DE3914494A1

DE3914494A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von festen und gasfoermigen schadstoffen aus von feuerungs- oder verbrennungsanlagen herruehrenden abgasstroemen

Info

Publication number: DE3914494A1
Application number: DE19893914494
Authority: DE
Inventors: Winfried Strittmatter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1990-11-08
Also published as: DE3914494C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Be seitigung von festen und gasförmigen Schadstoffen, insbesondere von Staub, NO_x, SO₂, SO₃, Fluorionen, Chlorionen und/oder Schwermetallen aus von Feuerungs- oder Verbrennungsanlagen herrührenden und mit sol chen Schadstoffen belasteten Abgasströmen durch selektive Trocken sorption unter Verwendung eines Katalysators, sowie mittels eines in den Abgasstrom eingeführten Additivs.

Solche bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen werden vorwiegend ent weder zur Schwefeloxid- oder aber zur Stickoxidminderung eingesetzt, wobei auch eine Hintereinanderschaltung möglich ist.

Vorwiegend zur Schwefeloxidminderung eingesetzte Verfahren sind

- Naßverfahren
- Quasi-Trockenverfahren
- Trocken-Additivverfahren
- feuerungstechnische Modifikationen.

Vorwiegend zur Stickoxidminderung eingesetzte Verfahren sind

- Naßverfahren
- selektive katalytische Reaktion bei Temperaturen zwischen 300 und 400°C
- selektive katalytische Reaktion bei Temperaturen zwischen 80 und 130°C
- selektive nichtkatalytische Reaktion oder feuerungstech nische Modifikationen.

Zur simultanen Schwefeloxid- und Stickoxidminderung eingesetzte Ver fahren sind

- Naßverfahren
- Aktivkoksverfahren der Bergbauforschung.

Die Schadgasbeseitigung nach dem Naßverfahren erfordert einen großen Investitionsaufwand sowie hohe, laufende Betriebskosten durch die erforderliche Wasseraufbereitung.

Die Schadgasbeseitigung nach den Quasi-Trockenverfahren bzw. Trocken-Additivverfahren erfordert einen geringeren Aufwand durch die entfallende Wasseraufbereitung, wobei der apparative Aufwand jedoch noch erheblich ist.

Die Schadgasbeseitigung nach dem Verfahren mit selektiver katalyti scher Reaktion mit hoher Temperatur, ohne vorherige Staubabscheidung, weist z. Zt. noch erhebliche wirtschaftliche und technische Probleme auf.

Die Schadgasbeseitigung nach dem Verfahren mit selektiver katalytischer Reaktion mit Staubabscheidung bei niedriger Temperatur erfordert eine Wiederaufheizung der Gase auf die erforderliche Katalysatorreaktions temperatur von 300 bis 400°C und bedingt damit hohe Betriebskosten.

Die Schadgasbeseitigung durch feuerungstechnische Modifikationen oder nichtkatalytische Reaktionen ist zur Erreichung der vorge schriebenen Emissionswerte nicht ausreichend und erfordert weitere Sekundärmaßnahmen.

Die Schadgasbeseitigung nach dem Aktivkoksverfahren der Bergbau forschung erfordert zwar keine Wiederaufheizung der Gase, aber einen vergleichsweise hohen Aufwand für die Behandlung des Aktivkoks, da durch den offenen Reaktor nur ein Koks in zylindrischer Form, grö ßer 4 mm Durchmesser, eingesetzt werden kann. Der entstehende Koks abrieb behindert dabei die Wirksamkeit des Verfahrens und erhöht gleichzeitig den Reingasstaubgehalt.

