DE3036531A1

DE3036531A1 - Verwendung eines formkokses fuer die gleichzeitige entfernung von schwefeloxiden und stickoxiden aus abgasen

Info

Publication number: DE3036531A1
Application number: DE19803036531
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 4320 Hattingen Degel; Harald Prof. Dr.rer.nat. 4300 Essen Jüntgen; Karl Dr. 4300 Essen Knoblauch
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1980-09-27
Filing date: 1980-09-27
Publication date: 1982-05-27
Also published as: AU548385B2; DE3036531C2; ZA816485B; JPS5791738A; AU7560481A

Description

Verwendung eines Formkokses für die gleichzeitige Entfernung
von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Abgasen Die Luftverunreinigung durch in den Abgasen von Industrieanlagen viel fach enthaltenen schädlichen Schwefeloxide hat in den letzten Jahren weiter zugenommen. Zur Reinhaltung der Luft besteht somit eine dringende Notwendigkeit, diese Schwefeloxide aus den Abgasen zu entfernen. Da ferner Sticks#toffoxide (z. B. NO und NO2) im allgemeinen zusammen mit Schwefeloxiden (z. B. SO2 und SO3) in den Abgasen enthalten sind, besteht ein dringendes Bedürfnis für die Entwicklung eines Verfahrens, das mit einem geeigneten Mittel die gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Abyasen ermöglicht.
Es ist bekannt, die schädlichen Schwefeloxide durch die Anwendung eines Formkokses als Adsorptionsmittel zu entfernen, der durch Mischen von pulverigen, nicht backenden, fossilen oder rezenten Brennstoffen in einer Körnung 100 % unter 1,0 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm, mit etwa 15 - 35 Gew.-% Bitumen, Teer oder Tech als Bindemittel, Formen der Mischung zu Formkörpern und Entgasen bei Temperaturen zwischen etwa 500 und 9000 C hergestellt worden ist. Als Ausgangsmaterial für diese Formkokse sind auch oxidierte Steinkohlen benutzt worden, bei denen der Sauerstoffgehalt durch Luftoxidation bei 3000 C um 7 % erhöht worden ist (DE-PS 12 83 807).
Es sind weiter Adsorptionsverfahren für die Entfernung von Stickstoffoxiden bekannt, bei denen als Adsorptionsmittel insbesondere Aktivkohle verwendet wird.
Des weiteren ist bekannt, daß kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel katalytische Eigenschaften zur Zersetzung von Stickoxiden zu N2 und H 20 unter Einsazt von NH3 als Reduktionsmittel aufweisen.
Für die Durchführung eines Verfahrens zur Entfernung von SO2 und NOZ unter Verwendung von kohlenstoffhaltigen Adsorptiqnsmitteln ist es aber erforderlich, ein Produkt herzustellen, das einheitliche Eigenschaften im Hinblick auf die 502 Beladung und die katalytische No-Zersetzung aufweist und eine sehr hohe SO2-Beladung bei gleichzeitiger- hoher katalytischer Wirkung ermöglicht.
Zur Herstellung solcher kohlenstoffhaltiger Adsorptionsmittel werden als Ausgangsmaterial Steinkohlen eingesetzt, wobei die Eigenschaften der hergestellten Adsorptionsmittel sehr stark von den spezifischen Eigenschaften der generell sehr unterschiedlichen Steinkohlen abhängen, so daß es bisher nicht möglich ist, aus verschiedenen Steinkohlen ein einheitliches Adsorptionsmittel mit den erforderlichen Eigenschaften herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus den verschie .denen Steinkohlen ein Adsorptionsmittel herzustellen, daß die gleich guten Eigenschaften im Hinblick auf die yleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für diese entfernung ein Formkoks verwendet wird, der dadurch hergestellt worden ist, daß eine Steinkohle mit 10 bis 45 e Flüchtigen Bestandteilen auf eine Körnung 90 % unter 40 pm aufgemahlen, anschließend in einer mehrstufigen Wirbelschicht bei 180 - 2700 C unter Anlagerung von 2 - 10 g Sau-.
