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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von Emissionen
gefähr-
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licher molekularer Stoffe in die Umgebung, insbesondere von Emissionen
gefährlicher gasförmiger Stoffe in die Umgebungsatmosphäre. Gegenstand der Erfindung
ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Je mehr Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie gefährlich und schädlich
Emissionen gasförmiger, flüssiger und fester Stoffe in die Umgebung sind, desto
intensiver wird nach Verfahren und Vorrichtungen gesucht, um solche Emissionen zu
verringern oder ganz zu vermeiden. Dies gilt ganz besonders für flüssige und gasförmige
rnolekulare Stoffe, wobei derzeit insbesondere die Emissionen gefährlicher gasförmiger
Stoffe im Gespräch sind. Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung
wird denn auch insbesondere unter bezugnahme auf gefährliche gasförmige Stoffe erläutert.
Diese spezielle Erläuterung für gefährliche gasförmige Stoffe erfolgt jedoch nur
zum leichteren Verständnis der Lehre der Erfindung, die Schwierigkeiten und Lösungsversuche
sind bei gefährlichen flüssigen Stoffen ganz ähnlich und die Lehre der Erfindung
ist in gleicher Weise auch bei gefährlichen flüssigen Stoffen sowie auch bei gefährlichen
festen Stoffen anwendba*.
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Emissionen gefährlicher gasförmiger Stoffe molekularer Struktur sind
seit längerem ein großes Probiem. Besonders im Blickfeld sind die Emissionen von
Industrieanlagen, Kraftwerken, Kraftfahrzeugen und auch Hausfeuerungsanlagen.
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besonders schwerwiegende Auswirkungen zeigt die Emission von Stickstoffoxiden,
insbesondere von Stickoxid, sowie von Schwefeldioxid, das zu dem hinlänglich bekannten
Auftreten von saurem Regen führt. Mit Entstaubungsanlagen, Entschwefelungsan!agen
(Absorptionsverfahren oder Pdsorptionsverfahren, Trockenadditivverfahren) sowie
mit Reduktionsverfahren für Stickstoffoxide wird dabei mit großen Aufwand versucht,
die Emissionen zu verringern. Bei den Entschwefelungsverfahren hat sich dabei gezeigt,
daß die anfallenden Gipsmengen zu ganz gravierenden Entsorgungsproblemen führen,
da der Gips mit Schwermetallen und radioaktiven Stoffen überproportional angereichert
ist. Die Vorschaltung von Entstaubungsanlagen hat überdies zu einer Verstärkung
der Schwefeldioxid-Ussionn geführt, was wohl darauf beruht, daß die Staubteilchen
an sich für die Vereinigung von Schwefeldioxid und Sauerstoff zu licht auswaschbarem
SchweFeltrioxid
hilfreich sind. Die Reduktionsverfahren für Stickstoffoxide sind überhaupt noch
nicht industriell einsetzbar, sondern befinden sich noch in der Erprobungsphase.
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Ähnliche Probleme wie zuvor beispielhaft für besonders gefährliche
gasförmige Stoffe geschildert gibt es bei einer Vielzahl anderer gasförmiger Stoffe
ebenso wie bei flüssigen Stoffen, bispielsweise der bislang im Meer verklappten
Dünnsäure.