Alle vorstehend aufgeführten bekannten Verfahren zeigen erheb liche Mängel wie

- hohe Investitionskosten bzw. Betriebskosten,
- Entstaubung, Entschwefelung und Entstickung nur in mehreren Aggregaten möglich,
- Wärmeverschiebung durch Gasabkühlung und/oder Wieder aufheizung,
- Abwasseraufbereitung,
- schlechte Ausnutzung des Additivs,
- hohe Verluste durch Abrieb bzw. Zusetzen des Katalysators,
- hohe Energiekosten durch hohe Druckverluste,
- NH₃-Schlupf,
- zusätzliche Emissionen (z.B. Staub), die sowohl verfahrens- als auch vorrichtungstechnisch bedingt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von Schadstoffen aus Abgasströmen von Feuerungs- oder Verbrennungsanlagen zu schaffen, welche die vor stehend aufgezählten verfahrens- und vorrichtungstechnischen Merkmale nicht aufweisen, mindestens jedoch nach Möglichkeit weitgehend aus schalten bzw. abmindern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Beseitigung der Schadstoffe in mindestens zwei nacheinander geschalteten und nach außen vollständig abgeschlos senen Reaktionsstufen durchgeführt wird, wobei die Abgase zunächst in die erste Reaktionsstufe einströmen, dort in den beide Reaktions stufen miteinander verbindenden Katalysator einströmen, auf dem Weg zur zweiten Reaktionsstufe durch den Katalysator hindurchströmen und in der zweiten Reaktionsstufe aus diesem Katalysator wieder her austreten und anschließend aus der zweiten Reaktionsstufe heraus strömen, wobei das Additiv entweder den Abgasen vor deren Eintritt in die erste Reaktionsstufe oder innerhalb der ersten Reaktionsstufe bzw. innerhalb des dort angeordneten Teiles des Katalysators beige geben wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet insbesondere durch seine Geschlossenheit und die alleinige interne Zirkulation, daß keine zusätzlichen Emissionen, wie beispielsweise Ammoniak, entstehen.

Vorteilhaft erfolgt die Beseitigung der festen Schadstoffe aus den Abgasen wie Flugstaub oder Asche in der Feststoffschicht des Kataly sators und die Beseitigung der gasförmigen Schadstoffe aus den Abgasen während ihres Durchströmens des Katalysators durch die katalytische Reaktion seiner Feststoffschicht.

Dieser Verfahrensvorschlag gewährleistet, daß alle festen Schad stoffe durch Agglomeration an den Katalysator, sowie das im Gas vor handene SO_x absorptiv am Katalysator gebunden werden und in der zwei ten Reaktionsstufe das im Gas vorhandene NO_x unter Beigabe eines Additivs durch die katalytische Reaktion des Katalysators umgesetzt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 9.

Die der Erfindung weiterhin gestellte Aufgabe, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung mit einem Reaktor, ei nem darin angeordneten Katalysator, einer strömungsgeometrisch optimier ten Eintrittseinrichtung für das zu reinigende Abgas in den Reaktor und einer Austrittseinrichtung aus dem Reaktor, mit einer Zuführein richtung für den Katalysator in den Reaktor und einer Austrittsein richtung für den Katalysator sowie den daran haftenden Abscheide produkten aus dem Reaktor, sowie einer Zuführeinrichtung für das Additiv in den Reaktor zu schaffen, wird dadurch gelöst, daß bei einer solchen Vorrichtung der Reaktor im wesentlichen aus einem Ge häuse besteht, welches mindestens zwei unmittelbar benachbart zu einander angeordnete und Reaktorstufen genannte Abschnitte auf weist, von denen die erste Reaktorstufe die Abgas-Eintrittsöffnung und die zweite Reaktorstufe die Abgas-Austrittsöffnung aufweist und wobei in beiden Reaktorstufen ein Katalysator angeordnet ist, welcher beide Reaktorstufen miteinander verbindet und einen Übertritt für das Abgas von der ersten Reaktorstufe zur zweiten Reaktorstufe bildet und wobei die Zuführeinrichtung für den Katalysator in der zweiten Reaktorstufe und die Ausbringeinrichtung für den Katalysator in der ersten Reaktorstufe vorgesehen sind.

