DE3636250A1

DE3636250A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von gasfoermigen verunreinigungen aus einem rohgas

Info

Publication number: DE3636250A1
Application number: DE19863636250
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Muschawek; Kurt W Ing Grad Hofmann
Original assignee: HOFMANN KURT W ING
Current assignee: HOFMANN KURT W ING
Priority date: 1986-10-24
Filing date: 1986-10-24
Publication date: 1988-04-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere Ammoniak, Benzol, Naphthalin, Benzpyren, Perylen, Chrysen, Perylen und Pyren aus einem Rohgas, wie Abluft, Abgas od. dgl. durch Oxidation der gasförmigen Verunreinigungen.

Ein bekanntes Verfahren zur Beseitigung gasförmiger, flüssiger oder auch fester Substanzen ist die Oxidation mit starken Oxidationsmitteln, wie Wasserstoffperoxyd, Ozon, Kaliumpermanganat, Stickstoffoxid oder NO_x. Diese Verfahren haben jedoch die Nachteile, daß die Herstellung der Oxidationsmittel aufwendig und kostenungünstig ist und teilweise Restprodukte übrig bleiben, die deponiert werden müssen.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Beseitigung dieser Substanzen ist die Hochtemperaturverbrennung in speziellen Öfen. Diesem Verfahren haften die Nachteile an, daß das Verfahren einmal sehr energieintensiv und wegen der teueren Öfen sehr kapitalintensiv und - da die meist giftigen Restsubstanzen gasförmig sind - ökologisch schädlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere Ammoniak, Benzol, Naphthalin, Antracen, Benzpyren, Chrysen, Perylen und Pyren aus einem Rohgas, wie Abluft, Abgas od. dgl. durch Oxidation der gasförmigen Verunreinigungen zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Rohgas über als Katalysator wirkende erhitzte Metall-, Metalloxid- und/oder Keramikkörper geleitet wird. Hierbei werden die gasförmigen Verunreinigungen zu Kohlendioxid, Wasser und gasförmigem Stickstoff umgesetzt. Gasförmiger Stickstoff kann nur dann entstehen, wenn die Verunreinigung Stickstoff enthält, so wie dies bei Ammoniak der Fall ist. Für die drei vorgenannten Umsetzungsprodukte gibt es dann keine Entsorgungsprobleme mehr.

In Fortbildung der Erfindung hat das Verfahren eine periodische Aufeinanderfolge einer Arbeitsphase, in der sich der Katalysator auf einer Arbeitstemperatur befindet und einer Regenerationsphase, in der sich der Katalysator auf einer Regenerationstemperatur befindet. Die Arbeitstemperatur des Katalysators liegt hierbei vorzugsweise zwischen 250°C und 500°C, während die Regenerationstemperatur kleiner/gleich 100°C ist.

Vorzugsweise kann der Katalysator aus folgenden Materialien bestehen: Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt, Wolframoxid, Titanoxid, Molybdänoxid oder Aluminium oxidkeramik, wobei auch geeignete Mischungen der Katalysatoren möglich sind.

In weiterer Fortbildung der Erfindung ist die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases am Katalysator kleiner/gleich drei Meter pro Sekunde. Hierdurch wird eine ausreichende Reaktionszeit bzw. Kontaktzeit gegeben.

Vorzugsweise wird der Katalysator in der Regenerationsphase mit reiner Luft beaufschlagt, wobei sich die Länge der Arbeitsphase zur Länge der Regenerationsphase wie zwei zu eins verhält.

Es ist aber auch möglich, das Verfahren durch zwei, im Rohgasstrom hintereinandergeschaltete Katalysatoren zu betreiben, von denen sich einer auf Arbeitstemperatur und der andere auf Regenerationstemperatur befindet.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird das Rohgas durch einen Kanal geleitet, in dem ein erhitzter Katalysator angeordnet ist.

In Fortbildung der Vorrichtung besteht der Katalysator aus einer beheizten, vorzugsweise elektrisch beheizten Katalysatorwendel.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung wird das Rohgas durch einen Kanal geleitet, in dem mindestens zwei Katalysatorkörper hintereinander angeordnet sind, von denen der eine sich auf der Arbeitstemperatur und der andere sich auf der Regenerationstemperatur befindet.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen rohrförmigen Kanal mit einem wendelförmigen beheizten Katalysator,

Fig. 2 einen Kanal mit zwei hintereinander angeordnete schematisch angegebene Katalysatoren und

