DE3443902A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung und umwandlung von gasen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung und Umwandlung von
• Gasen Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung und Umwandlung von Abgasen oder Erdgasen, z. B. aus der Müllpyrolyse, die unter Zugabe von Sauerstoff und/oder Zusatzbrennstoff in einer Brennkammer erhitzt worden sind sowie auf eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Bei der Pyrolyse oder Schwelung von Müll oder anderen Abfallstoffen entstehen in der Regel brennbare Gase mit einer Reihe von giftigen Bestandteilen, die vor einer Weiterverarbeitung bzw. Abführung in die Atmosphäre beseitigt oder unschädlich gemacht werden müssen. Es liegen Versuche vor, das verunreinigte Gas durch eine Koksschüttung zu leiten, die auf einem schrägen Rost angeordnet ist. Es hat sich dabei gezeigt, daß aufgrund der teerigen Bestandteile im Gas die einzelnen Koksstücke schnell miteinander verbacken und die Koksschüttung undurchlässig wird. Außerdem können bei der Reaktion mit dem Koks nicht immer alle giftigen Bestandteile aus dem Gas entfernt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs definierten Art vorzuschlagen, bei dem die giftige Bestandteile aus dem Gas entfernt bzw. unschädlich oder in eineinnachgeschalteten Apparaten entfernbare Form gebracht werden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Gase zur Zersetzung giftiger und bei der Weiterverarbeitung schädlicher Bestandteile an einem aufgeheizten, hitzebeständigen Material oder einem Katalysator vorbei oder durch eine Schüttung aus diesem Material hindurchgeleitet werden.
• Es hat sich gezeigt, daß bei einer Teilverbrennung der Gase oberhalb 1.000 °C, vorzugsweise oberhalb von 1.200 °C, ein großer Teil an giftigen Bestandteilen im Gas zerstört wird.
• Durch geeignete Auswahl des Katalysatormaterials lassen sich erfindungsgemäß alle restlichen giftigen und schädlichen Verunreinigungen, wie z. B. HCN, NH3, Teere,oder sonstigenhöherwertigenKohlenwasserstoffe aus dem Gas in der Katalysatorschüttung zersetzen. Außerdem werden insbesondere die bei den Gasen aus der Müllpyrolyse in hohem Maße vorhandenen Staubpartikel beim Durchleiten der Gase durch die Katalysatorschüttung abgetrennt. Der Staub bleibt in der Katalysatorschüttung hängen.
• Als Zersetzungskatalysator wird erfindungsgemäß ein Nickelkatalysator verwendet, der insbesondere zur Zersetzung von höheren Kohlenwasserstoffen bzw. von teerigen und insbesondere cyanhaltigen Stoffen geeignet ist. Eine anschließend eventuell noch erforderliche Nachverbrennung der Gase kann bei relativ niedrigen Temperaturen erfolgen, so daß eine vermehrte NO -Bildung vermieden werden kann.
• Erfindungsgemäß kann der Katalysator auch aus Stückkoks oder aus einer Mischung von. Stückkoks und einem Nickelkatalysator bestehen. Günstigerweise können aber auch Gase nacheinander durch mindestens zwei Katalysatorschüttungen aus Koks und/oder Nickel geleitet werden. Dabei werden die Gase insbesondere zunächst in der Koksschüttung und anschließend in der Nickelkatalysatorschüttung behandelt. Je nach der Zusammensetzung der Gase ist hierbei sogar ein Hydrierungseffekt zu erreichen, z. B. durch Methanisierung von Kohlenoxid.
• In Hinblick auf eine günstige Weiterverwendung können die Abgase auch über oder durch ein glühendes Koksbett geschickt werden, wobei ein Teil des Kokses vergast und somit ein als Heizgas geeignetes Schwachgas erzeugt wird.
• Für einen störungsfreien Betrieb einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung vor, daß die Gase im Gleich- oder Gegenstrom durch eine kontinuierlich senkrecht nach unten bewegte, gleichmäßig dicke Koksschüttung geleitet werden. Durch die kontinuierliche Bewegung des Schüttungsmateriales kann es nicht zu Anbackungen zwischen den einzelnen Stücken kommen. Die gleichmäßige Schütthöhe sorgt insbesondere dafür, daß das Gas immer gleichmäßig verteilt durch die Schüttung strömt. Das Katalysatormaterial bzw. der Koks werden zweckmäßigerweise in einem senkrechten Schacht mit oberer und unterer gasdichter Schleuse langsam nach unten bewegt und nach Abtrennung der Staubpartikel ganz oder teilweise im Kreislauf geführt. Die gesamten im Gas enthaltenen Staubpartikel werden außerhalb des Schachtes z. B. abgesiebt und das Schüttungsmaterial kann wieder über die obere Schleuse in den Schacht gegeben werden.