Diese erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung gewährleistet, daß die von den Schadstoffen zu reinigenden Abgase nach dem erfindungs gemäßen Verfahren nacheinander zunächst agglomerieren und absorbieren und anschließend katalytisch abgereinigt werden, insbesondere aber ein geschlossenes System mit inneren Zirkulationen gewährlei stet, daß keine zusätzlichen Emissionen an die Umwelt abgegeben werden.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung sind die beiden Reaktorstufen übereinander und der beide miteinander verbindende Katalysator dagegen vertikal angeordnet, wobei die Abgase durch die Reaktorstufen nacheinander horizontal und durch den Katalysator hori zontal und vertikal hindurchgeführt sind.

Diese Ausbildung der beiden übereinander angeordneten Reaktorstufen gewährleistet, daß der Katalysator in verhältnismäßig einfacher Weise durch beide Reaktorstufen hindurchgeführt bzw. in diese eingebracht werden kann. Vorteilhaft kann der Reaktor auch mehr als zwei Reaktor stufen aufweisen, je nach Erfordernis.

Erfindungsgemäß ist der Katalysator in mehrere Katalysatorelemente geteilt.

Hierdurch wird die Reaktionsfläche des Katalysators für die zu reini genden Abgase erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfinderischen Vorrichtung ergeben sich aus dem Merkmal der Unteransprüche 14 bis 19.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vor richtung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrich tung mit zwei Reaktorstufen,

Fig. 2a einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 2b einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit drei bzw. vier Reaktorstufen,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2a,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 2a,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Kata lysators,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines anderen Katalysators,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 6 und

Fig. 9 ein Detail aus Fig. 8.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des Verfahrens zur Beseitigung von festen und gasförmigen Schadstoffen, insbesondere von Staub, NO_x, SO₂, SO₃, Fluorionen, Chlorionen und/oder Schwermetallen aus von Feuerungs- oder Verbrennungsanlagen herrührenden Abgasströmen durch selektive Trockensorption unter Verwendung eines Katalysators sowie mittels eines in den Abgasstrom eingeführten Additivs geeignet ist.

Diese Vorrichtung besteht aus einem Reaktor 1, welcher im wesent lichen ein Gehäuse 2 aufweist, welches, wie in Fig. 1 und 2a dar gestellt, mindestens zwei unmittelbar benachbart zueinander ange ordnete Reaktorstufen 3 bzw. 4 aufweist, wobei die erste Reaktor stufe 3 eine strömungsgeometrisch optimierte Eintrittseinrichtung 5 für das zu reinigende Abgas in den Reaktor 1 und die Reaktor stufe 4 eine Austrittseinrichtung 6 für das abgereinigte Gas aus dem Reaktor 1 aufweist.

Wie in Fig. 2b dargestellt, kann auch eine dritte Reaktorstufe 7 und gegebenenfalls auch noch weitere Reakturstufen 7 _n vorgesehen sein.

Wesentlich ist, daß die Reaktorstufen 3, 4, 7, 7 _n durch mindestens eine Wandung 8 bzw. 8 _n voneinander getrennt sind, welche jedoch Durchlässe 9 bis 9 _n aufweisen, die mit weiteren Durchlässen 10 bis 10 _n in der Decke 11 der zweiten Reaktorstufe 4 und mit Durchlässen 12 bis 12 _n im Boden 13 der ersten Reaktorstufe 3 korrespondieren bzw., wie in den Fig. darge stellt, zueinander konzentrisch angeordnet sind.

Durch diese Durchlässe 9, 10, 12 bzw. 9 _n, 10 _n bzw. 12 _n ist ein Kata lysator hindurchgeführt, welcher aus mehreren Katalysatorelementen 14 bis 14 _n be stehen kann, die hohlzylindrisch ausgebildet sind, also einen freien zentrischen Raum 15 und eine kreisringförmige Feststoffschicht 16 auf weisen.

