DE3914494C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Beseitigung von festen und
gasförmigen Schadstoffen, insbesondere von Staub, NOx, SO2, SO3, Fluorionen, Chlorionen
und/oder Schwermetallen aus von Feuerungs- oder Verbrennungsanlagen herrührenden und
mit solchen Schadstoffen belasteten Abgasströmen durch selektive Trockensorption unter Ver
wendung eines Katalysators, sowie mittels eines in den Abgasstrom eingeführten Additivs.
Solche bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen werden entweder zur Schwefeloxid- oder aber
zur Stickoxidminderung eingesetzt, wobei auch eine Hintereinanderschaltung möglich ist.
Vorwiegend zur Schwefeloxidmischung 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 Stickoxidmischung eingesetzte Verfahren sind
- - Naßverfahren
- - Aktivkoksverfahren der Bergbauforschung.
Die Schadgasbeseitigung nach den 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 appa
rative Aufwand jedoch noch erheblich ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-OS 37 12 650 be
kannt. Die dort beschriebene und einen Absorber betreffende Vorrichtung kennzeichnet sich im
wesentlichen durch ein zylindrisches Gehäuse, in welchem zwei koaxiale, beabstandete Gitter
bleche angeordnet sind, zwischen welchen das Adsorptionsmittel von einer speziellen Zufüh
rungsvorrichtung eingeführt, gelagert ist. Innerhalb des inneren zylindrischen Gitterblechs be
steht ein innerer zylindrischer Abgasraum, zwischen dem äußeren zylindrischen Gitterblech und
dem Gehäuse besteht ein äußerer zylindrischerReingasraum, zur Aufnahme des gereinigten
Abgases.
Diese bekannte Vorrichtung gewährleistet aber lediglich eine verhältnismäßig schlechte Aus
nutzung des Adsorptionsmittels, da die Abgase nur einmal durch dieses hindurchtreten.
Die Schadgasbeseitigung nach den Verfahren mit selektiver katalytischer Reaktion mit hoher
Temperatur, ohne vorherige Staubabscheidung, weist z. Zt. noch erhebliche wirtschaftliche und
technische Probleme auf.
Die Schadgasbeseitigung nach den Verfahren mit selektiver katalytischer Reaktion mit Staub
abscheidung bei niedriger Temperatur erfordert eine Wiederaufheizung der Gase auf die er
forderliche Katalysatorreaktionstemperatur von 300 bis 400°C und bedingt damit hohe Be
triebskosten.
Die Schadgasbeseitigung durch feuerungstechnische Modifikationen oder nichtkatalytische Re
aktionen ist zur Erreichung der vorgeschriebenen Emissionswerte nicht ausreichend und erfor
dert weitere Sekundärmaßnahmen.
Die Schadgasbeseitigung nach dem Aktivkoksverfahren der Bergbauforschung erfordert zwar
keine Wiederaufheizung der Gase, aber einen vergleichsweise hohen Aufwand für die Be
handlung des Aktivkoks, da durch den offenen Reaktor nur ein Koks in zylindrischer Form, grö
ßer 4 mm Durchmesser, eingesetzt werden kann. Der entstehende Koksabrieb behindert dabei
die Wirksamkeit des Verfahrens und erhöht gleichzeitig den Reingasstaubgehalt.
