DE3809774A1

DE3809774A1 - Verfahren zur abscheidung von russ aus abgasen mit entschwefelung und katalyse

Info

Publication number: DE3809774A1
Application number: DE3809774A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1989-10-05

Description

Bekannt ist, daß es im Abgas nach der Brennstoffverfeuerung oxidische und nichtoxidische Abgasbestandteile gibt. Aus unvollkommener Verbrennung gibt es Ruß als Feststoff im Abgas. Das Unverbrennliche im Brennstoff bildet die Asche, teilweise als Feststoff-Flugasche, im Abgas. Die meisten Antriebsstoffe oder Brennstoffe enthalten auch den Brennstoffanteil Schwefel, der aufoxidiert als SO₂ und SO₃ sich im Abgas findet.

Nach gesetzlichen Bestimmungen muß der schwefelsaure Anteil im Abgas vor Austritt in die Atmosphäre beseitigt, aber zumindest quantitativ verringert, werden.

Vagabundierende Feststoffanteile nach Verbrennungen im Abgas müssen abgefiltert werden, vor Austritt der Abgase in die Atmosphäre. Filternde Abscheider sind zur Feststoff herausfilterung aus Abgasen hochwirksam. Sie haben jedoch den Nachteil eines hohen Widerstandes im Abgasweg bis zum Austritt in die Atmosphäre.

Durch Beeinflussung der Abgasfeststoffbestandteile, zum Beispiel Herabsetzung der Resistivität der vagabundierenden Abgasfeststoffbestandteile, ist die Einsetzbarkeit eines Elektrofilters, der wenig Abgasstromwiderstand hat, möglich. Gleichzeitig wird im Abgasstrom erfindungsgemäß vorzugsweise zuerst der Abgasstrombestandteil SO₂ zu SO₃ aufoxidiert, wodurch Ruß und Feststoffe elektrisch sicher abscheidbar werden.

Die Feststoffe werden gesammelt als Kohlenstoffschwefelge menge mit und ohne Ascheanteile. In Abhängigkeit der Sammel raumtemperatur ist auch eine Kohlenstoff-Schwefel-Reaktion zu einer chemischen Verbindung erreichbar. Die Abgasbestandteile SO₃ werden vorzugsweise mit dem Diamid des Kohlendioxids, das extra in den Abgasstrom eingetragen wird über einen Zerstäuber, als ammoniakali sches Reaktionsfeststoffgemisch abgeschieden.

Je nach Reaktionsfeststoffproduktanforderung kann der auszuscheidende Abgasbestandteil vorzugsweise nach Fig. 1 oder Fig. 2 gewählt werden.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Position 1 in Fig. 1 und 2 mit einem Aufoxidator als Wabenkörperkatalysator ausgestattet, dessen katalytisch wirksame Oberfläche vor zugsweise mit Platin und Zeolith in der Glasur oder Engobe dotiert ist, bzw. mit Vanadiumoxiden, Kaolit und Bauxit.

In der Abgasreinigungskomponente Position 1 wird vorzugs weise SO₂ zu SO₃ aufoxidiert. Das SO₃ senkt die Resistivi tät des Rußes und der Asche, dadurch wird nach Fig. 1 vorzugsweise Ruß extra separierbar in Position 2.

In Fig. 1, Position 3, wird vorzugsweise im Reaktions raum für die Reaktionsproduktbildung Ammoniumsulfat mit dem "Im Statu nascendi" entstehenden Ammoniak, Schwefeltrioxid, Schwefeldioxid aus dem Abgas ausgeschieden. In Position 5 wird selektiv das nitrose Gas in N₂ und H₂O katalytisch umgewandelt und CO und CnHm beseitigt. In Fig. 1 ist Position 4 vorzugsweise zur Abscheidung der schwefelsauren Reaktionsprodukte vorgesehen.

Wenn Position 3 in Fig. 1 nicht mit dem Diamid des Kohlen dioxids betrieben wird, oder ohne Ammoniak, dann kann Position 5 in Fig. 1 auch als heterogener NSCR-Kataly sator betrieben werden, wobei die Katalysatorregelung auch mit Lamdasonde erfolgen kann.

In Fig. 2 wird vorzugsweise Feststoff des Abgases und das Reaktionsprodukt als gemeinsames Reaktionsgemenge gesammelt, im Gegensatz zu Fig. 1, sonst gilt auch in Fig. 2 der Prozeßablauf von Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist es nach Position 1 in Abgasstrom flußrichtung möglich, vorzugsweise bei Kesseln, einen sogenannten Luftvorwärmer (Ljungström) zu plazieren, der im Abgasstrom die Trocken- und Feuchtkugeltemperatur senkt, um die Verbrennungsluft aufzuheizen, mit Hilfe der kompatiblen, größer 80% Freiquerschnitt-Katalysatorwaben, die jedoch zum Zwecke des Stoffaustausches und der Ener gierückgewinnung mit einer Latentspeicher-Zeolith-Engobe oberflächenbehandelt sind.

