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Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus
Abgasen sowie Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden aus Abgasen
unter Zugabe von gasförmigen Ammoniak bei Temperaturen zwischen etwa 110 und 1800
C, wobei die Abgase quer durch eine innerhalb von Reaktoren von oben nach unten
wandernde Schichten aus körnigen, kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln geführt
werden und man in einer ersten Wanderschicht zunächst einen Teil der Schwefeloxide
adsorptiv entfernt und in einer zweiten Wanderschicht die Stickstoffoxide katalytisch
zu Stickstoff reduziert sowie weitere Schwefeloxide abscheidet. Die genannten Abgase
sind vor allem Abgase aus Feuerungsanlagen und sie enthalten in aller Regel auch
Sauerstoff und Wasserdampf. Die kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel können mit
oder ohne darauf aufgebrachte Katalysatoren vorliegen. Die in der ersten Wanderschicht
adsorptiv entfernten Schwefeloxide machen zumeist einen großen Teil der insgesamt
in dem Abgas vorhandenen Schwefeloxide aus. Die Zugabe von gasförmigem Ammoniak
hat vor allem zur zweiten Wanderschicht zu erfolgen, da in dieser die katalytische
Reduktion der Stickstoffoxide zu Stickstoff stattfinden soll.
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In den Abgasen von Feuerungsanlagen liegen die Schwefeloxide vorwiegend
in Form von Schwefeldioxid und die Stickstoffoxide in Form von Stickstoffmonoxid
vor.
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Es sind trockene, einstufige Verfahren zur gleichzeitigen Entfernung
der Schwefeloxide und Stickstoffoxide bekannt, bei denen
Ammoniak
in das Abgas eingeblasen wird, worauf an porösen Kontakten die Stickstoffoxide unter
Bildung von Stickstoff und Wasserdampf katalytisch reduziert und die Schwefeloxide
als Ammoniumsulfat oder Ammoniumhydrogensulfat abgeschieden werden.
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Verfahren mit Aktivkohle als Adsorptionsmittel/Katalysator werden
bei Temperaturen von 180 bis 2300 C (DE-OS 24 33 076), dagegen solche mit Metalloxiden
auf Aluminium- oder Silizium-Trägermaterial bei Temperaturen zwischen 200 und 2500
C betrieben (Japan Textil News, 1976, Seiten 84 - 87).
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Bei Temperaturen unter 2500 C reagieren sowohl Schwefeldioxid als
auch Stickstoffoxid mit Ammoniak, wobei, solange NOX und SO, in ähnlichen Konzentrationen
vorliegen, bei höheren Temperaturen die Reaktion NOX mit NH3, bei niedrigeren Temperaturen
die Reaktion von SO2 mit NH3 bevorzugt abläuft. Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren
ist ein erhöhter Ammoniakverbrauch durch die Reaktion mit Oberflächenoxiden oder
Sauerstoff. Darüber hinaus treten in der Regel größere Kohlenstoffverluste bei der
Aktivkohle auf.
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Ein weiterer Nachteil der einstufigen Verfahren besteht darin, daß
bei Kohle- oder öl gefeuerten Kraftwerkkesseln hinter dem Luftvorwärmer und Elektrofilter
lediglich Abgastemperaturen, die etwa 500 C unter den Betriebstemperaturen der bekannten
Simultanverfahren liegen, anzutreffen sind. Deshalb ist entweder eine mit Wirkungsgradverlusten
verbundene Kesselmodifikation oder ein Aufheizen der Abgase vor der Entfernung von
Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden erforderlich.
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Die genannten Probleme werden durch eine zweistufige Verfahrensweise
in gewissem Umfang vermindert. Dabei dient die erste Stufe z. B. eine von oben nach
unten wandernde Adsorptionsmittelschicht (Wanderschicht) in erster Linie der adsorptiven
Entfernung von
Schwefeloxiden, während in einer zweiten, der ersten
sehr ähnlichen, Wanderschicht vor allem die katalytische Reduktion der Stickstoffoxide
zu Stickstoff in Gegenwart von gasförmigem Ammoniak erfolgt.
