DE4002554A1 - Exhaust emission cleaning - adsorb powder to gases to absorb pitch and tar for removal and disposal - Google Patents

Exhaust emission cleaning - adsorb powder to gases to absorb pitch and tar for removal and disposal

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Abstract

To remove damaging pitch or tar vapours from the exhaust emissions when burning green carbon anodes in aluminium mfg., a powdery sorb is added to the exhaust gas to absorb the pitch and tar. The powder, together with the absorbed pitch and tar is separated from the gases and passed to a furnace. The pitch and tar is burned at high temps. and separated from the powder. The pref. sorb to detach the pitch and tar in the exhaust gas is an aluminium oxide powder with a grain size of less than 150 microns. The pitch and tar are burned at temps. of 700-900 deg.C.. ADVANTAGE - The method gives a simple process to separate pitch and tar from exhaust emissions, and prevent damage to the environment.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Beseitigung von in Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffen, die beim Brennen von grünen Kohleanoden für die Aluminiumerzeugung mit in die Abgase gelangen.The invention relates to a method and a front direction for the removal of pitch or tar-like pollutants that burn when burning green Carbon anodes for aluminum production in the exhaust gases reach.

Den grünen Kohleanoden wird vor ihrer Abformung und Ver­ dichtung Pech oder Teer als Bindemittel zugesetzt. Im An­ schluß daran werden die vorgeformten und verdichteten Kohleanoden in einem Brennofen bei über 1 000°C zu ferti­ gen Anoden gebrannt und als solche für die Aluminiumerzeu­ gung eingesetzt. Während des Aufheizens der grünen Kohle­ anoden im Brennofen, wird jedoch ein Teil der pech- oder teerartigen Bindemittel verflüchtigt bzw. verdampft und gelangt als solches mit in die Abgase. Dies führt nicht nur zu gesundheitsschädlichen Belastungen des Bedienungs­ personals, sondern auch zur Umweltbelastung ganz allgemein.The green carbon anodes are before their impression and Ver Seal pitch or tar added as a binder. In the An finally the preformed and compacted Manufacture carbon anodes in a kiln at over 1,000 ° C burned against anodes and as such for aluminum production used. While heating the green coal anodes in the furnace, however, becomes part of the pitch or tar-like binders volatilized or evaporated and gets into the exhaust gases as such. This does not result only to harmful effects on the operator personnel, but also for environmental pollution in general.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfah­ ren zu schaffen, das in einfacher Weise die Beseitigung von in Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schad­ stoffen ermöglicht.The object of the invention is therefore a method to create the elimination in a simple manner of pitch or tar-like damage present in exhaust gases fabrics.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die schadstoffhal­ tigen Abgase mit einem pulverförmigen Sorbens versetzt und die Schadstoffe von diesem absorbiert werden, und daß das mit den pech- oder teerartigen Schadstoffen beladene Sor­ bens nach Trennung von den Gasen einer Brennkammer aufge­ geben und darin die pech- oder teerartigen Schadstoffe bei hohen Temperaturen verbrannt und anschließend vom Sorbens getrennt werden. Mit Hilfe des pulverförmigen Sorbens ge­ lingt es, die pech- oder teerartigen Schadstoffe von den Abgasen zu trennen und anschließend durch Verbrennen die­ ser Schadstoffe in CO2 und H2O, in neutrale, die Um­ welt nicht belastende Stoffe bzw. Abgase überzuführen. Das von den neutralen Abgasen abgetrennte Sorbens kann dann wiederum sehr vorteilhaft zur Beseitigung der in den Abga­ sen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffe einge­ setzt werden.This object is achieved in that the pollutant-containing exhaust gases are mixed with a powdered sorbent and the pollutants are absorbed by it, and that the loaded with the pitch- or tar-like pollutants Sor bens after separation from the gases of a combustion chamber and give up the bad luck - or tar-like pollutants are burned at high temperatures and then separated from the sorbent. With the help of the powdered sorbent, it is possible to separate the pitch- or tar-like pollutants from the exhaust gases and then by burning these pollutants in CO 2 and H 2 O, into neutral, non-polluting substances or exhaust gases. The sorbent separated from the neutral exhaust gases can in turn be used very advantageously to remove the pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases.