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Grundsätzlich ist es natürlich seit langem bekannt, daß molekulare
Stoffe durch Energiezufuhr aufgespalten werden können oder daß durch Energiezufuhr
bzw. Anregung von molekularen Stoffen das Entstehen neuer Verbindungen oegünstigt
wird. Eine Aufheizung molekularer Stoffe auf hohe Temperaturen führt beispielsweise
zu thermischer Dissoziation. Sofern die Endprodukte solcher Prozesse ungefährliche
oder leicht abscheidbare Stoffe sind, sind derartige Prozesse auch vielfach schon
für die Anwendung bei Verfahren zur Verringerung von Emissionen gefährlicher molekularer
Stoffe ausprobiert worden. Es hat sich allerdings stets gezeigt, daß der notwendige
Energieeinsatz jedes vertrebare Maß überschreitet und/oder daß die konstruktiven
Probleme einfach unüberwindbar sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in
Rede stehenden Art anzugeben, mit dem mit möglichst geringem Energieaufwand eine
stoffspezifische Umwandlung von gefährlichen und nicht oder schwer abscheidbaren
Stoffen in ungefährliche und/oder leicht abscheidbare Stoffe möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist auch die Angabe einer Vorrichtung zur Durchführung
eines solchen Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe
gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß vor Austritt eines bestimmten gefährlichen
molekularen Stoffes in die Umgebung Strahlung einer bestimmten, auf die Molekül
struktur des gefährlichen Stoffes abgestimmten Wellenlänge eingestrahlt wird un
daß so die Moleküle des gefährlichen Stoffes selektiv in einen bestimmten angeregten
Zustand
gebracht werden und von diesem angeregten Zustand aus in Moleküle bzw. Atome ungefährlicher
und/oder leicht abscheidbarer Stoffe zerfallen oder sich mit Molekülen bzw. Atomen
gleichzeitig vorhandener anderer Stoffe zu Molekülen ungefährlicher und/oder leicht
abscheidbarer Stoffe verbinden.
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Die Erfindung macht Cich die Erkenntnis zunutze, daß die Einstrahlung
einer Strahlung mit auf de Molekülstruktur des gefährlichen Stoffes abgestimmter
Wellenlänge zu einer selektiven, resonanzartigen Anregung der Moleküle des gefährlichen
Stoffes führt. Bei geschickter Wahl der Wellenlänge der Strahlung werden die Moleküle
des gefährlichen Stoffes in einen solchen Anregungsumstand versetzt, daß die zuvor
erläuterten Folgeerscheinungen auftreten.
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Dabei kommt es auf die genaue Abstimnung der Wellenlänge entscheidend
an, damit einerseits die Anregung der Moleküle des gefährlichen Stoffes mit einer
großen Wahrscheinlichkeit erfolgt, andererseits nur der wirklich gewünschte Anregungszustand
für die Moleküle des gefährlichen Stoffes erreicht wird, nicht etwa andere, möglicherweise
zu noch gefährlicheren Stoffen führende Anregungszustände, und schließlich andere,
gleichzeitig vorhandene Stoffe bzw. die am Ende des Zerfalls- oder Verbindungsprozesses
vorliegenden Stoffe nicht tangiert werden.
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Grundlage für die Lehre der Erfindung sind physikalische Zusarrmenhrnge,
die aus dem Bereich der Molekülspektroskop,e bekannt sind und die hier nicht im
einzelnen erläutert werden können. Kurz gesagt absorbieren Moleküle ihren verschiedenen
Bewegungsformen und Energieeigenwerten entsprechend in verschiedenen Strahlungsbereichen.
Man unterteilt deshalb Molekülspektren in Rotationsspektren, Schwingungsspektren
und Elektronenspektren. Bei Molekülen mit zwei oder drei Atomen lassen sich diese
drei Spektren experimentell relativ deutlich trennen, da überlagerungsspektren nur
von untergeordneter Bedeutung sind. Für die Anwendung im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens bedürfen lediglich die Schwingungsspektren und Elektronenspektren einer
besonderen Betrachtung. Die Schwingungsspektren basieren auf den Ubergängen zwischen
den diskreten Energiezuständen schwingender und dabei strahlender Moleküle, die
als anharmonischer Oszillator beschrieben werden können. Die Schwingungsspektren
von zweiatomigen oder dreiatomigen Molekülen liegen im Bereich langwelligen
sichtbaren
Lichts und im Infrarotbereich. Die Elektronenspektren resultieren aus übergängen
der Molekülelektronen, und zwar insbesondere der für die Bindung der Atome eines
Moleküls verantwortlichen Bindungselektronen.