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Bei einem solchen Verfahren werden aber erhebliche Mengen an Adsorptionsmitteln
pro Zeiteinheit durch die in solchen Fällen übliche Regeneration geführt, was einen
hohen apparativen Aufwand und Verschleiß an Adsorptionsmittel zur Folge hat.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art die Effektivität der Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden
zu erhöhen und den Umlauf an Adsorptionsmittel durch eine Regenerationsstufe zu
vermindern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine für ein solches
Verfahren geeignete Vorrichtung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird in bezug auf ein Verfahren erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß unbeladenes Adsorptionsmittel der zweiten Wanderschicht aufgegeben,
teilbeladenes Adsorptionsmittel von der zweiten Wanderschicht abgezogen und der
ersten Wanderschicht aufgegeben, beladenes Adsorptionsmittel von der ersten Wanderschicht
abgezogen und einer Regenerationsstufe zugeführt sowie regeneriertes Adsorptionsmittel
der zweiten Wanderschicht wieder aufgegeben wird. Das der zweiten Wanderschicht
aufgegebene unbeladene Adsorptionsmittel besteht dabei in erster Linie aus retgeneriertem
Adsorptionsmittel, kann aber auch in dem dem Verschleiß an AdsorptionsSittel in
einem solchen Kreislau t rozeß entsprechenden MaßZXfrisches Adsorptionsmittel ergänzt
werden.
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Ein solches Verfahren ist in besonderem Maße dazu geeignet, die für
das Entfernen von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden günstigsten Wandergeschwindigkeiten
des Adsorptionsmittel in der zweiten Wanderschicht einzustellen, ohne daß deshalb
mehr oder minder unverbrauchtes Adsorptionsmittel den Regenerierungsprozeß durchlaufen
muß. Dies ist besonders wichtig, da es sich gezeigt hat, daß eine bessere Ausnutzung
der Adsorptionskapazität solcher Adsorptionsmittel in der zweiten Wanderschicht
z. B. durch höhere Verweilzeiten schlechtere Reinigungsergebnisse in bezug auf Schwefeloxide
und Stickstoffoxide zur Folge haben.
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Ebenso nachteilig wäre eine Vergrößerung der vom Abgas zu durchströmenden
Adsorptionsmittelschicht. Hier schafft nun die Erfindung Abhilfe, in dem für die
Entfernung von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden am besten geeignetste Wandergeschwindigkeiten
der zweiten Wanderschicht und Schichtstärken vorgegeben werden können, ohne daß
es zu einer unerwünscht hohen Kreislaufbelastung der Regenerationsstufe kommt.
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Besonders überraschend ist die Tatsache, daß ein Aufgeben von bereits
teilbeladenem Adsorptionsmittel in die erste Wanderschicht keine Verschlechterung
in bezug auf die Entfernung von Schwefeloxiden zur Folge hat. Auch in der ersten
Wanderschicht ist es nunmehr möglich, die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels
in sehr weitgehendem Maße auszuschöpfen und dabei trotzdem die Wandergeschwindigkeit
dieser ersten Schicht so hoch einzustellen, daß unerwünschte Verstopfungen des Adsorptionsmittels
vor allem in den vom Abgas als erstes durchströmten Adsorptionsmittelschichten zu
vermeiden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der ersten Wanderschicht
zusätzlich unbeladenes Adsorptionsmittel aufgegeben werden. Dieses kann sowohl aus
ergänzte, frischem Adsorptionsmittel als auch regeneriertem Adsorptionsmittel bestehen.
Dadurch wird eine besonders effektive Anpassung an sich ändernde Konzentrationen
von Schwefeloxiden und Stickstoffoxiden im Abgas sowie einen sich ändernden Abgasdurchsatz
möglich. Darüber hinaus ist es möglich, die zweite Wanderschicht genau mit dem Adsorptionsmitteldurchsatz
zu betreiben, der für die Entfernung der Stickstoffoxide am günstigsten ist und
gleichzeitig in der ersten Wanderschicht eine möglichst vollständige Aussnutzung
der Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels zu erzielen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Ammoniak dem Gasstrom
vor der ersten oder vor der zweiten Wanderschicht zudosiert werden. Erfindungsgemäß
ist es auch möglich, das Ammoniak den Gasströmen vo fei den Wanderschichten zuzudosieren.