Alle vorstehend aufgeführten bekannten Verfahren zeigen erhebliche 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 Be
seitigung von Schadstoffen aus Abgasströmen von Feuerungs- oder Verbrennungsanlagen zu
schaffen, welche die vorstehend aufgezählten verfahrens- und vorrichtungstechnischen Merk
male nicht aufweisen, mindestens jedoch nach Möglichkeit weitgehend ausschalten bzw. ab
mindern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die
Abgase durch mindestens zwei einander nachgeschaltete und nach außen vollständig abge
schlossene und miteinander durch den Katalysator verbundene Reaktionsstufen geführt wer
den, wobei die Abgase zunächst in die erste Reaktionsstufe hineinströmen, von dort in den sich
in der ersten Reaktionsstufe befindlichen Teil des Katalysators hineintreten, auf dem Weg zur
zweiten Reaktionsstufe durch diesen Katalysator hindurchgeleitet werden und aus seinem sich
in der zweiten Reaktionsstufe befindlichen Teil heraustreten und in diese Reaktionsstufe hin
einströmen und anschließend aus der zweiten Reaktionsstufe herausgeführt werden, wobei die
Abgase mit einer mittleren Geschwindigkeit von 0,05 bis 1,0 m/s durch die Feststoffschicht
strömen und deren Verweilzeit in der Feststoffschicht 2 bis 20 s beträgt, und das Additiv den
Abgasen entweder vor deren Eintritt in die erste Reaktionsstufe oder innerhalb der ersten Re
aktionsstufe innerhalb des dort angeordneten Teiles des Katalysators beigegeben wird.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet insbesondere durch seine Geschlossenheit
und die alleinige interne Zirkulation, daß keine zusätzlichen Emissionen, wie beispielsweise
Ammoniak, entstehen. Die Beseitigung der festen Schadstoffe aus den Abgasen wie Flugstaub
oder Asche erfolgt in der Feststoffschicht des Katalysators und die Beseitigung der
gasförmigen Schadstoffe aus den Abgasen während ihres Durchströmens des Katalysators
durch den katalytischen Reaktion seiner Feststoffschicht. Hierdurch wird gewährleistet, daß alle
festen Schadstoffe durch Agglomeration an den Katalysator, sowie das im Gas vorhandene
SOx adsorptiv am Katalysator gebunden werden und in der zweiten Reaktionsstufe das im Gas
vorhandene NOx unter Beigabe eines Additivs durch den katalytische Reaktion des
Katalysators umgesetzt wird.
Die der Erfindung weiterhin gestellte Aufgabe, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens eine Vorrichtung mit einem Reaktor, einem darin angeordneten Katalysator, einer strö
mungsgeometrisch optimierten Eintrittseinrichtung für das zu reinigende Abgas in den Reaktor
und einer Austrittseinrichtung aus dem Reaktor, mit einer Zuführeinrichtung für den Katalysator
in den Reaktor und einer Ausbringeinrichtung für den Katalysator sowie den daran haftenden
Abscheideprodukten aus dem Reaktor, sowie einer Zuführeinrichtung für das Additiv in den
Reaktor zu schaffen, wird dadurch gelöst, daß der Reaktor aus einem Gehäuse besteht, wel
ches mindestens zwei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete und Reaktorstufen ge
nannte Abschnitte aufweist, von denen die erste Reaktorstufe die Eintritts-Öffnung und die
zweite Reaktorstufe die Austritts-Öffnung für das Abgas aufweisen und wobei der Katalysator
eine hohlzylindrische Form aufweist und mit je einem Teil seiner Länge in jeweils eine der bei
den Reaktorstufen einsteht und diese miteinander verbindet und mit seinem zylindrischen Hohl
raum 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 Aus
bringeinrichtung 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 erfindungsgemäßen Verfahren nacheinander
zunächst agglomerieren und adsorbieren und anschließend katalytisch abgereinigt werden,
insbesondere aber ein geschlossenes System mit inneren Zirkulationen, welches keine zu
sätzlichen Emissionen an die Umwelt abgibt.
In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung sind die beiden Reaktorstufen übereinander
und der in diesen angeordnete und sie miteinander verbindende Katalysator vertikal angeord
net.
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 Reaktorstufen aufweisen, je nach Erfordernis.
Erfindungsgemäß ist der Katalysator in mehrere Katalysatorelemente geteilt.
Hierdurch wird die Reaktionsfläche des Katalysators für die zu reinigenden Abgase erhöht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen der
Unteransprüche 6 bis 11.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 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, NOx, 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 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 NOx-
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 NOx-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 NOx-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 NOx-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 NOx-Abscheidung
mit hohem Additivüberschuß und damit mit hohem Schlupf eingesetzt.
