DE3328653A1

DE3328653A1 - Vorrichtung zur durchfuehrung eines verfahrens zur ausscheidung von stickoxyden aus abgasen

Info

Publication number: DE3328653A1
Application number: DE19833328653
Authority: DE
Inventors: Werner 5431 Bilkheim Sturm
Original assignee: Steuler Industriewerke GmbH
Current assignee: Steuler Industriewerke GmbH
Priority date: 1983-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1985-02-28
Also published as: DK382984D0; EP0141917A1; DK382984A; NO843186L; FI843114A; FI843114A0

Description

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Steuler Industriewerke Gmb¹·., D - 5"iflo - II öhr -Grenzhaus en

Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ausscheidung von Stickoxyden aus Abgasen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ausscheidung von Stickoxyden aus Abgasen, bei dem die heisnen Abgase ^riit gasförmigem Ammoniak oder sprühflüssigkeitsgelöntem Ammoniak gemischt, durch ^;Katalisatorgitter geführt, und die Stickoxyde dort mit dem Ammoniak zu gasförmigem Stickstoff und Wasserdampf reduziert v/erden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die die Stickoxyde enthaltenden Abgase, die heiss anfallen, für die weitere Behandlung über Wärmeaustauscher oder Nacheritzer auf eine,zwischen 25o und /f5o° C liegende Temperatur gebracht und' in einer nachgeschalteten Mischvorrichtung mit dem gasförmigen oder in einer Flüssigkeit gelösten Ammoniak so gemischt, dass ein Volumverhältnis von etwa 1:1 entsteht. Diese Gasmischung wird dann durch ein Metall- oder Keramikgitter mit relativ grossen Durchgangaquerschnitten geführt, dessen Oberfläche mit einem Edelmetallkatalisator bedampft ist. In Gegenwart dieses Katalisators reagieren Stickoxyde und Ammoniak, und die Stickoxyde werden zu Stickstoff und Wasserdampf reduziert und unter Abgabe ggfs. überschüssiger Wärme über den Eingangswärmeaustauscher abgeblasen. Die Regelung der Zufuhrmenge des Ammoniaks in die Mischvorrichtung erfolgt über Mess-Fühleinrichtungen, die entweder den StickoxydgehaIt des eintretenden Abgases oder den Restammoniakgehalt des aus dem Gitter austretenden Gases, oder auch beide messen und mit vorgegebenen Festwerten vergleichen.

Obgleich die Standzeiten der Edelmetallbeschichtung rier Gitter ,je nach den Betriebsverhältnissen mehrere Monate bis zu einem

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Jahr betragen, stellen Herstellungsaufwand, Edelmetallpreise und ggfs . Regeneration der Gitter einen erheblichen Kostenfaktor in der Wirtschaftlichkeitsrechnung dieses Verfahrens dar, der dessen breite Anwendung behindert.

Es ist vireiter ein Verfahren bekannt, bei dem unter Verzicht auf die teuere Edelmetallbeschichtung der Gitter, die stickoxydhaltigen Abgase durch eine Kolonne von Molekularsieben geleitet werden, deren Durchgangsquerschnitdurchmeseer dem kritischen Moleküldurchmesser der Stickoxyde entspricht. Die Stickoxyde werden deshalb in den Molekularsieben festgehalten d.h. a>5sorbiert und der auf diese Weise stickoxydfrei gemachte Rest der Abgase kann anschliessend abgeblasen werden. Wenn die Grenze der Aufnahmefähigkeit der Molekularsiebkolonne errreicht ist, wird die Kolonne abschaltet und die Abgase auf eine bereitgehaltene frische Molekularsiebkolonne umgeleitet. Die abgeschaltete Kolonne wird mit heissem Wasserdampf ausgeblasen, und die dabei entstehende Salpetersäure gesammelt und der Weiterverwendung zugeführt. Abgesehen davon, dass bei diesem Verfahren statt Wasser und Stickstoff Salpetersäure entsteht, weist dieses Nachteile auf, die einmal darin bestehen, dass die begrenzte Aufnahmefähigkeit der Molekularsiebkolonne es notwendig macht, mehrere solcher Kolonnen umschaltbar hintereinander anzuordnen, damit ein kontinuierlicher Betrieb gewährleistet ist, wobei die nachgeschlteten Kolonnen die zusätzliche Aufgabe übernehmen müssen, Stickoxyde abzufangen, die die vorhergehende Kolonne durchtreten haben und weiter darin, dass dieses Verfahren nur bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen von etwa if ο bis 5o° C wirksam arbeitet. Die Abgase müssen deshalb in jedem Fall zunächst auf diese Temperaturen herabge kühlt werden. Die dabei anfallende Wärme lässt sich zwar für die Heissdampfbereitung für das Auswaschen der Molekularsiebkolonnen verwenden, führt aber im Ergebnis zu einer sehr komplizierten

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Anlage mit zahlreichenUmschalt- Steuer- undRege!einrichtungen. Hinzu kommt, dass in den Poren der Molekularsiebe unvermeidlich Reste von Salpetersäure zurückbleiben, mit der Folge, dass auch diese Siebe von Zeit zu Zeit erneuert werden müssen, da eine Regeneration insoweit nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des anfangs beschriebenen Verfahrensprinzips zu schaffen, die bei gleichbleibender Abscheide leistung und Regelbarkeit der Ammoniakzumischung ohne Verwendung von Edelmetalkatalisatoren o.dgl. mit sehr groasen Gitterstandzeiten arbeitet.