Wie die Praxis gezeigt hat, ist es besonders zweckmäßig, als Sorbens zur Beseitigung der pech- oder teerartigen Schadstoffe aus dem Abgas ein Aluminiumoxidpulver (Al2O3) mit einer Körnung unter 150 µm zu verwenden. So hat sich einerseits Aluminiumoxidpulver als besonders aktives Sorbens zur Beseitigung der in Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffe herausgestellt und an­ dererseits fällt Aluminiumoxidpulver ohnehin bei der Ton­ erdegewinnung bzw. Aluminiumerzeugung in größeren Mengen an, wodurch die Beschaffung von anderweitigem kostspieli­ gem Sorbens entfällt.As practice has shown, it is particularly expedient to use an aluminum oxide powder (Al 2 O 3 ) with a grain size of less than 150 μm as the sorbent for removing the pitch-like or tar-like pollutants from the exhaust gas. On the one hand, aluminum oxide powder has proven to be a particularly active sorbent for removing the pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases, and on the other hand aluminum oxide powder is produced in large quantities anyway when it comes to the extraction of clay or aluminum, which means that there is no need to procure any other expensive sorbent.

Weitere Einzelheiten Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.Further details Features and advantages of the invention result from the following explanation of an in the drawing schematically illustrated device for Implementation of the method according to the invention.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vorrichtung zur Be­ seitigung von in Abgasen vorhandenen pech- oder teerarti­ gen Schadstoffen gemäß der Erfindung aus einem Kohleano­ denbrennofen (1), dem abgasseitig eine Schadstoffabsorp­ tionskammer (2) nachgeschaltet ist. An diese Schadstoffab­ sorptionskammer (2) ist feststoffaustragsseitig eine Brennkammer (3) angeschlossen, die über eine Leitung (4) mit einem Zyklonabscheider (5) verbunden ist. Zwischen der Brennkammer (3) und dem Zyklonabscheider (5) ist in der Leitung (4) ein Wärmetauscher (6) angeordnet. Die Brenn­ kammer (3) ist sehr vorteilhaft als Zyklonofen ausgebil­ det und auf der linken Seite oben mit einem Brenner (7) versehen, der über eine Leitung (8) mit Brennstoff und über Leitung (9) mit Verbrennungsluft beschickt wird.As the drawing shows, the device for the removal of existing pitch or tar-like pollutants in the exhaust gases according to the invention from a Kohleano denbrennofen ( 1 ), the exhaust side a pollutant absorption chamber ( 2 ) is connected downstream. At this Schadstoffab sorption chamber ( 2 ) a combustion chamber ( 3 ) is connected on the solids discharge side, which is connected via a line ( 4 ) to a cyclone separator ( 5 ). A heat exchanger ( 6 ) is arranged in the line ( 4 ) between the combustion chamber ( 3 ) and the cyclone separator ( 5 ). The combustion chamber ( 3 ) is very advantageously ausgebil det as a cyclone and on the left side above with a burner ( 7 ), which is fed via a line ( 8 ) with fuel and via line ( 9 ) with combustion air.

Der Zyklonabscheider (5) ist abgasseitig über eine Abgas­ leitung (10) und Kühler (11) mit einem Filter (12) verbun­ den. Zwischen dem Kühler (11) und dem Filter (12) ist in der Abgasleitung (10) ein Gasverteilorgan (13) angeordnet, von dem eine in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Leitung (14) in die Abgasleitung (15) des Kohleanoden­ brennofens (1) führt. Feststoffaustragsseitig ist der Zyklonabscheider (5) mit einem Kühler (16) verbunden, von dem aus das Sorbens über eine Leitung (17) in einen Bunker (18) ausgetragen wird. An die Leitung (17) ist eine in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Zweigleitung (19) ange­ schlossen, die in die Leitung (20) führt, welche zentral von oben in die Schadstoffabsorptionskammer (2) mündet.The cyclone separator ( 5 ) is connected on the exhaust side via an exhaust line ( 10 ) and cooler ( 11 ) with a filter ( 12 ). Between the cooler ( 11 ) and the filter ( 12 ), a gas distribution element ( 13 ) is arranged in the exhaust line ( 10 ), from which a line ( 14 ) shown in dashed lines in the drawing into the exhaust line ( 15 ) of the coal anode furnace ( 1 ) leads. On the solids discharge side, the cyclone separator ( 5 ) is connected to a cooler ( 16 ), from which the sorbent is discharged via a line ( 17 ) into a bunker ( 18 ). To the line ( 17 ) is a dashed line in the drawing ( 19 ) is connected, which leads to the line ( 20 ) which opens centrally from above into the pollutant absorption chamber ( 2 ).

