DE3518192A1

DE3518192A1 - Two-stage process for purifying combustion gases

Info

Publication number: DE3518192A1
Application number: DE19853518192
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.rer.nat. 4430 Steinfurt Mangold; Helmut Dipl.-Ing. 4430 Steinfurt Schweers; Wolfgang Dr. 6050 Offenbach Taetzner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-19
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1986-11-27

Abstract

Process for purifying combustion gases using metal oxides as catalysts, in which, prior to the catalytic reaction, carbon monoxide is fed to the gases in a stoichiometric excess, based on the amount of pollutant contained in the gas, and the subsequent catalytic reaction proceeds in a first stage, hermetically sealed against external oxygen, and, prior to entry into the second stage, an excess, based on the unreacted content of carbon monoxide, of external oxygen is fed to the gas. The gases are whirled up with coal dust in a preliminary stage at a temperature of above 550 DEG C and, after consumption of the oxygen excess contained in the exhaust gas, are fed to the first reaction stage. The coal dust contains iron (III) oxide, aluminium oxide, manganese oxide or chromium oxide, having a particle size corresponding to the particle size of the coal dust, in an amount of up to 20 % by weight. The reaction proceeds in a cyclone, parallel to the reaction of the first purification stage, or in a fluidised-bed reactor containing sand as the bed material, in addition to the coal/catalyst mixture, where the exhausted catalyst material can be separated off from the other ash constituents by magnetic separation.

Description

Beschreibung description

Das Haupt-Patent (Anmeldung) P 35 02 866.1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Verbrennungsgasen aus beispielsweise Kraftfahrzeugen, Haushaltsheizungen oder Müllverbrennungsanlagen von ihren umweltschädlichen Bestandteilen, insbesondere Stickoxiden, und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, wobei nach der Erfindung des Hauptpatentes den Gasen vor der katalytischen Umsetzung Kohlenmonoxid in einer - bezogen auf die im Gas enthaltene Menge an Schadstoff - überstöchiometrischen Menge zugeführt und die sich anschließende katalytische Umsetzung in einer zweistufigen Verfahrensweise erfolgt, wobei die Umsetzung in der ersten Stufe unter hermetischem Abschluß gegen Drittsauerstoff erfolgt und dem Gas vor Eintritt in die zweite Stufe eine Überschußmenge an Drittsauerstoff zugeführt wird. Als die Reaktion unterstützende Katalysatoren finden nach dem Verfahren nach dem Hauptpatent Eisen(lll)-Oxid oder Chrom(lll)-Oxid allein oder im Gemisch mit Oxiden oder Salzen der Metalle Kupfer, Titan, Vanadin, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel oder der seltenen Erden als Katalysatoren Verwendung. The main patent (application) P 35 02 866.1 relates to a method for cleaning combustion gases from, for example, motor vehicles, household heating systems or waste incineration plants of their environmentally harmful components, in particular Nitrogen oxides, and unburned hydrocarbons, according to the invention of the Main patent for the gases before the catalytic conversion of carbon monoxide in a - based on the amount of pollutant contained in the gas - overstoichiometric amount fed and the subsequent catalytic conversion in a two-stage Procedure takes place, the reaction in the first stage under hermetic Completion takes place against third oxygen and the gas before entering the second stage an excess amount of third-party oxygen is supplied. As supportive of the response Catalysts find iron (III) oxide or according to the process according to the main patent Chromium (III) oxide alone or in a mixture with oxides or salts of the metals copper, Titanium, vanadium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel or the use rare earths as catalysts.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der Erfindung nach dem Hauptpatent mit dem Ziel der Verbesserung der Reinigung der Abgase aus unter großem Sauerstoffüberschuß verlaufenden Verbrennungsprozessen, wie beispielsweise der Verbrennungsgase aus Müllverbrennungsanlagen, Kohlekraftwerken und anderen Großfeuerungsanlagen. Die Erfindung besteht darin, daß die Abgase in einer Vorstufe bei einer Temperatur von über 5500 C mit Kohlenstaub verwirbelt und nach Verbrauch des im Abgas enthaltenen Sauerstoff-Überschusses der ersten Reinigungsstufe zugeführt werden. The present invention relates to a further development of the invention according to the main patent with the aim of improving the cleaning of exhaust gases Combustion processes taking place with a large excess of oxygen, such as, for example the combustion gases from waste incineration plants, coal-fired power plants and other large combustion plants. The invention consists in that the exhaust gases in a preliminary stage at a temperature of over 5500 C swirled with coal dust and after consumption of the contained in the exhaust gas Oxygen excess are fed to the first cleaning stage.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen, mit dem ohne wesentlichen apparativen und verfahrenstechnischen Aufwand aus unter großem Sauerstoffüberschuß verlaufenden Verbrennungsprozessen nicht nur der die Reinigungsreaktion behindernde Sauerstoffüberschuß beseitigt sondern dieser Sauerstoff aufgrund des großen Kohlenstoffangebotes in Kohlenmonoxid umgesetzt wird, das infolgedessen als Reaktionsmittel der ersten Reinigungsstufe in einem - bezogen auf das zu beseitigende Stickoxid - in einem hohen Überschuß entsteht, wodurch die Reinigungswirkung in dieser Stufe wesentlich verbessert wird. Hierbei kann die Umsetzung in der Vorstufe beschleunigt werden durch Zugabe von Eisen(l!l)-Oxid, Aluminium-Oxid, Mangan-Oxid oder Chromoxid einer der Körnung des Kohlenstaubes entsprechenden Korngröße als Katalysator, der dem Kohlenstaub in einer Menge bis zu Gew.-20%, bezogen auf die Gesamtmenge des Einsatzmaterials, zugesetzt wird. The invention provides a method with which without essential Apparatus and process engineering effort from a large excess of oxygen ongoing combustion processes not only the one that hinders the cleaning reaction Excess oxygen eliminates this oxygen due to the large amount of carbon available is converted into carbon monoxide, which consequently acts as the reactant of the first Cleaning stage in one - based on the nitrogen oxide to be removed - in one high excess arises, whereby the cleaning effect in this stage is essential is improved. The implementation in the preliminary stage can be accelerated here by adding iron (l! l) oxide, aluminum oxide, manganese oxide or chromium oxide the grain size of the coal dust as a catalyst, the Coal dust in an amount up to 20% by weight based on the total amount of the feedstock, is added.