Auf diese Weise ist eine sehr feine Steuerung der Entfernung von Schwefeloxiden
und Stickstoffoxiden in jeder der beiden Wanderschichten möglich. So wird z. B.
durch Ammoniakaufgabe vor der ersten Wanderschicht die Adsorptionsleistung des Adsorptionsmittels
in bezug auf die Entfernung von Schwefeloxiden günstig beeinflußt.
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Das gezielte Zudosieren von Ammoniak nur zur zweiten Wanderschicht
ermöglicht es,den Verbrauch an Ammoniak bei gleichzeitig sehr weitgehender Entfernung
von Stickstoffoxiden stark einzuschränken.
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Die Ammoniakaufgabe vor jeder der beiden Wanderschichten ermöglicht
es, die in jeder der beiden Schichten ablaufenden Prozesse besonders wirkungsvoll
zu steuern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet also die Möglichkeit, auf
trockenem Wege neben der Entfernung der Schwefeloxide auch die Reduktion der Stickstoffoxide
bei niedrigen Temperaturen mit hohen Umsetzungsgraden durchzuführen, wobei für beide
Wanderschichten dasselbe kohlenstoffhaltige Adsorptionsmittel verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß werden in der ersten Wanderschicht bereits 20 - 80 % der Schwefeloxide
entfernt. Für die Reduktion der Stickstoffoxide arbeitet man dagegen in der zweiten
Wanderschicht in Gegenwart von etwa 0,5 - 1,5 Mol gasförmigem Ammoniak pro Mol,
der in die zweite Wanderschicht eingeleiteten, als Nogerechnetenstickstoffoxide.
Bei der letztgenannten Maßnahme spielt es also keine Rolle, wieviel Stickstoffoxide
bereits in der ersten Wanderschicht reduziert wurden oder an welcher Stelle Ammoniak
aufgegeben wurde.
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Die Wirkung der kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmittel können erfindungsgemäß
bezüglich der SO2-Entfernung und der NOx#Reduk tion verbessert werden, wenn man
solche verwendet, auf die zwischen 0,05 und 5 Gew.-% der Elemente Kupfer, Eisen,
Litium, Natrium Aluminium, Barium und Vanadium einzeln oder in Kombination aufgebracht
sind.
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Die teilweise Entfernung der Schwefeloxide in der ersten Wanderschicht
kann mit einer höheren Raumgeschwindigkeit erfolgen als bei einer vollständigen
Entfernung mit einstufiger Arbeitsweise.
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Erfindungsgemäß führt man deshalb in der ersten Wanderschicht das
Abgas mit dem Adsorptionsmittel bei einer Raumgeschwindigkeit zwischen etwa 200
und 5 000/h, vorzugsweise mit einer Raumgeschwindigkeit von 400 bis 1 800/h, zusammen.
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Beide Wanderschichten können unterschiedliche Volumina aufweisen und
das Adsorptionsmittel kann aus beiden Wanderschichten in unterschiedlichen rlengenströmen
abgezogen werden. Erfindungsgemäß zieht man die Adsorptionsmittel aus der ersten
Wanderschicht nach einer Verweilzeit zwischen 20 und 200 h, vorzugsweise zwischen
20 und 150 h und aus der zweiten Wanderschicht nach einer Verweilzeit zwischen 20
und 300 h, vorzugsweise zwischen 20 und 200 h, ab.
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Die Regenerierung der aus der ersten Wanderschicht abgezogenen, beladenen
Adsorptionsmittel kann auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Wäsche oder
Erhitzen, erfolgen.
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Die beiden Wanderschichten können sowohl in einem Reaktor gemeinsam
als auch in zwei getrennten Reaktoren angeordnet sein.