Oberhalb der Decke 11 der zweiten Reaktorstufe 4 ist eine Zuführein richtung 17 für die Katalysatoren 14, 14 _n und unterhalb des Bodens 13 der ersten Reaktorstufe 3 ist eine Ausbringeinrichtung 18 für die Kata lysatoren 14, 14 _n vorgesehen, wobei es möglich ist, diese Katalysatoren 14 bis 14 _n bzw. deren Feststoffschichten 16 bis 16 _n kontinuierlich von der Zuführeinrichtung 17 her zur Ausbringeinrichtung 18 durch die Re aktorstufen 3, 4 bzw. 7, 7 _n hindurchzuführen.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Zuführeinrichtung 17 für die Katalysatoren 14, 14 _n dargestellt, welcher auch die Anordnung derselben zu entnehmen ist.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die in der ersten Reaktorstufe 3 an geordneten und hohlzylindrisch ausgebildeten Katalysatoren 14, 14 _n.

In Fig. 5 ist einer dieser Katalysatoren 14, 14 _n schematisiert dargestellt, und zwar wie er die beiden Reaktorstufen 3 und 4 in der Wandung 8 durch setzt. Schematisiert ist weiterhin in dieser Abbildung eine Zuführein richtung 19 für das beizugebende Additiv gezeigt, welche konzentrisch innerhalb des Katalysators angeordnet ist und mit der Austrittsöff nung 20 benachbart zum Boden 13 der ersten Reaktorstufe 3 angeordnet ist.

In Fig. 1 sind Zuführeinrichtung 19′ und Austrittsöffnung 20′ für das Additiv unmittelbar benachbart zur Eintrittsöffnung 5 für die zu rei nigenden Abgase vor Eintritt in die erste Reaktorstufe 3 angeordnet.

Als Additiv kann z. B. Ammoniak/Luft-Mischgas oder Hirschhornsalz in fester oder flüssiger Form verwendet werden.

Die Katalysatoren 14 bis 14 _n können als feste und selbsttragende Kataly satorelemente ausgebildet sein, welche in die entsprechenden Öffnungen 9, 10 bzw. 12 der Wandung 8, der Decke 11 und des Bodens 13 eingesetzt werden.

In besonderer Ausbildung können die Feststoffschichten der Katalysatoren aus körnigen und/oder staubförmigen Teilchen bestehen, wobei die so ge bildeten hohlzylindrischen Feststoffschichten durch textile Filtermedien gehalten und geformt werden, wobei das Filtermedium in der ersten Reaktor stufe 3 ein Gewebe mit hoher Staubdurchlässigkeit und in den nachfolgen den Reaktorstufen 4, 7, 7 _n ein Gewebe mit geringer Staubdurchlässigkeit ist.

Bei Verwendung solcher Katalysatoren sind die einzelnen Katalysator elemente baulich besonders ausgestaltet, wie insbesondere den Fig. 6 bis 9 zu entnehmen ist.

In Fig. 9 ist die besondere Befestigung der den Katalysatorelementen 14, 14 _n Form gebenden textilen Filterbauteile über sogenannte Schnapp ringe 21 dargestellt, welche in den Bereichen der Decke 11, der Wan dung 8 und des Bodens 13 angeordnet bzw. vorgesehen sind. Die Kata lysatorelemente werden von zylindrisch gebildeten und durch Abstand halter 22 voneinander bzw. zueinander gehaltenen textilen Wandungs materialien 23 gebildet, wobei der in dem von diesen beiden hohlzylindri schen Textilwandungen gebildete ringförmige Hohlraum 24 durch staub förmiges und/oder körniges Katalysatormaterial von der Zuführein richtung 17 her aufgefüllt bzw. gespeist wird.

Die Katalysatorelemente können nun kontinuierlich von der Zuführein richtung 17 her nachgefüllt werden, d. h., das aufgegebene Katalysator material durchwandert mit gleichbleibender Geschwindigkeit die einzel nen Katalysatorelemente 14, 14 _n von oben nach unten und wird dann in der Ausbringeinrichtung 18 aufgefangen.

