DE3208545C2

DE3208545C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Ozon aus Gasgemischen

Info

Publication number: DE3208545C2
Application number: DE19823208545
Authority: DE
Inventors: Arnold 4150 Krefeld Gietmann; Ortwin Dr. 4044 Kaarst Leitzke
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1986-02-06
Also published as: DE3208545A1

Abstract

Ozon, welches bei normalen technischen Prozessen oder infolge von Störfällen als Abgas anfällt, darf wegen seiner hohen Giftigkeit nicht in die Atmosphäre abgelassen werden, sondern muß beseitigt werden. Bekannte Verfahren zur Ozonbeseitigung sind die Verbrennung, die Filterung mittels Aktivkohle und die Katalyse an Metallmischoxiden. Bei der Katalyse an Metallmischoxiden ist es meist erforderlich, den Katalysator zu beheizen. Ferner muß sichergestellt werden, daß der Katalysator nicht durch im Abgas enthaltenes Wasser und Stickstoffoxide vergiftet wird. Bei der Herstellung von Ozon aus Luft entstehen aber immer auch Stickstoffoxide. Die Katalyse des Ozons an Metallmischoxide wird durch diese Nebenbedingungen erheblich erschwert. Zwecks Vereinfachung dieses Verfahrens wird das ozonhaltige Gasgemisch zunächst durch einen Behälter mit Alumosilikat geleitet, danach durch das Reaktionsgefäß mit Metallmischoxiden und schließlich durch einen weiteren Behälter mit Alumosilikat. Mittels eines Vierwegeventils wird die Strömungsrichtung periodisch gewechselt. Beim Durchströmen des ersten Behälters mit Alumosilikat werden Stickstoffoxide und Wasser absorbiert. Im Reaktionsgefäß zerfällt das Ozon anschließend katalytisch und setzt Wärme frei. Im zweiten Behälter mit Alumosilikat werden durch das nunmehr erwärmte Gas Stickstoffoxide und Wasser desorbiert und ausgetrieben. Wenn auf diese Weise das Alumosilikat des ersten Behälters mit Stickstoffoxiden und Wasser beladen ist, wird die .....

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Ozon aus Gasgemischen, die Stickstoffoxide und Wasser als Verunreinigung enthalten.

Ozon wird für die Aufbereitung von Trinkwasser eingesetzt und auch in technischen Prozessen für die Oxidation von Chemikalien und für Oberflächenbehandlungen gebraucht. Solche technischen Verfahren sind weitgehend automatisiert. Wenn in den entsprechenden Produktionsstraßen Störungen auftreten, ist es häufig nicht erforderlich oder gar unwirtschaftlich, kurzfristig die Ozonerzeugung zu unterbrechen. Da das erzeugte Ozon weder gespeichert werden kann noch wegen seiner Giftigkeit in die Atmosphäre abgelassen werden kann, muß es vernichtet werden.

Gebräuchlich sind zur Ozonbeseitigung mit Aktivkohle gefüllte Filter in trockener, feuchter oder nasser Bauart, wie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 19 37 574 beschrieben. Aus der deutschen S Offenlegungsschrift 19 66 535 ist es auch bekannt, die Aktivkohle mit als Katalysator wirkenden Metaüoxiden zu beschichten oder die Metalloxide in reiner Form als Katalysator zur Ozonbeseitigung zu verwenden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 37 090 ist ein Verfahren zur Ozonbeseitigung aus Luft bekannt, bei dem das ozonhaltige Gas nur über reine Metallmischoxide geführt wird. In der Regel ist bei der Ozonbeseitigung durch Katalyse an Metallmischoxiden eine Zusatzheizung mit Temperaturregelung erforderlich, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 26 30901 angegeben. Schließlich können ozonhaltige Gase auch in eine Feuerung eingeleitet werden, um das Ozon zu verbrennen.