erstoff oxidiert, mit Bitumen, Teer oder Pech zu Formlingen mit Durchmessern von 4 - 9 mm geformt wird und diese Formlinge bei Temperaturen zwischen 650 und 9500 C entgast werden.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des auf besondere Art und Weise hergestellten Formkokses für die gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden werden.
ausgezeichnete Ergebnisse erhalten.
Da bei den modernen Adsorptionsanlagen zur Entfernung von Yerunrelngungen aus Abgasen¢ insbesondere Feuerungsabgasen, der Formkoks in der Regel in Form einer Wanderschicht im Kreislauf durch die Adsorptions- und anschließend durch die Desorptionsanlage geführt wird, unterliegt er einer großen mechanischen Beanspruchung. Deshalb wird der anfallende Abrieb entsprechend groß. Dieser Abrieb ist aber unerwünscht, da er die Gasdurchlässigkeit der Wanderschicht stark beeinträchtigt. Er muß deshalb ständig durch Absieben des Kokses entfernt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird deshalb bei der Entfernung. von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Abgas ein Fonnkoks verwendet, bei dessen Herstellung als Ausgangsmaterial außer Steinkohle bis zu 10 % des Formkoksabriebs mit einer Körnung 80 % unter 40 pn benutzt worden ist.
Auch die Feinheit des Ausgangsmaterials ist von Wichtigkeit.
Deshalb muß zur Erreichung eines Formkokses mit einheitlichen Eigenschaften die Mahlung der als Ausgangsmaterial benutzten Steinkohle bei unterschiedlichen Steinkohlen verschieden durchgeführt werden. So ist es erforderlich, bei Kohlen mit Flüchtigen Bestandteilen zwischen 10 und 20 % das#Ausgangsmaterial auf eine Körnung von 90 % unter 40 pin aufzumahlen. Will man dagegen eine Steinkohle mit Flüchtigen Bestandteilen zwischen 20 und 30 % einsetzen, so muß die Aufmahlung auf eine Körnung 80 % unter 40 Fm und, im Falle von hochflüchtigen Steinkohlen mit Flüchtigen Bestandteilen zwischen 30 und 45 %, ### eine Körnung 60 % unter 40 um durchgeführt werden. Im Anschluß an die Mahlung der Steinkohlen müssen die gemahlenen, Produkte erfindungsgemäß aufoxidiert werden und es ist erforderlich, in Abhängigkeit von den Flüchtigen Bestandteilenrerfindungsgemäß unterschiedliche Sauerstoffmengen anzulagern. Die Sauerstoffanlagerung erfolgt in einer Wirbelschicht, wobei sich erfindungsgemäß herausgestellt hat, daß es von großer Bedeutung ist, den Sauerstoff gleichmäig an die aufgemahlene-Steinkohle anzulagern. Letzteres kann dadurch erreicht werden, daß die Oxidation der Steinkohle in einer 4 - 6-stuXigen Wirbelschicl.lt durchgeführt wird. Zur Erlangung eines gleichmäßigen Formkokses mit den gewünschten gleichmäßigen Eigenschaften für die SO2 - und NO-Abscheidung hat es sich nun erfindungsgemäß weiter herausgestellt, daß bei Einsatz von Steinkohlen mit geringen Flüchtigen Bestandteilen eine höhere Sauerstofmege als bei Steinkohlen mit hohen Flüchtigen Bestandteilen angelagert werden muß. Des weiteren hat sich herausgestellt, daß die Sauerstoffanlagerung in der Wirbelschicht im Temperaturbereich zwischen 180 und 2700 C, bei niedrig Flüchtigen Kohlen bei höheren Temperaturen als bei den .höher Flüchtigen Kohlen, durchgeführt werden muß, um eine gleichmäßige Anlagerung des Sauerstoffes zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird deshalb ein Formkoks verwendet, bei dem die Oxidation der Steinkohle bei Kohlen mit .0 - 2(Xt % Flüc'atit,en Be standteilen bis zu einer Anlagerung von 8 - 10 e Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 250 und 2700C, bei Kohlen mit 20 - 3Q % Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung von 6 - 8 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 230 und 250° C, bei Kohlen mit 30 - 40 % Flüchtigen Bestandteilen bis zu.einer Anlagerung von 4 - 6 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 210 und 2300 C und bei Kohlen mit 40 - 50 % Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung von 2'- 4 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 180 und 2000 C durchgeführt worden ist.