Die Reaktion kann in jedem beliebigen Reaktor durchgeführt werden. Vorteilhaft erfolgt die Reaktion in einem das Kohlenstaub-/Katalysator-Gemisch in unterschiedlicher Körnung enthaltenden Zyklon oder in einem außer dem Kohle-/Katalysator-Gemisch Sand als Bettmaterial enthaltenden Wirbelschichtreaktor, wobei die Reaktion der Vorstufe und die Umsetzungsreaktion der ersten Reinigungsstufe (NOx-Umsetzung) weitgehend parallel nebeneinander verlaufen. Hierbei wird die katalytische Umsetzung bevorzugt im Wirbelbett durchgeführt, in dem nicht nur eine Bindung der Schwefel- und Halogenverbindungen sondern darüberhinaus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine katalytische Umsetzung der Stickoxide und damit eine vollständige Reinigung von Verbrennungsgasen jeglicher Herkunft erreicht wird. Als ein besonderer Vorteil ist hierbei anzusehen, daß das verbrauchte Katalysatormaterial - abgesehen davon, daß es selbst keine umweltgefährdenden Rückstände bildet - auf einfachste Weise durch Magnetabscheidung von den übrigen Aschebestandteilen abgetrennt werden kann. The reaction can be carried out in any reactor. The reaction advantageously takes place in the coal dust / catalyst mixture in Cyclone containing different grain sizes or in one other than the coal / catalyst mixture Fluidized bed reactor containing sand as bed material, the reaction of the Preliminary stage and the conversion reaction of the first purification stage (NOx conversion) to a large extent run parallel to each other. The catalytic conversion is preferred here carried out in a fluidized bed, in which not only a bond of sulfur and halogen compounds but also a catalytic one according to the process according to the invention Implementation of nitrogen oxides and thus a complete cleaning of combustion gases of any origin. A particular advantage here is to be seen that the used catalyst material - apart from the fact that it is not itself environmentally hazardous Residues forms - in the simplest way by magnetic separation from the rest Ash constituents can be separated.

Claims

Claims 1. A method for cleaning combustion gases from, for example, motor vehicles, domestic heating systems or waste incineration plants of their environmentally harmful components, especially nitrogen oxides and unburned ones Hydrocarbons, using metal oxides individually or as a mixture with other oxidic materials, in which according to patent (application) P 35 02 866.1 the gases before the catalytic conversion carbon monoxide in - based on the im Gas contained amount of pollutant - stoichiometric excess supplied and the subsequent catalytic conversion in a two-stage procedure takes place, the implementation in the first stage with a hermetic seal against Third oxygen takes place and the gas before entering the second stage - related on the unreacted content of carbon monoxide - excess amount of third-party oxygen is supplied, characterized in that for cleaning exhaust gases from with high Excess oxygen working incinerators remove the exhaust gases at one temperature of over 5500 C swirled with coal dust and after consumption of the contained in the exhaust gas Oxygen excess are fed to the first reaction stage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dem Consumption of the excess oxygen serving coal dust iron (III) oxide, aluminum oxide, Manganese oxide or chromium oxide of a grain size corresponding to the grain size of the coal dust in an amount up to 20% by weight.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the implementation takes place in a cyclone.

4. The method according to claim l or 2, characterized in that the reaction in a bed material other than the coal / catalyst mixture sand containing fluidized bed reactor takes place.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the preliminary stage of the implementation of the excess Saue ## toffs with coal and the NOx conversion stage be carried out in one process.