Als Katalysatormaterial kann z. B. Koks auf Steinkohlebasis oder Aktivkoks bzw. -kohle zur Anwendung kommen.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Reaktors 1 verläuft nun wie nachfolgend dargelegt:
Das von Schadstoffen zu reinigende Abgas tritt durch die Eintritts einrichtung 5, welche eine gleichmäßige Anströmung aller eingesetzten Katalysatorelemente 14, 14 _n gewährleistet, in die erste Reaktorstufe 3 des Gehäuses 2 ein. In dieser ersten Reaktorstufe 3 tritt das Abgas aufgrund des zwischen der Eintrittseinrichtung 5 und der Austritts einrichtung 6 herrschenden Differenzdruckes zu jeweils gleichen Teilen in den in dieser Reaktorstufe 3 befindlichen Teil der eingesetzten Katalysatorelemente 14, 14 _n horizontal ein. Durch die röhrenförmige Ausbildung der Katalysatorelemente 14, 14 _n wird das Abgas in deren Zentrum nach oben um- und weitergeleitet und durchströmt anschließend den in der zweiten oder weiteren Reaktorstufen 4, 7 bzw. 7 _n befindlichen Teil der Katalysatorelemente 14, 14 _n und verläßt dann diesen von innen nach außen in die zweite Reaktorstufe 4. Mit Hilfe des nachgeschalteten und in den Figuren nicht dargestellten Ventilators wird das Abgas durch die Austrittseinrichtung 6 wieder aus der Vorrichtung herausgeführt.

Das Abgas tritt in die Vorrichtung mit einer Temperatur von über 80°C ein und wird in der Vorrichtung durch die entstehenden chemischen Reaktionen nicht weiter abgekühlt.

Bei vorstehend beschriebener Verfahrensweise werden in der ersten Reak torstufe 3 ca. 70% des SO₂-Anteiles durch Reaktion mit dem Kohlenstoff nahezu vollständig reduziert. Durch Beigabe des Additivs (z. B. NH₃) werden in dieser Reaktorstufe 3 auch ca. 60% des Stickstoffmonoxid anteiles (NO) durch den Katalysator katalytisch umgewandelt.

Dieser Umwandlungsprozeß kann jedoch erst stattfinden, wenn der Kata lysator eine entsprechende Additivsättigung erfahren hat. Hierzu kann ein Additiv in flüssiger Form, das sich am Katalysator direkt anlagert, oder ein Additiv in fester Form, das sich zuerst an der Oberfläche der Katalysatorelemente anlagert und unter der Temperatureinwirkung des Abgases umgewandelt wird und sich danach im Katalysator einlagert, verwendet werden. Damit das eingesetzte Additiv nicht nur zur Sätti gung des eingesetzten Katalysators, sondern auch zur NO-Reduktion verwendet wird, entsteht in der ersten Reaktorstufe 3 ein verfahrens technisch bedingter Additivüberschuß, der bei Einstufen-Reaktoren als Schlupf emittiert wird.

Durch die Nachschaltung der zweiten Reaktorstufe 4, in welchem frisch aufgegebenes und damit noch nicht gesättigtes Katalysatormaterial vor handen ist, wird das überschüssige aufgegebene Additiv in den sich in dieser zweiten Reaktorstufe 4 befindlichen Teilen der Katalysatorenele mente 14, 14 _n absorbiert, so daß eine Additivemission nahezu vollstän dig vermieden wird.

