DE3426059A1

DE3426059A1 - Verfahren zur abscheidung und beseitigung von organischen schadstoffen, insbesondere von polychlorierten dibenzodioxinen (pcdd) aus rauchgasen

Info

Publication number: DE3426059A1
Application number: DE19843426059
Authority: DE
Inventors: Urban Dipl.-Ing. 5275 Bergneustadt Cleve; Jürgen Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Seipenbusch
Original assignee: Hugo Petersen Gesellschaft fur Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co KG; Hugo Petersen Gesellschaft Fuer Verfahrenstechnischen Anlagenbau Mbh & Co Kg 6200 Wiesbaden; PETERSEN HUGO VERFAHRENSTECH
Current assignee: Cleve Urban Dipl-Ing 44141 Dortmund De
Priority date: 1984-07-14
Filing date: 1984-07-14
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE3426059C2

Description

Verfahren zur Abscheidung und Beseitigung von orga-
nischen Schadstoffen, insbesondere von polychlorierten Dibenzodioxinen (PCDD) aus Rauchgasen Die Erfindung betrifft ein trockenes Verfahren zur Abscheidung von in Rauchgasen oder in sonstigen Abgasen enthaltenen organischen schwer zersetzlichen Schadstoffen, insbesondere von polychlorierten Dibenzodioxinen.
Bei der Verbrennung von Industrie- und Hausmüll in Müllverbrennungsanlagen entstehen verschiedene organische Schadstoffe, vor allem aromatischer Natur wie Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) polychlorierte Biphenyle (BCB) polychlorierte Dibenzodioxine (PCDD) polychlorierte Dibenzofurane (PCDF) Wegen der bekannten gesundheitsschädlichen Wirkung ist die Beseitigung dieser Substanzen deshalb von besonderem Interesse, da sie nur schwer abbaubar sind und deswegen die Gefahr einer möglichen Anreicherung in der Natur besteht.
Die Beseitigung der organischen Schadstoffe ist durch Zerstörung der Molekül strukturen bei hohen Spalttemperaturen meist im Bereich von über l0000C möglich. Hierbei spielen Spalttemperaturen und die Verweilzeit der organischen Schadstoffe im hohen Temperaturbereich, die meist einige Sekunden betragen soll, eine wesentliche Rolle.
Aus diesem Grund werden Sonderabfälle, vor allem Abfälle aus der chemischen Produktion, vor allem in Sondermüll-Verbrennungsanlagen:, die mit Verbrennungs-Reaktionstemperaturen von über etwa 11000C arbeiten, bei Verweilzeiten der Rauch-/Abgase in diesem hohen Temperaturbereich von bis zu 6 Sekunden verbrannt.
Brau und Betrieb solcher Abfallverbrennungsanlagen sind im Vergleich zu normalen Haus/Industrie-Müllverbrennungsanlagen sehr kostenaufwendig und wirtschaftlich nur dann vertretbar, wenn diese Anlage speziell für die Spaltung dieser organischen Schadstoffe eingesetzt wird.
In normalen Haus-/Industrie-Müllverbrennungsanlagen treten diese Schadstoffe jedoch nicht ständig, sondern nur dann auf, wenn diese organischen Schadstoffe im zu verbrennenden Abfall anfallen. Die Konzentrationen im Rauchgas sind damit sehr unterschiedlich und können stark schwanken, z.B von einigen Pikogramm bis zu mehreren Hundert Pikogramm Eine generelle Auslegung, Bau und Betrieb aller Müll-und Abfallverbrennungsanlagen bei diesen hohen Temperaturen führt neben hohen Kosten für Investition und Betrieb vor allem auch zu anderen Nachteilen, wie beispielsweise höher NO -Konzentrationen im Rauchgas und zu erhöhter Korrosionsgefahr an den Verbrennungseinrichtungen, wie beispielsweise den Rosten sowie den Dampfkessel oder Wärmeaustauschern.
Diese Nachteile treten dann nicht auf, wenn es gelingt, diese organischen Schadstoffe aus den Rauchabgasen abzuscheiden und dann in geeigneter Form zu beseitigen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung und Beseitigung von schwer zersetzlichen, organischen Schadstoffen, insbesondere polyhalogenierten aromatischen Verbindungen aus Rauchgasen durch Erhitzen des schadstoffhaltigen Rauchgases auf Temperaturen von > 10000C, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadstoffe aus dem Rauchgas adsorptiv entfernt, die adsorptiv gebundenen Schadstoffe durch Erhitzen auf höhere Temperatur desorbiert und das Desorptionsgas durch Zuführung von Fremdwärme auf Temperaturen von über 10000C, vorzugsweise 1000 bis 14000C bei einer zur Spaltung der Schadstoffe ausreichenden Verweilzeit erhitzt werden.
Als Adsorptionsmittel sind besondersA-Kohle oder A-Koks geeignet. Dieser A-Koks, A-Kohle oder ein anderes geeignetes Adsorptionsmittel werden in an sich bekannter Weise durch Erhitzen auf höhere Temperaturen desorbiert.
Die Kohleschicht weist eine Dicke von z.B. 1,50 bis 2 m auf.
Da bei der Reinigung von Rauchgasen mittels eines A-Koks (A-Kohle-)Filterbettes auch andere Schadstoffe wie SOL und Schwermetalle simultan abgeschieden werden, ist es bisher bekannt, die Desorption dieser A-Kokse/ A-Kohle mit inerten Gasen im Temperaturbereich von etwa 350-7500C durchzuführen. Diese Temperatur reicht damit aber zur thermischen Spaltung der organischen Schadstoffe noch nicht aus.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Desorptionsmittel hinter dem Desorber durch Zuführen von Fremdwärme, wie beispielsweise durch Zubrennen von Erdgas, Heizöl, sonstigen fossilen Brennstoffen oder auch durch Erwärmung mit elektrischer Energie in einer Spaltkammer auf Temperaturen von über 10000C bis zu etwa 14000c erhitzt. Die Verweilzeit der Gase in der Spaltkammer wird so bemessen, dass genügend Zeit zur vollständigen Spaltung der organischen Schadstoffmoleküle besteht.