Die bekannten Verfahren sind mit gewissen Unzulänglichkeiten behaftet Die Filter aus Aktivkohle weisen ζ. B. generell den Nachteil auf, daß sie sich verbrauchen und zum Ausbrennen neigen. Die Verfahren mit Katalysatoren aus Metallmischoxiden haben den Nachteil, daß sie eine zusätzliche Heizung benötigen, um sicher zu sein, daß die Katalysatoren nicht durch kondensierendes Wasser oder andere Stoffe, vor allem Stickstoffoxide, blockiert werden. Stickstoffoxide treten bei der Herstellung von Ozon aus Luft unvermeidlich auf. Die Verfeuerung ozonhaltiger Abgase ist energieaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beseitigung von Ozon aus Gasgemischen, die Stickstoffoxide und Wasser als Verunreinigung enthalten, durch Katalyse an einem aus Metallmischoxiden bestehenden Katalysator zu schaffen, mit dem sich das Ozon auf wirtschaftliche Weise sicher und vollständig beseitigen läßt, ohne daß eine Zusatzheizung benötigt wird, und ohne Gefahr einer Blockade des Katalysators durch Wasser, Stickstoffoxide oder andere Katalysatorgifte.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus der deutschen Patentschrift 27 06 992 ist es bekannt, daß an Alumosilikat kein Ozon zerfällt, jedoch Stickstoffoxide und Wasser von diesem Adsorptionsmaterial vollständig zurückgehalten werden. Würde dagegen das Ozon auch nur teilweise am Adsorber zerfallen, bestände die Gefahr, daß durch die dadurch freiwerdende Wärme die Katalysatorgifte Wasser und Stickstoffoxide freigesetzt und in den Katalysator gelangen könnten. Da das Ozon ausschließlich am Katalysator zerfällt, kann die freiwerdende Wärme genau kontrolliert und erfindungsgemäß dazu benutzt werden, den Adsorber aus Alumosilikat von Wasser und Stickstoffoxiden zu desorbieren, indem die Strömungsrichtung des Gasgemisches periodisch umgekehrt wird. Überraschenderweise kommt das erfindungsgemäße Verfahren ohne jegliche Zusatzheizung aus, sofern für die Gasgeschwindigkeiten und Gasverweilzeiten bestimmte Werte eingehalten werden. Ozon läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sicher beseitigen, wenn seine Konzentration im Gasgemisch größer als 15 g/m³ ist. Die absolute Größe des den Katalysator enthaltenden Reaktionsgefäßes und der Behälter mit Alumosilikat richtet sich nach der Menge des zu behandelnden Gasgemi-

sches. Die Alumosilikatbehälter sind so zu dimensionie- -en, daß die Gasgeschwindigkeit ca. 1 m/s und die Gasverweilzeit ca. 1 s betragen. Die Adsorptionskapazität des Alumosilikats für Stickstoffoxide ist erschöpft, wenn ca. 0,9 m³ ozonhaltiges Gas pro 1,0 kg Alumosilikat durch den Behälter geströmt sind. Danach muß die Strömungsrichtung automatisch umgekehrt werden, um die Adsorber zu regenerieren. Das Reaktionsgefäß mit dem Katalysator aus Metallmischoxiden ist so zu dimensionieren, daß d?2 Gasgeschwindigkeit ca. 1,0 m/s und die ι ο Gasverweilzeit ca. 0,1 s betragen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beliebig kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. is

Die Vorrichtung besteht aus einem konventionellen Reaktionsgefäß 1, in welchem sich der Katalysator aus Metallmischoxiden in körniger Schüttung befindet Das Reaktionsgefäß 1 besitzt Anschlüsse 2,3 zuiu Durchleiten des zu behandelnden Gasgemisches. Erfindungsgemaß sind zwei Behälter 4,5 vorgesehen, die mit Alumosilikat als Adsorptionsmaterial gefüllt sind. Diese Behälter besitzen ebenfalls Anschlüsse 6, 7 bzw. 8, 9 zum Durchleiten des zu behandelnden Gasgemisches. Der Anschluß 6 des Behälters 4 ist durch eine Rohrleitung 10 mit dem Anschluß 2 des Reaktionsgefäßes 1 verbunden. Entsprechend ist der Anschluß 8 des Behälters 5 durch ein Rohr 11 mit dem Anschluß 3 des Reaktionsgefäßes 1 verbunden. Ferner sind der Anschluß 7 des Behälters 4 durch ein Rohr 12 und der Anschluß 9 des Behälters 5 durch ein Rohr 13 mit einander gegenüberliegenden Anschlüssen eines Vierwegeventils 14 verbunden. Das Vierwegeventil 14 wird durch ein nicht dargestelltes elektrisches Schaltwerk mit Betriebstundenzählung periodisch umgeschaltet