• Das Gas wird erfindungsgemäß nach Austritt aus der Schüttung etwa am unteren Ende des Schachtes abgezogen und zur weitgehenden Abtrennung von Staubpartikeln möglichst senkrecht nach oben geleitet. Vor allem durch eine wesentliche Verringerung der Gasgeschwindigkeit nach Austritt aus der Schüttung ist es möglich, daß ein Großteil der Staubpartikel sich absetzt und gemeinsam mit dem Schüttungsmaterial im Schacht nach unten sinkt.
• Das Schüttungsmaterial wird zweckmäßigerweise im oberen Teil des Schachtes vor Aufgabe des Gases aus der Brennkammer bis maximal auf Gastemperatur vorgeheizt. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Teil des Kokses in dem Schacht vergast werden soll. Nach Abzug der behandelten Pyrolysegase aus dem Schacht kann erfindungsgemäß im unteren Teil des Schachtes das Schüttungsmaterial direkt und/oder indirekt gekühlt werden. Zweckmäßigerweise wird das Schüttungsmaterial so weit abgekühlt, daß es bei den nachfolgenden Austragsvorrichtungen und der Austragsschleuse keinerlei Probleme bei der Verwendung von üblichen Eisenmaterialien gibt.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen besteht: a) einem Schacht mit senkrechten, etwa parallelen glatten Wänden, b) am oberen und unteren Ende des Schachtes angeordneten Ein-und Austragsschleusen für die Feststoffe, c) einer oberen seitlichen Eintrittsöffnung und einer unteren seitlichen Austrittsöffnung für das Gas und d) einem etwa senkrechten neben dem Schacht angeordneten Gasabzugs schacht.
• Die Vorrichtung besitzt dabei zweckmäßigerweise ein insgesamt gasdichtes äußeres Gehäuse, das innen mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist, wobei unterhalb der Austrittsöffnung des Gases aus dem Schacht Kühlwände zur Kühlung des Schüttungsmaterials angeordnet sind. Die Innenwände des senkrechten Gasabzugsschachtes sind darüber hinaus als Strahlungskühl flächen ausgebildet, so daß das Gas bereits vor Eintritt in die eigentlichen Wärmeaustauscheinrichtungen einen wesentlichen Teil seiner Wärme abgibt. Mit der Verringerung der Temperatur der Gase sinkt dabei die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch ebenfalls der Absetzeffekt der Staubpartikel im Gas verstärkt wird.
• Zum dosierten Abzug der Schüttung aus dem Schacht dienen ein oder mehrere Austragswippen, die von außenliegenden Hydraulikzylindern um eine waagerechte, asymmetrisch angeordnete Achse drehbar sind. In gleichmäßigem Rythmus wird dabei das freie Ende der Austragswippe mit dem daraufliegenden Feststoffmaterial angehoben, wobei dann eine definierte Menge an Feststoffmaterial seitlich abrutscht und in den Austragstrichter fällt.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figur beispielsweise näher erläutert.
• Die Figur zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung zur Behandlung und Umwandlung von Gasen, die über den Brenner (5) in eine Brennkammer (I) geleitet werden und über die Eintrittsöffnung (7) in den senkrechten Schacht (2) gelangen, der mit den jeweiligen als Katalysator wirkenden Feststoffen vollständig ausgefüllt ist. Die Feststoffe werden über eine Eintrittsschleuse oberhalb des Eintritts (3) kontinuierlich aufgegeben und rutschen durch den Schacht (2), der üblicherweise einen rechteckigen Querschnitt besitzt, abwärts, bis sie über die Austragswippen (11) und den Austritt (4) in die Austragsschleuse gelangen. Die Ein- und Austrittsöffnungen (7) und (16) des Gases für den senkrechten Schacht (2) sind so ausgebildet, daß sich zwar ein gewisser Schüttkegel (8) und (9) bildet, daß sich aber die gesamten Feststoffe gleichmäßig nach unten bewegen. Die Innenwände der Brennkammer (1) wie auch des senkrechten Schachtes (2) sind mit einer feuerfesten Auskleidung (15) ausgerüstet. Im unteren Teil des Schachtes (2) sind die Kühl flächen (10) angedeutet und an den Innenwänden des senkrechten Gasabzugsschachtes (12) sind senkrechte Strahlungskühl.flächen (17) dargestellt. Die gesamten Wände des Schachtes (2) wie auch des Gasabzugsschachtes (12) sind entweder genau oder fast senkrecht angeordnet, so daß in beiden Schächten alle vorhandenen Staubpartikel nach unten rutschen und mit den Feststoffen der Schüttung ausgetragen werden.
