je 1 Million Nm behandeltem Gas (one pound per million standard cubic feet) beschränkt ist. Diese begrenzte Menge an Katalysatorabrieb, die während der Betriebsdurchführung eintritt, ist andererseits vorteilhaft, da der Selbstabreibeeffekt der sich bewegenden Katalysatorteilchen in dem Bett die Oberflächen der Teilchen weitgehend sauber hält und hierdurch Schutz gegen Verschmutzung oder Desaktivierung des Katalysators infolge Oberflächenablagerungen, z.B. überzugsbildung aus schweren Kohlenwasserstoffen, herbeiführt. Wenn die Katalysatorteilchen durchgehend eine im wesentlichen gleichmäßige Zusammensetzung aufweisen, wie das bevorzugt wird, bleibt die Katalysatoraktivität beim Abrieb der Teilchen unter Freisetzung neuer Oberflächenbereiche im wesentlichen unverändert.

Mit der verhältnismäßig groben Teilchengröße des Katalysators für das Verfahren der Erfindung wird eine Fluidisierung des Katalysatorbettes im strengen Sinne einer turbulenten dichten Phase, die einer siedenden Flüssigkeit ähnelt, nicht Immer erreicht und dies ist in der Tat auch nicht notwendig. Vielmehr ist eine Aufwartsgasgeschwindigkeit ausreichend, die genügt, um die Katalysatorteilchen bis zum Zustand der beginnenden Fluidisierung anzuheben oder in Bewegung zu versetzen, so daß das Katalysatorbett demgemäß als durchwirbelt, in Bewegung oder fluidisiert beschrieben werden kann. Dein-

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gemäß wird die Gasgeschwindigkeit vorzugsweise bei oder etwas oberhalb der Schwellengeschwindigkeit für Fluidisierung gehalten, wobei nur ein mäßiger Druckabfall an dem Katalysatorbett eintritt. Es wurde gefunden, daß ein verhältnismäßig flaches Katalysatorbett zweckmäßig ist, so daß der Druckabfall längs des Katalysatorbettes weniger als 0,07 kg/cm (1 pound per square inch) und vorzugsweise etwa 5 bis etwa 2 5 cm (2 - 10 inches) Wassersäule beträgt. Insbesondere wird vorzugsweise eine statische Bettiefe von etwa 5 bis etwa 61 cm (2 - 24 inches), besonders bevorzugt etwa 15 bis etwa 30 cm (6 - 12 inches), angewendet, wobei die Front-, Nenn- oder Leerraumgeschwindigkeit (face velocity) des Gases zweckmäßig

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etwa 0,3 bis etwa 3Nm pro Sekunde pro m (1 - 10 standard cubic feet per second per square foot) und vorzugsweise etwa 0,75 bis etwa 1,5 Wm³/sec/m² (2,5 - 5 standard cubic feet per second per square foot) betragen sollte. Die stündliche Raumströmungsgeschwindigkeit des Gases kann im Bereich von etwa 10OO bis etwa 50000 liegen, ein typischer Wert ist etwa 18000.

In der Vorerhitzungszone 13 wird das eingeführte, verbrennbare Substanzen enthaltende Abgas durch den Brenner 19 erhitzt und auf die zur Einleitung der katalytischen Verbrennung der verbrennbaren Substanzen erforderliche Temperatur gebracht, z.B. auf eine Temperatur von etwa 260 bis etwa 538°C (500 - 1000°F). Wenngleich das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann das dem Reaktor 10 zugeführte Gas gewünschtenfalls durch Wärmeaustausch mit dem Ausflußstrom aus dem Schornstein 37 vorerhitzt werden, um die Brennerbelastung zu verringern. Ferner kann gewünschtenfalls der Brenner 19 nur mit Sekundärluft im behandelten Abgasstrom betrieben werden, wenn letzterer genügend Sauerstoff enthält. Der Druck im Reaktor 10 liegt normalerweise bei etwa Atmosphärendruck, jedoch können auch höhere oder tiefere Drücke Anwendung fin- *den.