Im eingefahrenen Betrieb läuft das erfindungsgemäße Verfahren so ab, daß das ozonhaltige Gasgemisch über das Vierwegeventil 14, das Rohr 12 und den Anschluß 7 in den Behälter 4 gelangt. Im Behälter 4 werden Stickstoffoxide und Wasserspuren restlos vom Alumosilikat absorbiert. Das Gasgemisch gelangt dann über den Anschluß 6, das Rohr 10 und den Anschluß 2 in das Reaktionsgefäß 1. Hier zerfällt das Ozon an dem Katalysator aus Metallmischoxiden und setzt Wärme frei. Das Gasgemisch wird hierdurch aufgeheizt und gelangt über den Anschluß 3, das Rohr 11 und den Anschluß 8 in den Behälter 5. Das warme Gasgemisch desorbiert hier zuvor absorbierte Stickstoffoxide und Wasser und nimmt diese Katalysatorgifte auf. Danach verläßt es über den Anschluß 9, das Rohr 13 und das Vierwegeventil 14 die Vorrichtung.

Sobald das Alumosilikat im Behälter 4 mit Stickstoffoxid beladen ist, wird das Vierwegeventil 14 umgeschaltet Der Vorgang läuft nunmehr in umgekehrter Reihenfolge ab, d. h., das zu behandelnde Gasgemisch gelangt zunächst in den Behälter 5 mit regeneriertem Alumosilikat. Wasser und Stickstoffoxide werden hier absorbiert. Danach zerfällt im Reaktionsgefäß 1 das Ozon katalytisch. Das hierdurch erwärmte Gasgemisch treibt im Behälter 4 Stickstoffoxide und Wasserspuren aus dem Alumosilikat aus, so daß das Absorptionsmaterial regeneriert wird. Das vom Ozon befreite Gasgemisch verläßt, zusammen mit den Verunreinigungen Wasser und Stickstoffoxiden, über das Vierwegeventil 14 die Vorrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beseitigung von Ozon aus Gasgemischen, die Stickstoffoxide und Wasser als Verunreinigung enthalten, durch Katalyse an einem aus Metallmischoxiden bestehenden Katalysator, der in körniger Schüttung in einem vom Gasgemisch durchströmten Reaktionsgefäß (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch durch zwei mit Alumosilikat gefüllte Behälter (4, 5) geleitet wird, von denen einer in Strömungsrichtung vor dem Reaktionsgefäß und der andere in Strömungsrichtung nach dem Reaktionsgefäß angeordnet ist, und daß die Strömungsrichtung des Gasgemisches periodisch umgekehrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Alumosilikat gefüllten Behälter mit einer Geschwindigkeit von 0,8 bis 1,2 m/s bei einer Gasverweilzeit von 0,8 bis 1,2 s vom Gasgemisch durchströmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß mit einer Geschwindigkeit von 0,8 bis 1,2 m/s bei einer Gasverweilzeit von 0,08 bis 0,12 s vom Gasgemisch durchströmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die im Gasgemisch vorhandenen Stickstoffoxide bei der Ozonherstellung aus Luft gebildet worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gasgemisches umgekehrt wird, wenn pro kg Alumosilikat 0,8 bis 1,2 in³ Gasgemisch durch die Behälter geströmt sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einem Metallmischoxid in körniger Schüttung enthaltenen Reaktionsgefäß (1) mit Anschlüssen (2,3) zum Durchleiten eines Gasgemisches, gekennzeichnet durch zwei mit Alumosilikat gefüllte Behälter mit Anschlüssen (6, 7,8,9) zum Durchleiten eines Gasgemisches, deren einer Anschluß (6, 8) mit je einem der beiden Anschlüsse des Reaktionsgefäßes verbunden ist und deren anderer Anschluß (7, 9) mit je einem der gegenüberliegenden Anschlüsse eines Vierwegeventils (14) verbunden ist, während die beiden weiteren Anschlüsse des Vierwegeventils der Zu- und Abfuhr des Gasgemisches dienen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Vierwegeventils durch ein elektrisches Schaltwerk mit Betriebsstundenzählung steuerbar ist.