Sie liegt in der Größenordnung von mehreren Sekunden (z.B. 5 bis 10 Sekunden). Das heiße Gas wird nach der Spaltung wieder mittels eines Wärmeaustauschers abgekühlt, wobei die freiwerdende Wärme in wärmewirtschaftlich sinnvoller Weise, also beispielsweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft anderer Gase, aber auch zur wärmewirtschaftlichen Nutzung im Wasserdampfkreislauf einer solchen Müllverbrennungsanlage ausgenutzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Spaltkammer für die thermische Zersetzung der Schadstoffe in Desorptionsgas entfallen. In diesem Falle wird die Desorption gleich mit einem heißen Desorptionsgas vorgenommen, das die zur thermischen Spaltung der Schadstoffe notwendige Wärmeenergie enthält. Diese Ausführungsweise ist möglich, da die A-Kohle des Filters hohe Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1300 0C ohne weiteres aushält. Das Desorptionsgas (üblicherweise entweder durch Verbrennung von Heizöl oder Erdgas mit unterstöchometrischen Sauerstoffmengen erhalten) wird dann bei den für die Zersetzung erforderlichen Temperaturen in der Größenordnung von 12000C in den Desorber geleitet.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt somit darin, dass die in sehr niedrigen Konzentrationen im großen Rauchgasvolumen enthaltenen Schadstoffe zunächst aus diesem herausgefiltert werden und dann lediglich in der sehr viel geringeren Desorptionsmenge, die nun natürlich eine höhere Schadstoffkonzentration aufweist, auf die erforderlichen Spalttemperaturen zu erhitzen, wodurch ein wesentlich wärmewirtschaftlicherer Betrieb erreicht wird, da die Rauchgasmenge um ein vielfaches, teilweise bis zum Faktor 100-200, größer ist als die Desorptionsgasmenge.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung beispielhaft erläutert: Das mit den organischen Schadstoffen beladene Rauchgas (1) tritt in den Adsorber (2) ein, der mit einem geeigneten Adsorptionsmittel wie Aktivkoks beschickt ist und wird dann über den Schornstein (3) abgeführt. Das mit den Schadstoffen beladene Adsorptionsmaterial wird über Leitung (4) in den Desorber (5) transportiert, dort bei erhöhten Temperaturen mittels eines Desorptionsgases der Schadstoff ausgetrieben und in eine Verbrennungskammer (8) transportiert. Diese wird mittels des durch Leitung (7) zugeführten heißen Gases auf die zur Zersetzung der Schadstoffe erforderlichen Temperaturen von > 10000C bis zu etwa 14000C aufgeheizt. In dieser Spaltkammer erfolgt die thermische Zersetzung bzw. Verbrennung der Schadstoffe. Das heiße Gas verlässt die Spaltkammer und gibt in einem Wärmetauscher (9) wenigstens einen Teil seines Wärmeinhalts an das zur Aufheizung der Kammer (8) verwendete Gas ab, bevor es in die Reinigungsanlage (10) eintritt.
Bei der weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung entfällt die Spaltkammer (8). Bei (6) wird in den Absorber heißes Desorptionsgas eingeleitet, das dann wieder im Wärmeaustauscher (9) wenigstens einen Teil seines Wärmeinhalts abgibt, vorzugsweise zum Aufheizen des gleichzeitig zur Desorption und der thermischen Zersetzung verwendeten in den Desorber eintretenden Gases.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Abscheidung und Beseitigung von schwer zersetzlichem organischen Schadstoffen, insbesondere polyhalogenierten aromatischen Verbindungen aus Rauchgasen durch Erhitzen des schadstoffhaltigen Rauchgases auf Temperaturen von> 10000c, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadstoffe aus dem Rauchgas adsorptiv entfernt, die adsorptiv gebundenen Schadstoffe durch Erhitzen auf höhere Temperaturen desorbiert und das Desorptionsgas durch Zuführung von Fremdwärme auf Temperaturen von über 10000C, vorzugsweise 1000 bis 14000c bei einer zur Spaltung der Schadstoffe ausreichenden Verweilzeit erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Schadstoffe durch Adsorption mittels Aktivkoks oder Aktivkohle aus dem Rauchgas entfernt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption der organischen Schadstoffe bei Temperaturen im Bereich von 350 bis 7500 zusammen mit anderen absorbiereten Schadstoffen vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Spaltung der Schadstoffe im Desorptionsgas in einer Spaltkammer erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorption und die thermische Zersetzung der Schadstoffe mittels des auf die Zersetzungstemperaturen aufgeheizten Desorptionsgases vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der thermischen Zersetzung der Schadstoffe resultierende heiße Abgas unter Ausnutzung seines Wärmeinhalts, vorzugsweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft anderer Gase, oder zur Nutzung im Wasserdampfkreislauf abgekühlt wird.