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Die Zugabe des gasförmigem Ammoniaks kann mit unterschiedlicher oder
gleicher Verteilung über die ganze Höhe der betreffenden Wanderschicht erfolgen,
sie kann aber auch in die zu den einzelnen Wanderschichten führenden Rohrleitungen
vorgenommen werden. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn erfindungsgemäß
eine Zwangsmischung von Ammoniak mit dem Abgas vor der jeweiligen Wanderschicht
durchgeführt wird. Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, daß die Effektivität
des Verfahrens sehr stark von einer guten Verteilung des Ammoniaks im Abgasstrom
abhängt. Dies ist um so wichtiger, wenn Ammoniak zwischen den beiden Wanderschichten
zudosiert wierd. Erfindungsgemäß kann man das Ammoniak in der Strömungsrichtung
des Abgases an einer oder mehreren Stellen in das Abgas einführen. Als besonders
wirkungsvoll hat es sich erwiesen, wenn mann Ammoniak zum kleineren Teil in den
oberen Bereich des Raumes und zum größeren
Teil in den unteren
Teil des Raumes vor der betreffenden Wanderschicht einführt. Dieses Vorgehen ist
wiederum besonders wirkungsvoll, wenn Ammoniak zwischen den beiden Wanderschichten
eingeführt wird.
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Die Erfindung wird in bezug auf eine Vorrichtung zum Durchführen des
Verfahrens der erfindungsgemäßen Art, bei welcher die zu behandelnden Abgase quer
durch zwei hintereinanderliegende von oben nach unten wandernde Adsorptionsmittelschichten
(Wanderschichten) geführt werden können, durch ein quer zur Strömungsrichtung des
Abgases zwischen den beiden Adsorptionsmittelschichten sich erstreckendes partielgasdurchlässiges
Trennelement und eine Verbindungsleitung für Adsorptionsmitteltransport zwischen
den beiden Wanderschichten. Eine solche Vorrichtung weist natürlich eine Aufgabestelle
am oberen Ende der zweiten Wanderschicht für unbeladenes Adsorptionsmittel und eine
Abzugsstelle für beladenes Adsorptionsmittel am unteren Ende der ersten Wanderschicht
auf sowie entsprechende Zu- und Ableitungen für das zu behandelnde Abgas, eine Regenerationseinheit
und eine Aufgabestelle für frisches Adsorptionsmittel. Ein solches Trennelement
kann erfindungsgemäß eine einzige Durchlaßöffnung für Abgas aufweisen, wodurch bereits
eine gute Mischung und Zwangsführung der in die zweite Stufe eintretenden Gase erzielt
wird.
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Z. B. wird zwischen der ersten und der zweiten Wanderschicht eine
Zwischenwand mit einer einzigen öffnung eingebaut, wodurch der Weg des Abgases wesentlich
verlängert wird gegenüber einer Konstruktion mit mehreren Öffnungen. Bevorzugt wird
eine Lösung, bei der die einzige öffnung möglichst weit unten in bezug auf die effektive
Höhe der Wanderschichten ist.
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rnnerhalb eines Trennelementes kann erfindungsgemäß mindestens eine
Zwangsmischungseinrichtung für Ammoniak und Abgas vorgesehen sein. Dabei ist es
besonders vorteilhaft, wenn soviele Zwangsmischungseinrichtungen vorhanden sind
wie öffnungen in der Trennwand. In manchen Fällen kann es auch erwünscht sein, möglichst
weit vor der zweiten Wanderschicht das Ammoniak dem Abgas zuzuführen. In diesem
Falle befindet sich mindestens eine Zwangsmischungseinrichtung in Strömungsrichtung
des Abgases vor dem Trennelement.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnung in ihrer Wirkungsweise
und weiteren Vorteilen des näheren erläutert werden.
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Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Figur 2 einen lediglich den Reaktor
darstellenden Ausschnitt aus Figur 1 In Figur 1 sind in einem Reaktor 1 zwei Wanderschichten
2 und 3 angeordnet, bei denen es sich um von oben nach unten wandernde Adsorptionsmittelschichten
handelt. Die beiden Wanderschichten werden quer zu ihrer Wanderrichtung von einem
Abgas durchströmt.
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Dies wird durch gasdurchlässige, vertikal sich erstreckende Wände
4 a, b, c und d möglich. Der Reaktor kann zwischen den beiden Wanderschichten ein
parallel zu diesen sich erstreckendes gasdurchlässiges Trennelement 5 aufweisen.
In Figur 1 ist Trennelement 5 eine Wand, die an ihrem unteren Ende einen Gasdurchlaß
freigibt.