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Im einzelnen sind für die Beschreibung der Elektronenspektren komplizierte
quantenmechanische Uberlegungen von Bedeutung. Die Elektronenspektren liegen im
Bereich des kurzwelligen Endes des sichtbaren Lichts bis weit In den B-reich des
Ultraviolett.
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Die Lehre der Erfindung macht sich für Verfahren zur Verringerung
von Emissionen gefährlicher molekularer Stoffe die Tatsache zunutze, daß chemische
Reaktionsprozesse für Moleküle sowohl durch Anregung zu Schwingungen, also die Erreichung
angeregter Schwingungszustände, als auch durch Elektronenanregung, also die Erreichung
von angeregten Elektronenzuständen, erleichtert werden können. Außerdem macht die
Lehre der Erfindung von der Erkenntnis Gebrauch, daß zumindest durch Elektronenanregung
eine optische Dissoziation von Molekülen erreicht werden kann. Eine optische Dissoziation
allein aufgrund von Schwingungsanregung gilt physikalisch bislang als unmöglich,
da aus wahrscheinlichkeitstheoretischen Gründen die gleichzeitige Aufnahme einer
großen Anzahl von Schwingunssquant2n sehr unwahrscheinlich ist. Dies dUrfte aber
anders auscehen, wenn mit einer äußerst genau bestimmten Wellenlänge, also äußerst
selektiv, eine Anregung der Moleküle erfolgt.
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bbch der voranstehenden kurzen Erläuterung der der Lehre der Erfindung
zugrundeliegenden physikalischen Grundlagen soll nun die Lehre der Erfindung in
einzelnen näher erläutert werden.
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Für die Nutzung der Rotationsspektren von Molekülen empfiehlt sich
eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet
Ist, daß die Wellenlänge der Strahlung im Bereich des langwelligen Endes des Spektrums
sichtbaren Lichts bis zum mittleren Infrarot, vorzugsweise zwischen ca.
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0,8,um und ca. 50 pm, insbesondere zwischen 1 jim und 15turm, liegt.
Mit äußerst kohärenter Strahlung läßt sich möglicherweise über die einstufige Schwingungsanregung
eines Moleküls (Erreichung des dem Ausgangspunkt gegenüber nächsthöher
Schwingungszustandes)
hinaus die gleichzeitige Absorption einer Vielzahl von Ouanten realisieren, so daß
die entsprechenden Moleküle in hochangeregte Schwingungszustände, die unter Umständen
besonders reaktionsfördernd sind, gebracht werden können. Eine optische Dissoziation
allein durch Schwingungsanregung ist hierbei möglicherweise realisierbar.
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Soll, insbesondere für die Verwirklichung einer optischen Dissoziation
der Moleküle des gefährlichen Stoffes, eine Elektronenanregung der Moleküle erfolgen,
so empfiehlt sich eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Wellenlänge der Strahlung im Bereich des kurzwelligen
Endes des Spektrums sichtbaren Lichts bis zum nahen Ultraviolett, vorzugsweise zwischen
ca. 450 nm und ca. 100 nm, insbesondere zwischen 350 nm und 200 nm, liegt. Beispielsweise
kann man versuchen, Uebergänge bindender Elektror.en (r - Xr *) oder nichtbindender
Elektronen (n - T *) selektiv anzuregen.
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Bei der Anregung von Übergängen muß sorgfältig darauf geachtet werden,
daß die Wellenlänge der für die Anregung notwendigen Strahlung nicht auch zu Ubergängen
in Molekülen gleichzeitig vorhandener anderer Stoffe paßt. Beispielsweise muß für
die oben erwähnten Ubergänge bei Stickoxid (NO) und Schwereldioxid (S02) darauf
geachtet werden, daß an identischer Stelle nicht auch Absorptionslinien von Sauerstoff
(°2) Stickstoff (N2), Wasser (H20) und Kohlendi .å (C02) liegen. Sind gleichzeitig
Stoffe vorhanden, deren Moleküle eine sehr geringe Bindungsenergie aufweisen, so
können entsprechende Wellenlängen für die Moleküle des gefährlichen Stoffes dort
schon im Bereich des Dissoziationskontinuums liegen.