• Bezugszeichenliste (1) Brennkammer (2) Schacht (3) Eintritt Feststoffe (4) Austritt Feststoffe (5) Gaseintritt (6) Gasaustritt (7) Eintrittsöffnung für die heißen Gase in den Schacht (8) Schüttkegel (9) Schüttkegel (10) Kühl flächen (11) Austragswippen (12) Gasabzugsschacht (13) Trennwand (14) Eisenmantel (15) feuerfeste Auskleidung (16) Austrittsöffnung des behandelten Gases (17) Strahlungskühlflächen

Claims (12)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung und Umwandlung von Gasen Patentansprüche 1. Verfahren zur Behandlung und Umwandlung von Abgasen oder Ehdgasen, z. B. aus der MUllpyrol-yse, die unter Zugabe von Sauerstoff und/oder Zusatzbrennstoff in einer Brennkammer erhitzt worden sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gase zur Zersetzung giftiger und bei der Weiterverarbeitung schädlicher Bestandteile an einem aufgeheizten, hitzebestänaigen Material oder einem Katalysator vorbei oder durch eine Schüttung aus diesem Material hindurchgeleitet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e;n n -z e i c h n e t , daß als hitzebeständiges Material ein Nickelkatalysator und/oder Stückkoks verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gase nacheinander durch mindestens zwei KatalysatorschUttungen geleitet werden, wobei eine erste aus Koks besteht, der eventuell teilweise vergast wird und eine zweite Nickel enthält.
4. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gase im Gleichstrom oder Gegenstrom durch eine kontinuierlich senkrecht nach unten bewegte, gleichmäßig dicke Schüttung geleitet werden.
5. 5 Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Katalysatormaterial bzw. der Koks in einem senkrechten Schacht mit oberer und unterer gasdichter Schleuse langsam abwärts rutscht und nach Abtrennung der Staubpartikel ganz oder teilweise im Kreislauf geführt wird.
6. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gas nach Austritt aus der Schüttung etwa am unteren Ende, des Schachtes abgezogen und zur weitgehenden Abtrennung von Staubpartikeln möglichst senkrecht nach oben geleitet wird.
7. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Katalysatormaterial bzw. der Koks im oberen Teil des Schachtes vor Aufgabe des Gases bis maximal auf Gastemperatur aufgeheizt wird.
8. 8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Katalysatormaterial bzw. der Koks nach Abzug der behandel -ten Gase aus dem Schacht im unteren Teil des Schachtes direkt und/oder indirekt gekühlt wird.
9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus: a) einem Schacht (2) mit senkrechten, etwa parallelen glatten Wänden, b) am oberen und unteren Ende (3/4) des Schachtes (2) angeordneten Ein- und Austragsschleusen für die Feststoffe, c) einer oberen seitlichen Eintrittsöffnung (7) und einer unteren seitlichen Austrittsöffnung (16) für das Gas und d) einem etwa senkrechten neben dem Schacht (2) angeordneten Gasabzugsschacht (12).
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß unterhalb der Austrittsöffnung (16) in dem Schacht (2) Kühlwände (10) angeordnet sind.
11. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Innenwände des Gasabzugsschachtes (12) als Strahlungskühlwände (17) ausgebildet sind.
12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß zum dosierten Abzug der Schüttung am unteren Ende des Schachtes (2) ei-n oder mehrere Austragswippen (11) angeordnet sind, die von außenliegenden Hydraulikzylindern um eine waagerechte, asymmetrisch angeordnete Achse drehbar sind.