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Dem den Reaktor durchströmenden Abgas kann sowohl vor dem Reaktor
1 als auch zwischen den beiden Wanderschichten 2 und 3 in dem Reaktor 1 Ammoniak
zugegeben werden. Es ist auch möglich, dieses nur an einer der beiden genannten
Stellen zu tun. Die Zugabe von Ammoniak zwischen den beiden Wanderschichten 2 und
3 erfolgt vorzugsweise in Form einer Zwangsmischung. Dies wird z. B. dadurch erreicht,
daß die Ammoniakaufgabe in Strömungsrichtung des Abgases bereits vor dem Trennelement
5 erfolgt. Hierfür eignen sich insbesondere Dosiereinrichtungen 6, welche für eine
gute Verteilung des Ammoniaks im Abgas sorgen (siehe Figur 2). Das Abgas strömt
also durch den Gaseinlaßstutzen 7 in den Reaktor 1 ein, durchströmt Wanderschicht
2, passiert das eventuell vorhandene Trennelement 5 und gelangt nach Passieren der
Wanderschiht 3 durch Gasauslaßstutzen 8 z. B. in einen Kamin.
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Kohlenstoffhaltiges, unbeladenes Adsorptionsmittel, z. B. ein Aktivkoks,
gelangt über Leitung 9 a in das obere Ende der Wanderschicht 3. Durch gleichmäßigen
Abzug von Adsorptionsmittel am unteren Ende aus der Wanderschicht 3 stellt sich
eine bestimmte Absinkgeschwindigkeit und dadurch eine bestimmte Verweilzeit des
Adsorptionsmittels in der Wanderschicht ein. Durch Leitung 10 wird das aus dem unteren
Ende der Wanderschicht 3 abgezogene Adsorptionsmittel dem oberen Ende der Wanderschicht
2 zugeleitet. Durch eine mit Leitung 9 a in Verbindung stehende Leistung 9 b kann
der Wanderschicht 2 zusätzlich zu dem aus Wanderschicht 3 abgezogenen, teilbeladenen
Adsorptionsmittel auch noch unbeladenes Adsorptionsmittel zugefügt werden. Auch
in Wanderschicht 2 stellt sich durch eine einstellbare Abzugs geschwindigkeit von
beladenem Adsorptionsmittel am unteren Ende eine bestimmte Wanderungsgeschwindigkeit
und damit bestimmte Verweilzeit des Adsorptionsmittel in der Wanderschicht ein.
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Durch Leitung 11 gelangt das beladene Adsorptionsmittel vom unteren
Ende der Wanderschicht 2 in eine an sich bekannte Regenerationseinrichtung 12, in
der das Adsorptionsmittel so regeneriert wird, daß es erneut über Leitung 13 und
9 a wieder zum Einsatz in die Wanderschicht 3 als unbeladenes Adsorptionsmittel
gelangen kann. Wegen des an verschiedenen Punkten einer solchen Anlage auftretenden
Adsorptionsmittelverlustes, insbesondere durch Abrieb beim Transport ist es notwendig,
das im Kreislauf geführte Adsorptionsmittel ständig durch einen dem Verlust entsprechenden
Zustrom an frischem Adsorptionsmittel über Leitung 14 zu ergänzen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Figur
2 dargestellt ist, kann Ammoniak, insbesondere im Bereich des Trennelementes 5,
an mehreren Stellen dem Abgasstrom zudosiert werden. Dabei empfiehlt es sich, bei
den unteren Aufgabestellen für Ammoniak mehr Ammoniak zuzudosieren, als bei den
oberen Aufgabestellen.
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Eine Lösung wie in Figur 1 zwingt dem Abgas einen wesentlich längeren
Weg - im Vergleich zu einer Konstruktion ohne Trennelement - durch den Reaktor auf.
In diesem so zwangsfgeführten Abgasstrom wird an einer oder mehreren Stellen Ammoniak
dosiert zugegeben. Z. B. kann das Trennelement sich nach unten bis unterhalb der
für die Gasdurchströmung effektiven Fläche der Wanderschichten erstrecken und das
Abgas durch einen noch tiefer liegenden Gasdurchlaß 6 a geleitet werden. Diese Maßnahmen
führen vor allem in Verbindung mit Ammoniak zu Dosiereinrichtungen 6 zu einer Vergleichmäßigung
der Ammoniakkonzentration im Abgas, bevor dieses die Wanderschicht 3 durchströmt.