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Die voranstehende Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt,
daß es von entscheidender Bedeutung ist, daß die Wellenlänge der verwendeten Strahlung
ganz genau bestimmbar ist. Dazu empfiehlt sich verfahrenstechnisch eine Lehre der
Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Strahlung bestirnmter Wellenlängen
mittels eines, vorzugsweise in der Wellenlänge abstimmbaren Lasers erzeugt wird.
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Ist der gefährliche molekulare Stoff ein Stickstoffoxid (NOx), also
inbesondere Stickoxid (ist), so sollte das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt
werden, daß das Stickstoffoxid (NOx), insbesondere das Stickoxid (NO), durch die
eingestrahlte Strahlung in seine Bestandteile Stickstoff ( t ) und Sauerstoff (02)
zerlegt wird. Handelt es sich bei dem gefährlichen molekularen Stoff um Schwefeldioxid
(SO,), so empfiehlt sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dergestalt,
daß das Schwefeldioxid (S02) durch die eingestrahlte Strahlung in einen solchen
angeregten Zustand gebracht wird, daß es sich mit Sauerstoff (02) zu Schwefeltrioxid
(so ) verbindet und daß anschließend das Schwefeltrioxid (SO3) mit Wasser e O) oder
verdünnter Schwefelsäure ( SO4) zu Schwefelsäure ( SO4) höherer Konzentration ausgewaschen
wIrd Die beim Auswaschen des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens entstehenden
Schwefeltrioxids (S03) anfallende Schwefelsäure (H2504) kann, wie an sich bekannt,
durch Einleiten in Magnesiumoxid (MgO) neutralisiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert einen außerordentlich geringen
Energieaufwand, da die Moleküle des gefährlichen Stoffes ganz selektiv angeregt
werden. Sofern der energiemäßige Gesamtwirkungsgrad für diese Anregung hoch genug
ist, dürfte das errindungsgemäße Verfahren in weitem Umfange zunächst industriel.
und später auch in anderen Bereichen einsetzbar sein.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des zuvor erläuterten
erfindungsgenläßen Verfahrens, bei der ein gefährlicher molekularer Stoff, insbesondere
ein gefährlicher gasförmiger Stoff, ggf. gemeinsam mit weiteren Stoffen von einer
Eingabestation, insbesondere einem Entstaubungsfilter, ggf. über eine Abscheidestation,
insbesondere einen Wäscher, zu einer Abgabestaticn, insbesondere einem Schornstein,
führbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingabestation und der
Abscheidestation bzw. der ADgabestation eine Einstrahlungsstation vorgesehen ist
und daß die Einstrahlungsstation eine von dem gefährlichen molekularen Stoff und
den ggf. vorhandenen weiteren Stoffen durchströmbare Strahlungskammer und eine in
die Strahlungskarjimer mit einer bestimmten Wellenlänge einstrahlende Strahlungsquelle
aufweist
Die Einstrahlungsstation kann ggf. auch Teil der Abgabestation
sein, beispielsweise dann, wenn die Abgabestation ein sehr noher Schornstein ist.
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Dann stellt der Schornstein gewissermaßen die Strahlungskammer dar.
Die Höhe des Schornsteins ist dabei für den Wirkungsgrad der Anregung der Moleküle
des molekularen Stoffes entscheidend.