Durch die Konstruktion der Vorrichtung ist gewährleistet, daß das Kata lysatormaterial aus der zweiten Reaktorstufe 4 kontinuierlich in die erste Reaktorstufe 3 gelangt und somit durch den in der ersten Reaktor stufe 3 auftretenden Additivschlupf bereits eine Vorbelegung mit Additiv erfahren hat. Durch diese Maßnahme kann der Additivverbrauch erheblich reduziert werden und nähert sich dem stöchiometrischen Wert von 1. Durch die Vorsättigung des Katalysatormaterials in der zweiten Reaktor stufe 4 mit Additiv als Schlupf aus der ersten Reaktorstufe 3 werden in dieser zweiten Reaktionsstufe in der zweiten Reaktorstufe 4 ver bleibende NO₂ und NO-Anteile zusätzlich reduziert, so daß ein NO_x- Abscheidegrad < 80% erreicht wird. Ebenso wird in dem in der zweiten Reaktorstufe 4 befindlichen Teil des Katalysators noch verbleibendes SO₂ absorbiert, so daß für SO₂ ein Entschwefelungsgrad < 95% erreicht wird.

Das frisch aufgegebene Katalysatormaterial durchwandert dabei die Vorrichtung in Abhängigkeit von der Schadstoffbeladung des zu reini genden Abgases, so daß zu keinem Zeitpunkt eine Übersättigung des Katalysators mit Additiv bzw. eine Überschreitung des Grenzwertes für Schadstoffkonzentrationen im Reingas erreicht werden.

Sollte die Vorrichtung nur zur NO_x-Abscheidung eingesetzt werden, so kann, falls es verfahrenstechnisch sinnvoll ist, das Additiv dem Abgas auch unmittelbar nach dessen Durchtritt durch den in der ersten Reak torstufe 3 befindlichen Teil des Katalysators in den in seinem Hohl raum aufsteigenden Abgasstrom eingegeben werden. Die Additivzugabe wird in diesem Fall konstruktiv so gestaltet, daß eine homogene, feine Verteilung des Additivs in den Abgasstrom erfolgt.

Der nach Durchlaufen der einzelnen Reaktor- bzw. Reaktionsstufen aus der Vorrichtung ausgetragene Katalysator wird in einer in den Figuren nicht dargestellten Feuerungsanlage entsorgt oder in einer Desorptions anlage wieder aufbereitet. Für diese Desorption wird bei größeren Gas strömen sinnvollerweise ein als Röhrendesorber ausgebildetes Aggregat eingesetzt. Hierbei wird in einer Heizstufe der Katalysator indirekt auf über 400°C aufgeheizt und danach in einer Desorptionszone über 3-4 Stunden desorbiert. Hierbei wird SO₂-Reichgas ausgetrieben. In einer nachfolgenden Kühlzone wird der regenerierte Katalysator auf die vorgesehene Einsetztemperatur der Vorrichtung abgekühlt und der Kata lysator-Zuführvorrichtung wieder zugeführt.

Bei Ausführung der Katalysatorelemente in fester, selbsttragender Form erfolgt durch die starre Ausführung keine kontinuierliche Regeneration durch nachströmendes Katalysator material. Zur Regeneration müssen die Katalysatorelemente bzw. -blöcke ausgetauscht werden. Durch diese Gegebenheit eignet sich diese Ausführung vorrangig für den Einsatz zur reinen NO_x-Abschei dung.

Die in Fig. 2b gezeigte Vorrichtung mit vier Reaktorstufen 3, 4, 7 und 7 _n ist vom Grundsatz her gleich aufgebaut und erfüllt den glei chen Anspruch wie die Einheit mit zwei Reaktorstufen 3 und 4. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß diese Vorrichtung vorwie gend zur Abscheidung von Abgasen mit sehr hohen NO_x-Anteilen einge setzt wird und somit nur eine Stufe zur SO₂-Abscheidung, aber drei Stufen zur Stickoxidminderung vorgesehen sind.

Die mit 3 bezeichnete Reaktorstufe wird zur SO₂-Restabschei dung sowie zur Abscheidung fester Schadstoffe eingesetzt.

Die mit 7 bezeichnete Reaktorstufe wird zur NO_x-Abscheidung mit hohem Additivüberschuß und damit mit hohem Schlupf eingesetzt.

Die mit 7 _n bezeichnete Reaktorstufe wird zur NO_x-Restabscheidung mit geringem Additivüberschuß und damit mit geringem Schlupf einge setzt.