Fig. 3 eine Ansicht nach der Schnittlinie III-III von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen rohrförmigen Kanal 1 mit einem wendelförmigen beheizten Katalysator 2 wiedergegeben. Durch den Kanal 1 wird das zu behandelnde Rohgas, wie Abluft, Abgas od. dgl. geleitet, in dem sich gasförmige Verunreinigungen, insbesondere Ammoniak, Benzol, Naphthalin, Anthracen, Benzpyren, Chrysen, Perylen oder Pyren befinden. Das Rohgas enthält immer einen Anteil Luft oder ein Anteil Luft wird dem Rohgas beigemischt, damit der benötigte Sauerstoff zur Verfügung steht. Der Katalysator 2 befindet sich auf einer erhöhten Arbeitstemperatur, die vorzugsweise zwischen 250°C und 500°C liegt. Durch den in dem Rohgas enthaltenen Luft sauerstoff, werden dabei die Verunreinigungen in N₂, CO₂ und H₂O umgesetzt, die ohne weiteres schädigugslos an die Umwelt abgegeben werden können. Nach einer bestimmten Arbeitszeit muß der Katalysator 2 durch Absenken der Temperatur auf einen Betrag von kleiner/gleich 100°C regeneriert werden. Die Regeneration erfolgt durch den Luftsauerstoff. Hierzu wird dem Katalysator 2 im diskontinuierlichem Verfahren entweder reine Luft zugeführt oder im kontinuierlichem Verfahren mit mindestens zwei hintereinander befindlichen Katalysatoren 4, 5 gearbeitet, wobei ein Katalysator immer auf Arbeitstemperatur und ein anderer auf Regenerationstemperatur sein kann. Im kontinuierlichem Verfahren erfolgt die Regeneration durch den im Rohgas vorhandenen oder beigemischten Sauerstoff. Die Länge der Arbeitsphase verhält sich zur Länge der Regenerationsphase wie zwei zu eins.

Die Beheizung des Katalysators 2 oder der Katalysatoren 4, 5 kann bei einem rohrförmig ausgebildeten Katalysator durch heiße Verbrennungsgase erfolgen, die durch das Rohr hindurchgeleitet werden oder sie kann auf elektrischem Wege erfolgen.

Mit folgenden Katalysatormaterialien läßt sich das Verfahren durchführen: Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt, Wolframdioxid, Titanoxid, Molybdänoxid oder hochreiner Aluminiumoxidkeramik. Die hochreine Aluminiumoxidkeramik kann hierbei in Form von Ringen verwandt werden, es ist aber auch möglich, Bruchstücke bzw. den Bruch und damit den Abfall der Herstellungsprozesse von anderen Gegenständen zu verwenden, die gleichfalls aus hochreiner Aluminiumoxidkeramik hergestellt werden.

Von großer Bedeutung ist, daß eine ausreichende Kontaktzeit zwischen den Katalysatoren 2; 4, 5 und dem vorbeiströmenden Rohgas gegeben ist. Dieses ist dann der Fall, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases in bezug auf den Katalysator kleiner/gleich drei Meter pro Sekunde ist.

Wie schon vorstehend dargelegt worden ist, arbeitet die Vorrichtung nach den Fig. 2, 3 im kontinuierlichem Verfahren. In Fig. 2 sind zwei Katalysatoren 4, 5 schematisch angegeben. Es versteht sich jedoch, daß auch drei oder mehr Katalysatoren verwendet werden können.

Die Katalysatoren 4, 5 bestehen, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, aus mehreren parallelen Rohrelementen, beispielsweise acht Rohrelementen 41 bis 48. Auf den Rohrelementen 41 bis 48 sind zur Vergrößerung der Katalysatoroberfläche Spiralen, Scheiben od. dgl. aus Katalysatormaterial aufgeschweißt oder aufgepreßt. Zur Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Bereich der Katalysatoren ist der Rohrquerschnitt vergrößert.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere Ammoniak, Benzol, Naphthalin, Anthracen, Benzypren, Chrysen, Perylen oder Pyren, aus einem Rohgas, wie Abluft, Abgas od. dgl. durch Oxidation der gasförmigen Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas über einen als Katalysator wirkenden erhitzten Metall-, Metalloxid- und/oder Keramikkörper geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine periodische Aufeinanderfolge einer Arbeitsphase, in der sich der Katalysator auf einer Arbeitstemperatur befindet und einer Regenerationsphase, in der sich der Katalysator auf einer Regenerationstemperatur befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Arbeitstemperatur von 250°C bis 500°C hat.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Regenerationstemperatur kleiner/ gleich 100°C hat.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Katalysatormaterialien: Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt, Wolframoxid, Titanoxid, Molybdänoxid oder hochreiner Aluminiumoxidkeramik.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases in bezug auf den Katalysator kleiner/gleich drei Meter pro Stunde ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in der Regenera tionsphase mit reiner Luft beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Arbeitsphase zur Länge der Regenerationsphase sich wie 2 zu 1 verhält.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens zwei, im gemeinsamen Rohgasstrom hintereinandergeschaltete Katalysatoren, von denen sich einer auf Arbeitstemperatur und der andere auf Regenerationstemperatur befindet.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas durch einen Kanal (1) geleitet wird, in dem ein erhitzter Katalysatorkörper (2) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorkörper aus einer beheizten, vorzugsweise elektrisch beheizten Katalysatorwedel (2) besteht (Fig. 1).

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas durch einen Kanal (3) geleitet wird, in dem mindestens zwei Katalysatorkörper (4, 5) hintereinander angeordnet sind, von denen der eine sich auf der Arbeitstemperatur und der andere sich auf der Regenerationstemperatur befindet.