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In Figur 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit kein Adsorptionsmittel
in den Wanderschichten 2 und 3 eingezeichnet, dafür aber die Strömungslinien des
den Reaktor durchströmenden Abgases.
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Ausführungsbeispiel In einem Kraftwerk mit 232 MW elektrischer Leistung
werden bei einer Steinkohlenfeuerung mit einer Kohle von etwa 1,5 % 3 Schwefelanteil
etwa 750 ooo m /h (iN) Rauchgas mit etwa 660 ppm (von) S02 im Kamin zugeführt. Der
NOx#Anteil im Rauchgas beträgt etwa 300 ppm (vol). Von dem genannten Rauchgasstrom
strom (Abgas) werden 120 m3/h (i.N.) durch einen zweistufigen Reaktor (Figur 1 entsprechend)
geleitet, um aus diesem Abgasstrom SO2 und NO zu entfernen.
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x Die in Gasströmungsrichtung erste Wanderschicht hat eine zu durchströmende
Dicke von 1 000 mm und eine durchströmbare 2 Querschnittsfläche von 192 m . Die
in Strömungsrichtung zweite Wanderschicht ist 1 500 mm dick und hat ein Fassungsvermögen
3 von 288 m Adsorptionsmittel. Entsprechend den genannten Abmessungen beträgt die
Verweildauer des Abgases in der erstgenannten Wanderschicht 4 und in der zweitgenannten
Wanderschicht 6 sec. Zieht man z. B. 4 m3 Adsorptionsmittel pro Stunde aus der zweiten
Wanderschicht am unteren Ende ab, so führt dies zu einer Verweilzeit des Adsorptionsmittels
in der Wanderschicht von 72 Stunden, was bei der gegebenen Höhe der Wanderschicht
von 19,4 m einer Sink(wander)geschwindigkeit von 0,27 m/h entspricht. Das aus der
zweiten Wanderschicht abgezogene
Adsorptionsmittel wird der ersten
Wanderschicht am oberen Ende wieder aufgegeben. Zusätzlich werden der ersten Wanderschicht
weitere 2,5 m3/h unbeladenes Adsorptionsmittel zugefügt. Entsprechend müssen 6,5
m3/h Adsorptionsmittel am unteren Ende der ersten Wanderschicht abgezogen werden,
was zu einer Adsorptionsmittelverweilzeit von etwa 30 Stunden und einer Wandergeschwindigkeit
von 0,65 m/h führt Das aus der ersten Wanderschicht abgezogene Adsorptionsmittel
wird in einer Regenerationsstufe 12 regeneriert und als unbeladenes Adsorptionsmittel
dem Prozeß wieder zugeführt.
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Wegen der erwähnten Verluste an Adsorptionsmittel muß pro Stunde etwa
0,2 m3 Adsorptionsmittel dem Adsorptionsmittelkreislauf zugeführt werden.
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Gibt man nun dem Abgas, welches im vorliegenden Fall neben den anderen
üblichen Gasen 600 ppm SO2, 300 ppm NO und etwa 6 % 02 enthält, vor Einleiten in
den Reaktor 1 eine 800 ppm entsprechende Menge an Ammoniak zu, so enthält das die
erste Wanderschicht verlassende Abgas nur noch 8O ppm SO2 und 200 ppm NO. An einer
Stelle vor dem Trennelement 5 werden etwa 350 ppm Ammoniak diesem Abgasstrom aufgegeben.
Nach Durchströmen der zweiten Wanderschicht enthält das Abgas am Gasauslaßstutzen
8 des Reaktors 1 praktisch kein SO2 mehr und etwa 80 ppm NO sowie praktisch ke#in
Ammoniak.