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Normalerweise, jedenfalls bei Integration einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in eine neu zu erstellende Anlage, wird die Einstrahlungsstation tatsächlich
separat zwischen der Eingabestation und der Abscheidestation bzw., bei Fehlen einer
Abscheidestation, der Abgabestation angeordnet sein. Hierbei empfiehlt sich nun
eine Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Innenwände der Strahlungskammer
für die Strahlung vorgesehener Wellenlänge bzw. vorgesehener Wellenlängen reflektierend
ausgestaltet sind. Für einen ausreichend großen Wirkungsgrad für die Anregung der
Moleküle des yefährlichen Stoffes ist es von entscheidender Bedeutung, daß der Weg
der Strahlung durch den gefährlichen Stoff ausreichend lang ist. In industriellen
Anwendungsfällen bei der Entschwefelung von Rauchgasen sollte der Weg der Strahlung
durch den gefährlichen Stoff mindestens 6 m, bis zu 30 m, betragen.
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Im zuvor erläuterten Zusammenhang geht eine weitere Lehre der Erfindung
dahin, die Strahlungskammer der Einstrahlungsstation im Querschnitt bogenförmig
auszubilden, so daß Vielfachreflexionen der eingestrahlten Strahlung gewährleistet
sind.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere und eigenständige
Be-Bedeutung zukommt, sind die reflektierend ausgestalteten Innenwände der Strahlungskammer
sowie die Strahlungsquelle selbst durch Vorbeiführen eines Spülmediums, insbesondere
eines Spülgases, vor einem Verschmutzen schützbar. Diese Vorrichtung wird dabei
sinnvollerweise so ausgestaltet, daß das Spülgas als dünner, an den Innenwänden
der Strahlungskammer strömend-haftender Gasfilm parallel zu den Innenwänden der
Strahlungskammer führbar ist. Insgesamt empfiehlt es sich hierbei, ein Spülgasgebläse
vorzusehen und das Spülgasgebläse über Spülgas-Eintrittsöffnungen mit der Strahlungskammer
und ggf. der
Strahlungsquelle in Verbindung stehen zu lassen. Als
Spülgas kommt ohne weiteres gereinigte Luft in Frage, ohne weiteres aber auch Stickstoff
als solcher.
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Aufgrund der zuvor erläuterten Führung des Spülgases als dünner Gasfilm
paralle zu den Innenwänden der Strahlungskammer ergibt sich ein Adhäsionseffekt,
durch den der Gasfilm an den Innenwänden der Strahlungskammer haftet.
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Mit dem zuvor erläuterten Spülsystem vergleichbare Spülsysteme existieren
auch für flüssige ,--fe, was im einzelnen hier einer detaillierten Erläuterung nicht
bedarf. Wesentlich ist nur, daß die Innenwände der Strahlungskammer und die Strahlungsquelle
möglichst sauber gehalten werden.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt,
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle
als Laser, vorzugsweise als über den interessierenden Bereich von Wellen längen
durchstimmbarer Laser ausgebildet ist. Laser sind heutzutage in einer Vielzahl von
Ausführungsformen bekannt, so daß nur beispielhaft einige Lasertypen genannt werden
sollen, die für den Einsatz bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet erscheinen.
Für den Infrarotbereich kommen beispielsweise Kohlenmonoxid-Laser (CO-Laser) oder
Kohlendioxid-Laser (C02-Laser) in Frage, die in Verbindung mit magnetisch abstimmbaren
Halbleitern, beispielsweise aus Indiumantimonid (InSb) eingesetzt werden können.
Für den Bereich sichtbaren Lichts empfehlen sich weit durchstimmbare Farbstofflaser
(Dye-Laser).
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Im Ultraviolettbereich wäre beispielsweise der Wasserstoff-Laser (H2-Laser)
zu nennen. Gerade jüngste Forschungsergebnisse zeigen, daß Laser mittlerweile mit
Wirkungsgraden arbeiten, die für industrielle Anwendungen interessant sind.
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Zuvor ist erläutert worden, daß es für den Wirkungsgrad der Anregung
der Moleküle des gefährlichen Stoffes auch und insbesondere auf einen ausreichend
langen Weg der Strahlung in der Strahlungskammer ankommt. Hierzu empfiehlt sich
nun eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß zur räumlich vollständigen Durchsetzung der Strahlungskammer mit Strahlung
der bestimmten Wellenlänge die Strahlungsquelle räumlich bewegban
ist.
Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Ausgestaltung denkbar, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß zur räumlich vollständigen Durchsetzung der Strahlungskammer mit Strahlung
der bestimmten Wellenlänge für die Strahlungsquelle ein optisches Ablenkungssystem,
beispielsweise ein Drehspiegel, ein Drehgitter, ein Drehprisma od. dgl. vorgesehen
ist.
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Soweit im derzeitigen Stadium absehbar ist, hat die zuvor erläuterte
erfindungsgemäße Vorrichtung ein besonders wichtiges und weitreichendes Anwendungsfeld
auf dem Gebiet der Entschwefelung von Rauchgasen od. dgl.. Bei einer für diesen
Anwendungsfall vorgesehenen Anlage ist die Abscheidestation im Regelfall als Wäscher
ausgeführt, in dem das Schwefeltrioxid (SO3! mit Wasser oder Schwefelsäure (H2S04)
ausgewaschen wird. Hierzu empfiehlt es sich nun, daß die Abscheidestation ein mit
Magnesiumoxid (MgO) gefülltes Neutralisationsbecken für die Schwefelsäure (H2SO4)
aufweist.
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Von besonderer Bedeutung ist, daß die zuvor erläuterte erfindungsgemäße
Vorrichtung alle Voraussetzungen bietet, konstruktiv äußerst kompakt und klein gestaltet
zu werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dürfte also auch bei Kraftfahrzeugen
einsetzbar sein, anstelle der bislang für unverzichtbar gehaltenen Nacverbrennungseinrichtungen
und/oder Katalysatoren.
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Im folgenden wird die Erfindung in vorrichtungsmäßiger Hinsicht anhand
einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung nochmals kurz erläutert;
es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zur Verringerung von Emissionen gefährlicher molekularer Stoffe, nämlich von Emissionen
gefährlicher gasförmiger Stoffe in die dmgeburgsaur,osphäre und Fig. 2 in vergrößerter
Darstellu;lv, im Horizontalschnitt eine Strahlungskammer für eine Vorrichtung gemäß
Fig. 1.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist ein gefährlicher molekularer
Stoff, hier ein gefährlicher gasförmiger Stcff, nämlicn das im Rauchgas enthaltene
Schwefeldioxid (S02),von von einer Eingabestation 1 über eine Abscheidestation 2
zu einer Abgabestation 3 führbar. Die Eingabestation 1 ist ein als Elektrofilter
ausgeführtes Entstaubungsfilter. Die Abscheidestation 2 ist ein Gegenstrom-Wäscher.
Die Abgabestation 3 ist ein Schornstein.
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Zwischen der E;n3aestation 1 und der Abscheidestation 2 ist eine Einstrahlungsstation
4 vorgesehen. Die Einstrahlungsstation 4 weist eine von dem gefährlichen molekularen
Stoff durchströmbare Strahlungskammer 5 auf. Der gefährliche molekulare Stoff wird
durch die Strahlungskammer 5 vermittels eines Sauggebläses 6 gesogen und von der
Druckseite des Sauggebläses 6 aus der Abscheidestation 2 zugeführt. Selbstverständlich
wird nicht der gefährliche molekulare Stoff allein vom Sauggebläse 6 angesogen,
sondern das den gefährlichen molekularen Stoff enthaltende Rauchgas insgesamt.
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Die Einstrahl ui,gsstation 4 weist neben der Strahlungskammer 5 eine
in die Strahlungskammer 5 mit einer bestimmten Wellenlänge einstrahlende Strahlungsquelle
7 auf. Die Strahlungsquelle 7 ist dazu mit einer seitlichen Öffnung 8 in der Strahlungskammer
5 über einen Faltenbalg 9 verbunden.