Aus den so oxidierten Steinkohlen werden dann unter Einsatz von Pech und Wasser gleichmäßige Formlinge hergestellt, die im Anschluß an die Formung unter definierten Bedingungen verkokt werden müssen. Zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften des Formkokses, hat sich erfindungsgemäß auch die Erhvitzungsgeschwindigkeit bei der Entgasung der Formlinge als sich tig erwiesen. Die Entgasung der Formlinge wird daher gemäß der Erfindung in einem Drehrohrofen unter Sauerstoffausschluß im Gegenstrom mit Brenngasen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 bis 300 C/min auf 1000 C und anschließend mit 30 bis 500 C bis auf 650 bis 9500 C durchgeführt.
Der für die gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und .Stickstoffoxiden hergestellte Fornkoks weist, wenn er wie vorher beschrieben hergestellt worden ist, bei einem Schüttgewicht zwischen 580 und 700 g/l und einem Gesamtporenvolumen von 20 bis 40 cm3/100 g einen Zündpunkt mit Luft oberhalb 350° C und eine Stoßhärte oberhalb 89 auf. Als Stoßhärte wird der Anteil (Gew.-%) an Feinkorn über 0,5 mm nach einer Behandlung des Formkokses in einer Stoßapparatur bezeichnet.
Im folgenden wird die Herstellung des erfindungsgemäße verwendeten Formkokses beschrieben: 1. 1.000 kg Fettkohle mit 22 % Flüchtigen Bestandteilen werden auf 80 % unter 40 P aufgemahlen und anschließend in einer fünfstufigen Wirbelschicht bei 2400 C mit Luft behandelt. Die O2-Anlagerung beträgt 8 %. Die Oxikohle wird mit 270 kg Pech (Erweichungspunkt nach Krämer-Sarnow 40 - 50°C) und 250 1 Wasser gemischt und in einer Strangpresse zu a - 9 mm zylindrischen Formkörpern verpreßt. Bei dem Formprozeß verdampfen bereits 100 1 Wasser, so daß aus 1.000#-kg Oxikohle 1.320 kg grüne Nudeln erhalten werden. Diese grünen Formlinge werden in einem Drehrohrofen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 200 C/min, auf 100° C, dann mit 40° C/min auf 900° C erhitzt und anschließend in einer Schwingrinne abgekühlt. Die Ausbeute des Formkokses beträgt 850 kg.
2. 1.000 kg Gasflammkohle mit 37 e Flüchtigen Bestandteilen werden auf 60 % unter 40 #u aufgemahlen und anschließend in einer fünfstufigen Wirbelschicht bei 2200 C mit Luft behandelt. Die O2-Anlagerung beträgt 5 %. Die Oxikohle wird mit 240 kg Pech (Erweichungspunkt ach Krämer-Sarnow ao - 500 C)- und 230 l Wasser gemischt und in einer Strangpresse zu 4 - 9 mm zylindrischen Forinkörpern verpreßt. Bei dem Forinprozeß verdampfen bereits 100 1 Wasser, so daß aus 1.000 kg Oxikohle 1*370 grüne Nudeln erhalten werden. Diese grünen Formlinge werden in einem Drehrohrofen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 200 C/min auf 1000 C, dann mit 400 C/min auf 8800 C erhitzt und anschließend in einer Schwingrinne abgekühlt. Die Ausbeute des Formkokses beträgt 730 kg.
3. 1.000 kg Eßkohle mit 16 % Flüchtigen-Bestandteilen werden auf 90 % unter 40 F aufgemahlen und anschließend in einer fünfstuEigen Wirbelschicht bei 270° C mit Luft behandelt. Die O2-Anlagerung beträgt 10 %. Die Oxikohle wird mit 300 kg Pech (Erweichungspunkt nach Krämer-Sarnow 40 -500 C) und 270 1 Wasser gemischt und in einer ~Strangpresse zu 4 - 9 mm zylindrisdhen Formlingen verpreßt. Bei dem Formprozeß verdampfen bereits 100 1 Wasser, so daß aus 1,000 kg OxikQhle 1.470 kg grüne Nudeln erhalten werden.
Diese grünen Formlinge werden in einem Drehrohrofen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 200 C/min auf 1000 C, dann mit 306 C/min auf 9200 C erhitzt und anschließend in einer Schwingrinne abgekühlt. Die Ausbeute des Formkokses beträgt 93Q kg.