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Die erhitzten Gase fließen aufwärts durch das Traggitter 17'und das Katalysatorbett 16, wobei die Gasgeschwindigkeit genügt, um das Bett in Bewegung zu halten oder zu fluidisieren. Jedoch ist, wie oben erörtert, eine Fluidisierung im strengen Sinne nicht erforderlich, solange die Gasgeschwindigkeit genügt, die Katalysatorteilchen anzuheben und in Bewegung zu versetzen. Die Verbrennung der verbrennbaren Substanzen erfolgt in dem Katalysatorbett 16 und setzt sich in der Zone 14 fort. Die von Verschmutzungsstoffen freien Gasprodukte des Verfahrens werden durch den Schornstein 37 in die Atmosphäre entlassen, wobei der Verlust an Katalysatorfeinteilen aus dem System, wie bereits erwähnt, weniger als 16 kg/1 Million Nm behandeltem Gas (1 pound per million standard cubic feet) beträgt. Der Reaktor ist so ausgelegt, daß bei der erforderlichen Gasgeschwindigkeit die Verweilzeit des Gases bei Betriebstemperatur normalerweise 1 Sekunde übersteigt. Diese höhere Verweilzeit führt bei den meisten Kohlenwasserstoffen zu einer wirksamen Umwandlung bei Betriebstemperaturen, die um 55 bis 84 Celsiusgrade (100 - 150⁰F) niedriger liegen, als sie bei einem üblichen thermischen Nachverbrennen mit einer 0,3 bis 0,5 Sekunden-Verweilzeitkammer erforderlich sind. Jedoch kann, wenn das aus irgendeinem Grunde einmal gewünscht werden sollte, der Reaktor 10 auch als thermischer Verbrennungsofen betrieben werden, wobei dann das Stützgitter 17 als wirksames Gasverteilungselement zur Förderung einer vollständigen Verbrennung arbeitet.

Um die Katalysatoraktivität aufrechtzuerhalten und den geringfügigen Katalysatorverlust auszugleichen, kann frischer Katalysator dem System aus dem Einspeisebehälter 26 zugeführt und gebrauchter Katalysator über den Zyklonabscheider 32 abgezogen werden. Die Zuführung und Entfernung von Katalysator kann intermittierend oder kontinuierlich erfolgen, wie das im Einzelfall gewünscht wird, ohne daß dabei eine Unterbrechung des Verfahrensbetriebs eintritt.

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Das Verfahren der Erfindung ermöglicht somit die Steuerung bzw. Verhinderung einer Emission von organischen Schadstoffen bei tieferen Temperaturen und mit geringeren Brennstoffkosten als herkömmliche thermische oder Flammenverbrennungsmethoden. Der Katalysator und die Verfahrensbedingungen beseitigen die Probleme der Verschmutzung, Aktivitätsherabdrückung und Vergiftung, die mit den bisher bei katalytischen Verbrennungen verwendeten Edelmetallkatalysatoren einhergehen. Der bei dem Verfahren der Erfindung verwendete Nichtedelmetallkatalysator hat eine genügende Aktivität, um in vorteilhafter Weise mit handelsüblichen Edelmetallkatalysatoren zu konkurrieren, aber seine Kosten sind gering genug, um bei Erschöpfung des Katalysators ein Verwerfen des Katalysators zu erlauben. Das Verfahren der Erfindung eignet sich für die Behandlung mannigfaltiger industrieller Abdämpfe oder Abgase, die schädliche verbrennbare Substanzen enthalten, insbesondere Kohlenwasserstoffe oder andere organische Substanzen, und das Verfahren der Erfindung findet insbesondere Anwendung in Verbindung mit Nahrungsmittelverarbeitungsverfahren, Anstrich-, Beschichtungs- und anderen mit Lösungsmitteln arbeitenden Verfahren, sowie chemischen Herstellungsverfahren. Das Verfahren der Erfindung ist wegen der außergewöhnlichen Unempfindlichkeit des Nichtedelmetallkatalysators gegen Halogenschädigung besonders brauchbar bei der Oxydation von halogenierten organischen Verbindungen, wie beispielsweise Vinylchlorid.