Diese Aufgabe wird daduch gelöst, dass das Katalisatorgitter als keramisches Molekularsieb ausgebildet ist, dessenDurchlassquerschnittsdurchmesser in einer .Grössenordnung unterhalb der kritischen Moleküldurchmesser von Ammoniak bis oberhalb der kritischen Moleküldurchmesser von Stichstoff liegen, und dass dieOberflache des Molekularsiebes keine Katalisatorbeschichtung aufweist.

Die so ausgebildete Vorrichtung bewirkt, dass die Stickoxyde und Ammoniak in die Durchlassquerschnitte der Poren des Molekularsiebes diffundieren und in deren Spannungsfeld die schon beschriebene Reaktion stattfindet, bei ier gasförmiger Stickstoff und Wasserdampf entstehen, die zusammen mit dem Restgas aus der Molekularsiebkolonne austreten. Ein dabei erzielter zusätzlicher vorteilhafter Effekt besteht darin, dass das in den Abgasen enthaltene Kohlenmonoxyd im gleichen Durchgang mit Sauerstoff zu Kohlendioxyd oxydiert und so als unschädliches Gas zusammen mit dem ' Stic'«stoff und dem Wasserdampf abgeblasen werden kann.

Da die Oberfläche der Molekularsiebe keine Katalisatorbeschichtung aufweist, ist sie auch unertpf incl lieh gegen Katalisatorgifte, wie Schwefeldioxyd, Kohlendioxyd und Wasser, und es ist ein Ein-

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satz auch bei hohen Sauerstoffkonzentrationen bis zu 3o Vol./% und mehr möglich.

Die .Durchlassquerschnittdurchmesser des M.olekularsiebes können vorteilhaft zwischen 2,5 und if,ο Angströmeinheiten liegen. Weiter besteht die Möglichkeit, die Oberfläche des Siebes mit einer Beschichtung aus nichtkatalytische-n Material zu versehen, um Durchflusseigenschaften zu verbessern oder die Bemessung .der Durchlassquerschnitte zu beeinflussen.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Stickoxyde enthaltenden Abgase werden über einen Ventilator dem Primärkreis 2a eines Wärmeaustauschers 2 zugeleitet, in dessen Sekundärkreis 2b die zum Kamin K führende Abluftleitung 3 gelegt ist. Hinter dem Wärmeaustauscher ist hier ein Nacherhitzer k geschaltet, der wirksam wird, wenn die Austrittstemperatur des Abgases aus der Verbrauchseinrichtung dies nötig macht. Vom Nacherhitzer k aus wird das Abgas einem Mischer 5 zugeleitet, in den weiter eine Zuführleitung 6 für Ammoniak mündet. Die aus dem Mischer austretenden Gasgemische gelangen in die Molekularsiebkolonne ?, und das aus dieser austretende Gemisch aus Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf und ggfs. Kohlendioxyd wird über den Sekundärkreis 2b des Wärmeaustauschers 2 zum Kamin K geführt. Die Dosierung des dem Mischer zugeführten Ammoniaks erfolgt über eine Regeleinrichtung 8, die in Abhängigkeit von den Signalen der dem Mischer 5 vorgeordneten Mess-Fühleinrichtung Q oder der der Molekularsiebkolonne 7 nachgeordneten Mess-Fühleinrichtung oder von beiden ausgehenden Signalen wirksam wird. Die Mess-Fühleinrichtung 9 ermittelt dabei den Anteil der Stickoxyde im Abgas und die Mess-Fühleinrichtung Io die in dem aus der Molekularsieb kolonne 7 austretenden Gasgemisch noch enthaltenen Reste von Ammoniak.

- Leerseite -

Claims

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MuLLEfT~4X~GROSSt"·- F. 23052 5-8-83 Steuler Industriewerke GmbH., D - 541o - Höhr-Grenzhausen Patentans pr liehe

1. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ausscheidung von Stickst offoxyden aus Abgasen, bei dem die heissen Abgase mit gasförmigem Ammoniak oder sprühflüssigkeitsgelöstem Ammoniak gemischt, durch Katalisatorgitter geführt, und die Stickstoffoxyde dort mit dem Ammoniak zu gasförmigem Stickstoff und Wasserdampf reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalisatorgitter als keramisches Molekularsieb (7) ausgelildet ist, dessen Durchlassquerschnittsdurchmesser in einer Grössenordnung unterhalb cer kritischen Moleküldurchmesser von Ammoniak bis oberhalb der kritischen Moleküldurchmesser von Stickstoff liegen, und dass die Oberfläche des Molekularsiebes keine Katalisatorbeschicht'ing aufweist.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadur.ch gekennzeichnet, dass die Durchlassquerschnittsdurchmesser des Molekularsiebes (7) zwischen 2,^ und 4,0 Qngströmeinheiten liegen.

3·Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Molekularsiebes (7) mit einem nichtkat^.litischem Material beschichtet ist.