Erfindungsgemäß soll mit einem Schadstoff ein anderer Schadstoff, der im gleichen Abgasstrom enthalten ist, beeinflußt werden, zum gemeinsamen oder separaten Aus scheiden aus dem Abgasstrom.

Zum Beispiel kann resistiver Abgasfeststoff durch vorzugs weise katalytische SO₂-Aufoxidation Ruß koagulieren, oder elektrostatisch hochwirksam abscheiden durch vorheriges Passieren des Rohgases über einen Oxidationskatalysator.

Die Reaktion der Oxidation des Rauchgasbestandteils SO₂ verläuft vorzugsweise nach der Reaktionsgleichung

SO₂ + 0,5 O₂ = SO₃ + 23,4 kcal
SO₂ + C = CO₂ + S
CO₂ + C = 2 CO
CO₂ + H₂S = COS + H₂O
2 CO + S₂ = 2 COS
CO₂ + CS₂ = 2 COS
CO₂ + 2 SO₂ + 260 kcal = CS_2Dampf + 3 O₂
4 CO + SO₂ = 4 CO₂ + S₂
2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O = 2 H₂SO₄
H₂S + 1,5 O₂ = SO₂ + H₂O + 124 kcal
C + 2 S = CS₂ _Dampf - 21,9 kcal

Wenn der Treibstoff und Brennstoff kein Schwefel ist, so kann durch Zugabe von Schwefel oder Schwefeloxiden in den Brennstoff oder in das Abgas der Kohlenstoff, vorzugsweise das Kohlendioxid, beeinflußt werden.

Die Zugabe von Schwefel oder Schwefeloxiden erleichtert nach der Abgasbehandlung eine Beseitigung der Schadstoffe, auch durch vorzugsweise zusätzlich nachfolgende Katalyse, und verringert die Gasschadstoffemission.

Bildbeschreibung

Fig. 1
1 Aufoxidator
2 Feststoffabscheider
3 Reaktionsraum für Flüssigkeiten und Lösungen
4 Reaktionsproduktabscheider/Feststoffabscheider
5 heterogener Katalysator und SCR-Katalysator oder NSCR-Katalysator

Fig. 2
1Aufoxidator
2 Reaktionsraum für Flüssigkeiten und Lösungen
3 Feststoffabscheider
4 heterogener Katalysator und SCR-Katalysator oder NSCR-Katalysator

Claims

1. Verfahren zur Abscheidung von Ruß aus Abgasen mit Entschwefelung und Katalyse, erfindungsgemäß, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ver brennungsschadstoff im Abgasstrom dazu benutzt wird, um im gleichen Abgasstrom einen oder mehrere Schadstoffe zu beeinflussen, unschädlich zu machen oder als chemisches Reaktionsprodukt auszuscheiden. Dies erfolgt vorzugsweise mit dem thermodynamischen Arbeitsmittel (Kältemittel), zum Beispiel SO₂, das zur chemischen Aktivitätsverbesserung im Abgasstrom durch einen vorzugweise Wabenkörperkatalysator mit mehr als 80% Freiquerschnitt aufoxidiert wird, zum vorzugsweisen Abscheiden von Ruß im Elektrostatikgasreinigungsfilter.

2. Nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufoxidierte vorzugsweise SO₂, also nach dem Katalysator SO₃, durch eine vorzugsweise Befeuchtung schwefelsaures Wasser oder schwefelsaures Diamid oder Ammoniumsulfat ausgeschieden wird, mit und ohne Beimengungen.

3. Erfindungsgemäß wird die Abgasreinigung nach Fig. 1 vorge nommen, auch nach Verbrennungen, die einen vorzugsweise schwefelarmen Brennstoff verbrennen, um die Abgasreinigung nach Fig. 1 wirksamer zu machen, indem vorzugsweise Schwefel oder schweflige Verbindungen in den Brennraum oder in den Abgasweg eingebracht werden.

4. Erfindungsgemäß, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel vorzugsweise SO₂ zu SO₃ katalytisch aufoxidiert ist und so der schwefelsaure Abgasbestandteil bis zur Nachweisgrenze vorzugsweise mit Wasser oder mit der Lösung des Diamids der Kohlensäure, vorzugsweise 80% CO(NH₂)₂ + 20% H₂O, als schwefelsaure chemische Verbindung ausgeschieden und gesammelt wird. Die Funktion kann nach Fig. 1 oder Fig. 2 erfolgen, ab hängig von der Restproduktanforderung und der Reinheit des Reaktionsproduktes.

5. Erfindungsgemäß sollen in einem geschmolzenen Raum, im Brennraum oder danach plaziert, thermisch die Reaktions ausscheidungsprodukte behandelt werden. Vorzugsweise sollen Kohlenstoff und Schwefel thermisch zu einer chemischen Verbindung gebracht werden. Vor zugsweise wird die Kohlenstoffschwefelverbindung auch wegen ihrer tiefen Schmelzpunkte als flüssiger Latent speicher benützt, um vorzugsweise elektrische Leitfähig keit zu bewahren.