Das Verfahren wird nachstehend anhand von Beispielen weiter veranschaulicht, es ist aber nicht auf diese besonderen Ausführungsformen beschränkt.

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Beispiel 1

Ein extrudierter Chromoxyd-Aluminiumoxyd-Katalysator wird in der folgenden Weise hergestellt:

Getrocknetes Aluminiumoxyd (Al-O₃) wird nach einer der bekannten Methoden bereitet. Beispielsweise wird Natriumalumina t mit einem zur Herbeiführung einer Ausfällung und einhergehender Bildung von Aluminiumhydroxydgel geeigneten Reagens umgesetzt. Alternativ kann eine geeignete alkalische Verbindung, z.B. Ammoniumhydroxyd, zu einem Aluminiumsalz, z.B. Aluminiumsulfat oder Aluminiumchlorid, in einer zur Bildung von Aluminiumhydroxyd genügenden Menge zugegeben werden* Beim Trocknen und Calcinieren wird das Aluminiumhydroxyd zu Aluminiumoxyd umgewandelt.

Das Aluminiumoxyd wird unter langsamer Zugabe von Wasser vermählen, bis der Feuchtigkeitsgehalt etwa 50 % beträgt und die Konsistenz des angeteigten Aluminiumoxyds für die Extrusion geeignet ist. Das Aluminiumoxyd wird dann durch einen 3,2 mm (1/8 inch) Presskopf extrudiert und die extrudierten Teilchen von etwa 3,2 bis 9,5 mm (1/8 bis 3/8 inch) Länge werden auf einem Trockenboden oder einem Gurttrockner getrocknet und dann 1-4 Stunden bei einer Temperatur, zwischen 482 Und 76O°C (900 - 1400°F) calciniert. Das calcinierte Extrudat weist hohe Oberflächengröße und hohe Porosität auf.

Die extrudierten Teilchen werden mit einer 50 prozentigen wäßrigen Lösung von Chromsäure bei einer Temperatur von etwa 48°C (120⁰F) imprägniert. Die imprägnierten Extrudatteilchen werden dann bei 121 C (250⁰F) getrocknet und danach in einen Drehofen bei 7O4°C (1300°F) calciniert, um Chromoxyd zu bilden. Das Endprodukt enthält, je nach der bei der Imprägnierung eingebrachten Chromsäuremenge, Chromoxyd

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In einer Konzentration zwischen 15 und 25 Gewichtsprozent. Beispiel 2

Der gemäß Beispiel 1 hergestellte Katalysator wurde In einer technischen Versuchsanlage zur Behandlung von Abdämpfen aus einer Essigherstellungsanlage, die Äthylalkohol, Essigsäure und verwandte organische Schadstoffe enthielten, verwendet. Es wurde eine Vorrichtung benutzt, die im wesentlichen der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung entsprach; das.Katalysatorbett enthielt 102 kg (225 pounds) Katalysator, es hatte einen Durchmesser von etwa 91 cm (3 feet) und die statische Bettiefe betrug etwa 20 cm (8 inches).

Das erhitzte Gas wurde bei einer Geschwindigkeit entsprechend einem Durchsatz von etwa 28,3 Nm /Minute (1001 standard cubic feet per minute) durch das Katalysatorbett geleitet und der Druckabfall am Katalysatorbett betrug etwa 20,1 cm (7,9 inches) Wassersäule. Die Leerraumgeschwindigkeit (face velocity) durch das Bett betrug etwa 0,75 Nm /sec/m (2,45 standard cubic feet per second per square foot), was genügte, um das Bett zu durchwirbeln (agitate). Die Katalysatorbettemperatur betrug normalerweise etwa 338°C (64O°F).

Unter Verwendung eines Prüfgerätes zur Bestimmung verbrennbarer Substanzen wurde festgestellt, daß die Konzentration an organischen Stoffen in dem zugeführten Gas 330 Telle-je-Million und in dem abfließenden Gas 28 TelIe-je-Million betrug; dies ist ein Wirkungsgrad der Umwandlung von 91,5 %. Das abfließende Gas was praktisch geruchsfrei, und in einer Folge von 12 Versuchslaufen über einen Zeitraum von 6 Wochen war der Katalysatorverlust vernachlässigbar gering.