Die mit 4 bezeichnete Reaktorstufe wird zur Schlupfabsorption eingesetzt. Durch den Einsatz dieser Reaktorstufe wurde es möglich, den Schlupf vollständig zu eliminieren.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich mit einem sehr geringen Auf wand für die Regeltechnik betreiben, da die Minimierung des Schlupfes nicht von der Regeltechnik, sondern von der Ausführung der Vorrich tung bestimmt wird. Ebenso kann die Additivaufgabe ohne großen Auf wand für die Regeltechnik durchgeführt werden.

Das vorbeschriebene Katalytische-Trocken-Adsorptionsverfahren ermög licht nachfolgend vereinfacht dargestellte Reaktionen bei einer Tem peratur über 80°C:
Bei der Entschwefelung wird das im Gas vorhandene SO₂ am eingesetz ten Katalysator adsorptiv gebunden und in Verbindung mit dem Sauer stoff und der Gasfeuchte zu Schwefelsäure umgesetzt.

Bei einem erwarteten Entschwefelungssgrad von über 95% wird eine SO₂-Beladung von größer 10 Gew.% erreicht. Sollte es in Abhängig keit von der Anlagengröße wirtschaftlich sein, so kann in einer ge sonderten Desorptionsstufe diese SO₂-Beladung als Reichgas wieder ausgetrieben werden.

Das entstehende NO_x besteht im wesentlichen aus Stickstoffmonoxid (NO) aber auch zu einem geringeren Anteil aus Stickstoffdioxid (NO₂).

Das Stickstoffoxid wird durch Reaktion mit dem Katalysator in CO₂-Gas und Stickstoff umgesetzt.

Das Stickstoffmonoxid wird unter Zugabe eines Additivs (z.B. Ammoniak) zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Hierbei wirkt der eingesetzte Katalysator als katalytischer Beschleuniger.

Der aus mindestens zwei Stufen bestehende Reaktor gewährleis tet, daß die für vorstehende Reaktionen erforderlichen Verweil zeiten der Abgase in der Feststoffschicht von 2-10 sec. auf Grund der gewählten Geschwindigkeit von 0,05 bis 1,0 m/s voll ausreichen.

Die vorstehend beschriebene, kompakt ausgeführte Vorrichtung ist vorzugsweise für Gasströme von maximal 100 000 m³/h ausgelegt. Hier bei wird ein Druckverlust von maximal 25 mbar zu verzeichnen sein. Der Energieverbrauch liegt je nach Ausführung der Vorrichtung zwischen 1 bis 3 kW/1000 m³/h.