Claims

Verwendung eines Formkokses für die gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Stickoxiden aus Abgasen Patentansprüche 1. Verwendung eines Formkokses, der dadurch hergestellt worden ist, daß eine Steinkohle mit 10 bis 45 % Flüchtigen Bestandteilen auf eine Körnung von 90 % unter 40 Fm aufyemahlen, anschließend in einer mehrstufigen Wirbelschicht bei 180 - 2700 C unter Anlagerung von 2 - 10 % Sauerstoff oxidiert, mit Bitumen, Teer oder Pech zu Formlingen mit Durchmessern von 4 - 9 mm geformt wird und diese Formlinge bei Temperaturen zwischen 650 und 9500 C entgast werden, für die gleichzeitige Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Abgasen.
2. Verwendung eines Formkokses nach Anspruch 1r dadurch gekennzeichnet, daß bei dessen Herstellung als Ausgangsmaterial außer Steinkohle bis zu 10 8 des Formkoksabriebs mit einer Körnung 80 % unter 40 pm benutzt worden ist.
3. Verwendung eines Forzkokses nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlung der bei dessen Herstellung als Ausgangsmaterial benutzten Steinkohle bei Kohlen mit Flüchtigen Bestandteilen zwischen a) 10 und 20 % auf eine Körnung 90 % b) 20 " 30 % " " " 80 % c) 30 " 45 % " " " 60 % auf unter 40 S durchgeführt worden ist.
4. Verwendung eines Formkokses nach Anspruch 1, 2 und 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation der Steinkohle in einer 4-6-stuEigen Wirbelschicht bei Kohlen mit a) 10 - 20 % Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung von 8 - 10 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 250 und 2700 C b) 20 - 30 8 Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung voii 6 - 8 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 230 und 250° C c) 30 - t0 % Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung von 4 - 6 e Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 210 und 2300 C d) 40 - 50 % Flüchtigen Bestandteilen bis zu einer Anlagerung von 2 - 4 % Sauerstoff im Temperaturbereich zwischen 180 und 2000 C durchgef#hrt worden ist.
5. Verwendung eines Formkokses nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkoks durch Entgasung der Formlinge in einem Drehrohrofen unter Sauerstoffausschluß im Gegenstrom mit Brenngasen mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10 - 300 C/min auf 1000 C und anschließend mit 30 -500 C/min bis auf 650.- 9500 C hergestellt worden ist.
6. Formkoks für die Verwendung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkoks bei einem Schüttgewicht zwischen 580 und 700 g/l und einem Cesamtpqrenvolumen von 20 - 45 cm3/100 g einen Zündpunkt mit Luft oberhalb 3500 C und eine Stoßhärte oberhalb 89 (Gew.-%>0,5 mm) aufweist.