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Zweitens werden demgegenüber bei sonst gleicher Prozeßführung wie
im ersten Beispiel vor der ersten Wanderschicht kein Ammoniak, dafür vor der zweiten
Wanderschicht etwa 500 ppm entsprechende Menge an Ammoniak dem Abgas zugegeben,
so stellt sich hinter der ersten Wanderschicht eine SO 2-Konzentration von
120
ppm und eine NO-Konzentration von 300 ppm ein, während am Gasauslaßstutzen 8 des
Rekators die gleichen Gaskonzentrationen wie im Beispiel 1 gemessen werden. Wie
es zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren außerordentlich flexibel ist. Es kann
sowohl an verschiedene Rauchgasmengen als auch unterschiedliche Konzentrationen
an SO2 und NOX sowie unterschiedlich belastbare Adsorptionsmittel sehr leicht angepaßt
werden. Sofern Ammoniak bereits vor der ersten Wanderschicht dem Abgas zudosiert
wird, wird in der ersten Wanderschicht sowohl SO2 adsorptiv am Adsorptionsmittel
gebunden, als auch Ammoniumsulfat gebildet und am Adsorptionsmittel abgeschieden.
Da die Ammoniumsulfatabscheidung in der ersten Wanderschicht - wenn sie in zu hohen
Maße stattfindet - zu Verstopfungen in dieser Wanderschicht führen kann, -wird man
vor der ersten Wanderschicht stets nur soviel Ammoniak aufgeben wie es das Adsorptionsmittel,ohne
allzu hohen Druckverlust aufzubauen, verkraften kann. Höhere Wanderungsgeschwindigkeiten
der ersten Adsorptionsmittelschicht lassen auch eine höhere Belastung mit Ammoniumsulfat
zu.
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Unabhängig davon, ob bereits vor der ersten oder erst vor der zweiten
Wanderschicht Ammoniak dem Abgas zudosiert wird, soll die Zudosierung vor der zweiten
Wanderschicht stets so bemessen sein, daß sich vor der zweiten Wanderschicht eine
Konzentration von etwa 0,4 bis 1,5 mol gasförmigem Ammoniak pro mol an NO gerechneten
Stickstoffoxiden im Abgas einstellt. Durch Konzentrationsmessungen im die erste
Wanderschicht verlassenden Abgas kann die Menge an zuzudosierendem Ammoniak bestimmt
werden.
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Sie hängt natürlich - wie allgemein bekannt - auch von der Sauerstoffkonzentration
im Abgas ab.
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Wichtig ist, daß in der zweiten Wanderschicht der Hauptanteil der
bei dem Prozeß insgesamt abgeschiedenen Stickoxide aus dem Abgas entfernt wird,
während dort nur noch eine kleinere Menge des insgesamt abzuscheidenden SO2 zu entfernen
ist. Bei diesem Prozeß bilden sich Stickstoff und Wasserdampf, während S02 am Adsorptionsmittel
adsorptiv abgeschieden wird.
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Als Adsorptionsmittel war in beiden Beispielen als kohlenstoffhaltiges
Adsorptionsmittel ein Aktivkoks mit einer spezifischen Oberfläche von 500 m2 /g
(bestimmt nach Brunauer, flttUfldTeller) verwendet worden. Die Abgastemperatur betrug
1200 C. Die Effektivität des Prozesses konnte noch gesteigert werden, wenn der Aktivkoks
mit einer Kupfer-Sulfat-Lösung getränkt, anschliessend getrocknet und bei etwa 5000
C kalciniert waren, wobei insgesamt etwa o,o63 g Kupfer/g Aktivkoks aufgebracht
wurden 2 und derselbe eine spezifische Oberfläche von 470 m /g (bestimmt nach Brunauer,
i#rrt##ttund Teller) aufwies.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich geworden, die Adsorptionskapazität
des jeweils eingesetzten Adsorptionsmittels in weitaus größeren Umfang als bisher
möglich auszuschöpfen und dadurch die Belastung der Regenerationsstufe bedeutend
zu vermindern, ohne dabei das Maß an SO2 und NOx-Abscheidung zu verringern, ohne
die Druckverluste des Abgases zu erhöhen und ohne die Abgastemperaturen erhöhen
zu müssen. Besonders wichtig ist dabei, daß eine entsprechende Anlage auch bei unterschiedlichen
Belastungszuständen durch Steuerung des Adsorptionsmittelumlaufes und der Ammoniak
zugabe eine gleichmäßig gute Reinigungsqualität und Ausnutzung der Adsorptionsmittelkapazität
erzielt werden kann.