Zur Bewältigung von größeren Abgasströmen ist es zweckmäßig, mehrere der beschriebenen Vorrichtungen parallel zu schalten.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von festen und gasförmigen Schadstoffen, insbesondere von Staub, NO_x, sowie SO₂, SO₃, Fluorionen, Chlor ionen und/oder Schwermetallen aus von Feuerungs- oder Verbrennungs anlagen herrührenden Abgasströmen durch selektive Trockensorp tion unter Verwendung eines Katalysators, sowie mittels eines in den Abgasstrom eingeführten Additivs, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beseitigung der Schadstoffe in mindestens zwei nacheinander geschalteten und nach außen vollständig abge schlossenen Reaktionsstufen durchgeführt wird, wobei die Abgase zunächst in die erste Reaktionsstufe einströmen, dort in den bei de Reaktionsstufen miteinander verbindenden Katalysator einströ men, auf dem Weg zur zweiten Reaktionsstufe durch diesen Kata lysator hindurchströmen und in der zweiten Reaktionsstufe aus diesem Katalysator wieder heraustreten und anschließend aus der zweiten Reaktionsstufe herausströmen, wobei das Additiv entweder den Abgasen vor deren Eintritt in die erste Reaktionsstufe oder innerhalb der ersten Reaktionsstufe bzw. innerhalb des dort an geordneten Teiles des Katalysators beigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beseitigung der festen Schadstoffe aus den Abgasen, wie Flugstaub oder Asche, in der Feststoffschicht des Katalysators und die Beseitigung der gasförmigen Schadstoffe aus den Abgasen während ihres Durchströmens des Katalysators durch die katalyti sche Reaktion seiner Feststoffschicht erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase mit einer mittleren Geschwindigkeit von 0,05 bis 1,0 m/s durch die Feststoffschicht strömen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Abgase in der Feststoffschicht 2 bis 20 s beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feststoffschicht Koks auf Steinkohlebasis oder Aktivkoks bzw. Aktivkohle eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv ein fester oder ein flüssiger Stoff eingesetzt wird, beispielsweise Ammoniak/Luft-Mischgas oder Hirschhornsalz.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz des Kokses und des Additivs die Abschei dung von SO_x und NO_x simultan erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ausschließlich zur Abscheidung von NO_x angewendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einer trocken, quasi trocken oder naß arbeitenden Rauchgasentschwefelungsanlage nachgeschaltet werden kann.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorstehenden Ansprüchen 1 bis 9 mit einem Reaktor, einem darin angeordneten Katalysator, einer strömungsgeometrisch optimierten Eintrittsein richtung für das zu reinigende Abgas in den Reaktor und einer Austritts einrichtung für das abgereinigte Abgas aus dem Reaktor, mit einer Zuführeinrichtung für den Katalysator in den Reaktor und einer Ausbringeinrichtung für den Katalysator sowie den daran haftenden Abscheide-Produkten aus dem Reaktor, sowie einer Zu führeinrichtung für das Additiv in den Reaktor, dadurch ge kennzeichnet, daß der Reaktor (1) im wesentlichen aus einem Gehäuse (2) besteht, welches mindestens zwei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete und Reaktorstufen (3 bzw. 4) genannte Abschnitte aufweist, von denen die erste Reaktorstufe (3) die Eintritts-Einrichtung (5) und die zweite Reaktorstufe (4) die Austritts-Einrichtung (6) für das Abgas aufweisen und wobei in beiden Reaktorstufen (3 bzw. 4) ein Katalysator (14) angeordnet ist, welcher beide Reaktorstufen (3 bzw. 4) miteinander ver bindet und einen Übertritt für das Abgas von der ersten Reak torstufe (3) zur zweiten Reaktorstufe (4) bildet und wobei die Zuführeinrichtung (17) für den Katalysator in der zweiten Reaktorstufe (4) und die Ausbringeinrichtung (18) für den Kata lysator in der ersten Reaktorstufe (3) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Reaktorstufen (3 bzw. 4) übereinander und der beide miteinander verbindende Katalysator (14) dagegen vertikal angeordnet ist und die Abgase durch die Reaktor stufen (3 bzw. 4) nacheinander horizontal und den Katalysator (14) horizontal und vertikal hindurchgeführt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Reaktor (1) aus mehr als zwei Reaktorstufen besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Katalysator (14) in mehrere Katalysatorelemente (14 bzw. 14 _n) aufgeteilt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die Katalysatorelemente 14, 14 _n eine feste und selbsttragende Form aufweisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die Katalysatorelemente (14, 14 _n) eine staubförmige oder körnige Form aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß die Form der Katalysatorelemente (14 bzw. 14 _n) durch textile Filtermedien (23) gebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß das textile Filtermedium (23) in der ersten Reaktor stufe (3) ein Gewebe mit hoher Staubdurchlässigkeit und in den nachfolgenden Reaktorstufen (7, 7 _n bzw. 4) ein Gewebe mit gerin gerer Staubdurchlässigkeit ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführeinrichtung (19′) für das Additiv in der Abgas-Eintritteinrichtung (5) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführeinrichtung (19) für das Additiv im hohl zylindrischen Innenraum der Katalysatorelemente (14, 14 _n) ange ordnet ist.