DE3632766A1

DE3632766A1 - Verfahren zur vorbehandlung stickoxidhaltiger rauchgase oder abgase

Info

Publication number: DE3632766A1
Application number: DE19863632766
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Jehle; Wulf Dr Rer Nat Kock
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung stickoxidhaltiger Rauchgase oder Abgase, wobei durch genaue Zudosierung von Salpetersäure zur Oxidation von Stickstoffmonoxid ein etwa äquimolares NO/NO₂-Verhältnis erreicht wird. Dies schafft die Möglichkeit einer guten Absorption der Stickoxide in einer Vielzahl von Verfahren.

Ein Verfahren zur Verringerung des Gehalts an nitrosen Gasen in Abgasen ist aus der DE-AS 24 36 363 bekannt. In der genannten Schrift wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Oxidation des Stickstoffmonoxids mit Salpetersäure von großer Bedeutung ist. Zur Beladung des Gases wird ein Flüssig/- Gas-Kontaktapparat, also eine Kolonne oder ein Sprühturm verwendet. Dabei werden Temperaturen von -10°C bis 40°C und Drücke von 1-20 bar angegeben.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß dabei die Salpetersäure- Beladung des Gases nur unter größten Anstrengungen regelbar ist. Die bei diesem Verfahren sich einstellende HNO₃-Konzentration ist sehr stark von folgenden Parametern abhängig:

- Gasdurchsatz
- Temperatur
- HNO₃-Konzentration.

Während über den Gasdruck eine Beeinflussung des Stoffübergangskoeffizienten erfolgt, wirken sich Temperatur und HNO₃-Konzentration auf den Dampfdruck aus.

Da die Einstellung des Verhältnisses NO/NO₂ sehr genau erfolgen muß und dieses Verfahren stark auf Betriebsänderungen reagiert, ist es vor allem für die Rauchgasreinigung nicht vorteilhaft einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, stickoxidhaltige Rauchgase oder Abgase vorteilhafter und einfacher vorzubehandeln.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung nach Haupt- und Nebenansprüchen gelöst.

Gegenüber bekanntem, obengenanntem Verfahren hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß genau die gewünschte HNO₃-Konzentration im Gasstrom eingestellt werden kann, unabhängig vom Gasdurchsatz und der HNO₃-Konzentration, die über das Gleichgewicht

NO + 2 HNO₃ 3 NO₂ + H₂O

die Einstellung eines äquimolaren NO/NO₂-Verhältnisses bewirkt. Die Gleichgewichtskonstante der Partialdrücke der Reaktionsteilnehmer beträgt dabei:

Durch das genaue Einstellen des NO/NO₂-Verhältnisses, das vorzugsweise zwischen 0,9 und 1,1 liegt, wird eine gute Absorption ermöglicht und im Anschluß daran der Verbrauch an Oxidationsmitteln oder Reduktionsmitteln minimiert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, im Gegensatz zu anderen Absorptionsverfahren, auf teure Oxidationsmittel wie Ozon zu verzichten und stattdessen billige Salpetersäure verschiedenster Konzentration, die gegebenenfalls sogar dem Prozeß entnommen werden kann, als Oxidationsmittel zu benutzen.

Die Einstellung des äquimolaren NO/NO₂-Verhältnisses ermöglicht einen Absorptionsmechanismus gemäß den Gleichungen:

NO (gasf.) + NO₂ (gasf.) + H₂O (flüssig) → 2 HNO₂ (gelöst)
NO (gasf.) + NO₂ (gasf.) + H₂O (gasf.) → 2 HNO₂ (gasf.),

wobei die gebildete salpetrige Säure durch ein in der flüssigen Phase enthaltenes Oxidationsmittel, wie beispielsweise H₂O₂, zu Salpetersäure oxidiert werden kann und dadurch dem Gleichgewicht entzogen wird.

Zwei Vorrichtungen zum Betreiben zweier Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch Figuren näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Vorbehandlung eines hochtemperierten Abgasstroms

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Vorbehandlung eines niedrigtemperierten Abgasstroms.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, bei der durch eine Öffnung 2 stickoxidhaltiges Rauchgas oder Abgas in einen Reaktorraum 4 einströmt. Vor dem Reaktor 4 wird durch zwei Meßwertgeber 6 und 8 die NO/NO₂-Konzentration und der Gasdurchsatz aufgenommen. Diese Daten werden einer Regeleinrichtung 10 zugeführt. Die Regeleinrichtung 10 steuert eine Pumpe 12, die Salpetersäure, die sich in einem Vorratsbehälter 14 befindet, zu einer Düse oder einem Zerstäuber 16 im Reaktorraum 4 fördert. Die Salpetersäure wird flüssig dem Abgasstrom zugeführt und die Verdampfungswärme zur Verdampfung der Salpetersäure wird dem Gasstrom entnommen, was zu einer Abkühlung des Gasstromes führt. Die Regeleinrichtung 10 läßt nur soviel Salpetersäure von der Pumpe 12 fördern, wie zur Erreichung des gewünschten NO/NO₂-Verhältnisses erforderlich ist. Durch die Öffnung 18 verläßt der Gasstrom mit gewünschtem NO/NO₂-Verhältnis den Reaktorraum 4. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise einzusetzen, wenn Abgase mit hoher Temperatur zur Verfügung stehen und durch Zugabe der wäßrigen Salpetersäure keine Wassertaupunkt-Unterschreitung zu befürchten ist.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die vorzugsweise dann einzusetzen ist, wenn der Abgasstrom keine hohe Temperatur besitzt und nur Säure niedriger Konzentration zur Verfügung steht. Die Vorrichtung ist ähnlich aufgebaut wie die in Fig. 1 beschriebene. Aber durch die niedrige Abgastemperatur ist es erforderlich, die Verdampfung der Salpetersäure vor dem Reaktorraum 4 vorzunehmen. Dazu wird in einem Säureverdampfer 20 die Verdampfungswärme von außen zugeführt, beispielsweise durch eine elektrische Beheizung. Der Salpetersäuredampf wird dann in den Reaktorraum 4 eingeleitet.

In beiden Vorrichtungen zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens besteht immer die Möglichkeit der exakten Einstellung des gewünschten NO/NO₂-Verhältnisses. Über die Massenwirkungskonstante K _p läßt sich bei bekanntem oder gemessenem Gasdurchsatz und NO/NO₂-Konzentration die erforderliche HNO₃-Menge bestimmen, die dem Gasstrom zugeführt werden muß.

Claims

1. Verfahren zur Vorbehandlung stickoxidhaltiger Rauch- oder Abgase zur Erzielung einer guten Wasserlöslichkeit des darin enthaltenen Stickstoffmonoxids, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasstrom genau soviel wäßrige Salpetersäure zugeführt und darin verdampft wird, daß durch Umsetzung eines Teils des enthaltenen Stickstoffmonoxids gemäß der Gleichung NO + 2 HNO₃ 3 NO₂ + H₂Oein NO-NO₂-Gemisch mit einem Verhältnis der Konzentration NO₂/NO von 0,9-1,1 gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Verdampfungswärme der Salpetersäure dem Gasstrom entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Säureverdampfer verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der wäßrigen Salpetersäure bei 10 bis 90 Gew.-% liegt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch Reaktor (4) mit Düse oder Zerstäuber (16) und Regeleinheit (10).

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, gekennzeichnet durch Reaktor (4), Säureverdampfer (20) und Regeleinheit (10).