Die mit 7 n bezeichnete Reaktorstufe wird zur NOx-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 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 NOx 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 (11)
1. Verfahren zur Beseitigung von festen und gasförmigen Schad
stoffen, insbesondere von Staub, NOx, sowie SO2, SO3, Fluorionen,
Chlorionen und/oder Schwermetallen aus von Feuerungs- oder Ver
brennungsanlagen herrührenden Abgasströmen durch selektive
Trockensorption unter Verwendung eines Katalysators, sowie mit
tels eines in den Abgasstrom eingeführten Additivs, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abgase durch mindestens
zwei einander nachgeschalteten und nach außen vollständig abge
schlossene und miteinander durch den Katalysator verbundene Re
aktionsstufen geführt werden, wobei die Abgase zunächst in die
erste Reaktionsstufe hineinströmen, von dort in den sich in der
ersten Reaktionsstufe befindlichen Teil des Katalysators hinein
treten, auf dem Weg zur zweiten Reaktionsstufe durch diesen Kata
lysator hindurchgeleitet werden und aus seinem sich in der zweiten
Reaktionsstufe befindenden Teil heraustreten und in diese Reaktions
stufe hineinströmen und anschließend aus der zweiten Reaktions
stufe herausgeführt werden, wobei die Abgase mit einer mittleren
Geschwindigkeit von 0,05 bis 1,0 m/s durch die Feststoffschicht
strömen und deren Verweilzeit in der Feststoffschicht 2 bis 20 s
beträgt, und das Additiv den Abgasen entweder vor deren Eintritt
in die erste Reaktionsstufe oder innerhalb der ersten Reaktions
stufe innerhalb des dort angeordneten Teiles des Katalysators
beigegeben wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit
einem Reaktor, einem darin angeordneten Katalysator, einer strö
mungsgeometrisch optimierten Eintrittseinrichtung für das zu rei
nigende Abgas in den Reaktor und einer Austrittseinrichtung für
das abgereinigte Abgas aus dem Reaktor, mit einer Zuführeinrich
tung für den Katalysator in den Reaktor und einer Ausbringein
richtung für den Katalysator sowie den daran haftenden Abschei
de-Produkten aus dem Reaktor, sowie einer Zuführeinrichtung für
das Additiv in den Reaktor, dadurch gekennzeich
net, daß der Reaktor (1) aus einem Gehäuse (2) besteht, wel
ches mindestens zwei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete
und Reaktorstufen (3, 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 der Katalysator (14) eine hohlzylindrische
Form aufweist und mit je einem Teil seiner Länge in jeweils eine
der beiden Reaktorstufen (3, 4) einsteht und diese miteinan
der verbindet und mit seinem zylindrischen Hohlraum einen Über
tritt für das Abgas von der ersten Reaktorstufe (3)
zur zweiten Reaktorstufe (4) bildet und wobei die Zuführein
richtung (17) für den Katalysator in der zweiten Reaktorstufe
(4) und die Ausbringeinrichtung (18) für den Katalysator in der
ersten Reaktorstufe (3) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Reaktorstufen (3, 4) übereinander
und der in diesen angeordnete und sie miteinander verbindende Kata
lysator (14) vertikal angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Reaktor (1) aus mehr als zwei Reaktorstufen
besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Katalysator (14) in mehrere Katalysa
torelemente (14, 14 n) aufgeteilt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Katalysatorelemente (14, 14 n) eine
feste und selbsttragende Form aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Feststoffschichten der Katalysatoren (14) eine
staubförmige oder körnige Form aufweisen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Form der Katalysatorelemente (14,
14 n) durch textile Filtermedien (23) gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß das textile Filtermedium (23) im Be
reich der ersten Reaktorstufe (3) ein Gewebe mit hoher Staub
durchlässigkeit und in den Bereichen der nachfolgenden Reaktor
stufen (7, 7 n, 4) jeweils ein Gewebe mit geringerer Staub
durchlässigkeit ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Zuführeinrichtung (19′) für das Addi
tiv in der Abgas-Eintritteinrichtung (5) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Zuführeinrichtung (19) für das Additiv
im hohlzylindrischen Innenraum der Katalysatorelemente (14, 14 n)
angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893914494 DE3914494A1 (de) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von festen und gasfoermigen schadstoffen aus von feuerungs- oder verbrennungsanlagen herruehrenden abgasstroemen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893914494 DE3914494A1 (de) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von festen und gasfoermigen schadstoffen aus von feuerungs- oder verbrennungsanlagen herruehrenden abgasstroemen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3914494A1 DE3914494A1 (de) | 1990-11-08 |
DE3914494C2 true DE3914494C2 (de) | 1992-06-11 |
Family
ID=6379936
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893914494 Granted DE3914494A1 (de) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von festen und gasfoermigen schadstoffen aus von feuerungs- oder verbrennungsanlagen herruehrenden abgasstroemen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3914494A1 (de) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3603447A1 (de) * | 1986-02-05 | 1987-08-06 | Krantz H Gmbh & Co | Verfahren zur abscheidung von schadstoffen aus rauchgasen |
DE3712650A1 (de) * | 1987-04-14 | 1987-10-15 | Ohlmann Rudolf | Adsorber |
-
1989
- 1989-05-02 DE DE19893914494 patent/DE3914494A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3914494A1 (de) | 1990-11-08 |
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