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Leerseite

Claims

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PATENTANWALT ""⁰^'^7#tefoB °^W42/63W

Bonk ■ DwiMdw Benk MOndwa, ZmIoI.

A 942/77

AIR RESOURCES, INC. Palatine, Illinois 60067 (V.St.A.)

Verfahren iur katalytischen Verbrennung von Gasen, die verbrennbare Substanzen enthalten

Paten tansprüche

I 1.)Verfahren zur katalytischen Verbrennung von

Gasen, die^verbrennbare Substanzen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas bei Oxydationstemperatur aufwärts durch eine Reaktionszone leitet, die ein Bett eines groben, abriebsbeständigen, teilchenförmigen Oxydationskatalysators enthält, der Chromoxyd und ein Trägermaterial umfaßt, eine Teilchengröße innerhalb des Bereiches von etwa 500 Mikron bis etwa 6,35 mm (1/4 inch) aufweist und eine solche Härte und Abriebsbeständigkeit besitzt, daß der Verlust an Katalysatorfeinteilen in dem aus der Reaktionszone abfließenden behandelten Gas weniger als 16 kg je 1 Million Normalkubikmeter behandeltem Gas (1 pound per million standard cubic feet) beträgt, die Menge des Katalysators in dem Katalysatorbett so bemißt, daß die statische Tiefe des Katalysatorbettes etwa 5 bis etwa 61 cm (2-24 inches) beträgt, den Aufwärtsfluß des Gases durch das Katalysatorbett so regelt, daß die Kata-

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Iysätorteilchen angehoben oder durchwirbelt werden, und das behandelte Gas aus der Reaktionszone ohne Abtrennung von Katalysator aus dem Gas abführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, der etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsprozent Chromoxyd enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, bei dem der von Chromoxyd verschiedene Rest des Katalysators ein AIuminiumoxyd-Trägermaterial umfaßt oder daraus besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator in Gestalt von vorgebildeten Formkörperteilchen im wesentlichen einheitlicher Zusammensetzung verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator in Form eines Extrudats verwendet .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator in Form eines Extrudats mit einem Durchmesser von etwa 3,2 mm (1/8 inch) und einer Länge der extrudierten Teilchen von etwa 3,2 bis etwa 9,5 mm (1/8 bis 3/8 inch) verwendet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Katalysatorbett, dessen statische Tiefe etwa 15 bis etwa 30 cm (6 - 12 inches) beträgt, arbeitet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Katalysatorbett arbei-

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tet, bei dem der Druckabfall längs des Bettes weniger als 0,07 kg/cm² (1 pound per square Inch) beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8 , dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Fließgeschwindigkeit des Gases durch das Katalysatorbett Im wesentlichen bei oder etwas oberhalb der Schwellengeschwindigkeit für Fluldlslerung arbeitet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Front-, Nenn- oder

Leerraumgeschwlndlgkelt (face velocity) des Gases von etwa

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0,3 bis etwa 3 Nm /sec/m (1-10 standard cubic feet per second per square foot) arbeitet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer Front-, Nenn- oder Leerraumgeschwindig-

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß man, in Kombination, mit einem Katalysator, der etwa 15 bis etwa 25 Gewichtsprozent Chromoxyd und einen Aluminiumoxydträger umfaßt, eine Teilchengröße im Bereich von etwa 500 Mikron bis etwa 6,35 mm aufweist und eine solche Härte und Abriebsbeständigkeit, daß der Verlust an Katalysatorfeinteilen in dem aus der Reaktionszone abfließenden behandelten Gas weniger als 16 kg/Million Nm behandeltem Gas beträgt, besitzt, einem Katalysatorbett mit einer statischen Bettiefe von etwa 5 bis etwa 61 cm, einer Front-, Nenn- oder

Leerraumgeschwindigkeit des Gases von etwa 0,3 bis etwa

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3 Nm /sec/m und einem Druckabfall am Katalysatorbett von weniger als 0,07 kg/cm arbeitet.

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