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Die Innenwände der Strahlungskammer 5 sind für die Strahlung der vorgesehenen
Wellenlänge bzw. der vorgesehenen Wellenlängen reflektierend ausgestaltet. Dabei
zeigt Fig. 1, daß der Strahlungsweg der Strahlung hin und her durch die Strahlungskammer
5 läuft, daß also Vielfachreflexionen in der Strahlungskammer auftreten.
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Wie nun Fig. 2 deutlich zeigt, hat die Strahlungskammer 5 zur Gewährleistung
von Vielfachreflexionen der eingestrahlten Strahlung einen bogenförmigen Guerschnitt.
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Aus Fig. 1 ergibt sich weiter, daß die reflektierend ausgestaltenen
Innenwände der Strahlungskammer 5 sowie die Strahlungsquelle 7 selbst durch Vorbeiführe
eines
Spülgases vor einem Verschmutzen schützbar sind. Das Spülgas ist als dünner, an
den Innenwänden der Strahlungskammer 5 strömend-haftender Gasfilm parallel zu den
Innenwänden der Strahlungskammer 5 bzw. über eine Leitung 1C zur Strahlungsquelle
7 führbar. Mehrere Spülgasgebläse 11 sind vorgesehen und über Eintrittsöffnungen
12 mit der Strahlungskammer 5 und der Strahlungsquelle 7 verbunden. leiter sind
Austrittsöffnungen 13 vorgesehen, die den Eintrittsöffnungen 12 gegenüber angeordnet
sind und über die durch Sauggebläse 14 das Spülgas abgesaugt und dem Rauchgasstrom
zugeführt wird.
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In Fig. 1 ist nur angedeutet, daß die Strahlungsquelle 7 als über
den interessierenden Bereich von Wkilenlängen durchstimmbarer Laser für den Infrarotbereich
ausgeführt ist.
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Fig. 1 zeigt überdies, daß zur räumlichen Bewegung der Strahlungsquelle
7 ein Antrieb 15 vorgesehen ist, so daß die Strahlungskammer 5 mit Strahlung der
bestimmten Wellenlänge räumlich vollständig durchsetzt werden kann.
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Schließlich zeigt Fig. 1 für den dort betroffenen Anwendungsfall der
Entschwefelung von Rauchgasen eine insoweit besonders ausgestaltete Abscheidestation
2, als nämlich ein mit Magnesiumoxid (MgO) 16 gefülltes Neutralisationsbecken 17
für die anfallende Schwefelsäure (C1S04) vorgesehen ist.
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Das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid (SO2) wird in der Strahlungskammer
5 der Einstrahlungsstation 4 so intensiv mit Strahlung einer bestimmten Wellenlänge
durchstrahit, daß die Moleküle einen hochangeregten Schwingungszustand einnehmen,
in dem sich Schwefeltrioxid (S03) mit einer hohen Unsetzungsgeschwindigkeit bildet.
Dazu darf die Temperatur in der Strahlungskamm.er 5 nicht allzu hoch sein. Die dabei
aufgrund der Temperatur für die angesprochene Reaktion an sich serlr geringe Umsetzungsgeschwindigkeit
wird also durch die optische Anregung der Moleküle des Schwefeidioxids (S02) erheblich
erhöht.
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Die Stralllungsquelle 7 hat also hier die Funktion, die ansonsten
von einem Katalysator erfüllt wird.
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Das aus der Strahlungskammer 5 austretende, nunmehr überwiegend Schwefeltrloxid
(S03) enthaltende Rauchgas wird der Abscheidestation 2 zugeführt. Hier wird das
Schwefeltrioxid (S03) zu Schwefelsäure ( SO4) ausgewaschen, wobei die Schwefelsäure
im Neutralisationsbecken 17 neutralisiert wird. Das über die Abgabestation 3 in
die Umgebungsatmosphäre abgegebene Rauchgas ist frei oder praktisch frei von dem
gefährlichen gasförmigen Stoff Schwefeldioxid (SO2) In ähnlicher Weise lassen sich
Vorrichtungen für alle möglichen anderen oefährlichen gasförmigen und flüssigen
Stoffe konstruieren.