Im Betrieb der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die aus dem Kohleanodenbrenn­ ofen (1) mit pech- oder teerartigen Schadstoffen behafte­ ten Abgase über die Leitung (15) der Schadstoffabsorp­ tionskammer (2) zugeführt und darin mit einem pulverformi­ gen Sorbens, und zwar mit Aluminiumoxidpulver, das von oben her durch die Leitung (20) in feinverteilter Form in die Schadstoffabsorptionskammer (2) eingesprüht wird, ver­ setzt und von diesem die in den Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffe absorbiert bzw. auf diesen niedergeschlagen und dadurch von den übrigen Abgasen ge­ trennt. Die von den pech- oder teerartigen Schadstoffen befreiten Abgase werden aus der Schadstoffabsorptionskam­ mer (2) über eine Leitung (21) nach außen abgezogen und gegebenenfalls nach entsprechender Entfernung von Verun­ reinigungen wie Schwefeldioxid, Schwefeltrioxid und Staub etc. ins Freie abgelassen, während das mit den pech- oder teerartigen Schadstoffen beladene Sorbens aus der Schad­ stoffabsorptionskammer (2) nach unten hin ausgetragen und der Brennkammer (3) aufgegeben wird. In der Brennkammer (3), die sehr vorteilhaft als Zyklonofen ausgebildet ist, erfolgt sehr vorteilhaft eine vollständige Verbrennung der pech- oder teerartigen Schadstoffe bei Temperaturen zwi­ schen etwa 700 und 900°C zu CO2 und H2O. Da die pech- oder teerartigen Schadstoffe einen hohen Heizwert aufwei­ sen, verläuft die Verbrennung der Schadstoffe im Zyklon­ ofen nahezu autark, d. h. es brauchen dem Zyklonofen jeweils nur geringe Mengen an Brennstoff über die Leitung (8) von außen zugeführt werden. Die bei der Verbrennung in der Brennkammer (3) entstehenden Abgase werden zusammen mit dem Sorbens über die Leitung (4) - der gegebenenfalls Transportluft (Pfeil 22) von außen zugeführt werden kann - dem Wärmetauscher (6) zur Nutzung der Abwärme zugeführt, bevor sie in den Zyklonabscheider (5) eingebracht werden, wo eine Trennung des Sorbens von den Abgasen erfolgt. Die praktisch schadstoffreien Abgase werden aus dem Zyklonab­ scheider (5) nach oben hin über die Leitung (10) abgezogen und nach entsprechender Kühlung im Kühler (11) über den Staubabscheider (12) nach außen abgeführt. Ein Teil von diesen praktisch schadstoffreien Abgasen kann jedoch gege­ benenfalls über die Leitung (14) den Abgasen aus dem Koh­ leanodenverbrennofen (1) zugemischt und in die Schadstoff­ absorptionskammer (2) rezirkuliert werden. Das im Zyklon­ abscheider (5) von den Abgasen abgetrennte Aluminiumoxid­ pulver wird nach entsprechender Abkühlung im Kühler (16) über die Leitung (17) einem Bunker (18) aufgegeben und dort zwischengelagert. Ein Teil davon kann hierbei jedoch sehr vorteilhaft unmittelbar über die Zweigleitung (19) in die Schadstoffabsorptionskammer (2) rezirkuliert und wie­ derum als Sorbens zur Beseitigung der in den Abgasen vor­ handenen pech- oder teerartigen Schadstoffe eingesetzt werden.In the operation of the device according to the invention shown in the drawing, the flue gases which are contaminated with pitch or tar-like pollutants from the coal anode combustion furnace ( 1 ) are fed via the line ( 15 ) to the pollutant absorption chamber ( 2 ) and therein with a pulverulent sorbent, namely with aluminum oxide powder, which is sprayed from above through the line ( 20 ) in finely divided form into the pollutant absorption chamber ( 2 ), ver sets and by this the pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases are absorbed or deposited on them and thereby separated from the other exhaust gases. The exhaust gases freed from the pitch or tar-like pollutants are withdrawn from the pollutant absorption chamber ( 2 ) via a line ( 21 ) to the outside and, if appropriate after appropriate removal of impurities such as sulfur dioxide, sulfur trioxide and dust, etc., are discharged into the open air, while with the sorbent loaded with pitch or tar-like pollutants is discharged downward from the pollutant absorption chamber ( 2 ) and the combustion chamber ( 3 ) is given up. In the combustion chamber ( 3 ), which is very advantageously designed as a cyclone furnace, there is very advantageously a complete combustion of the pitch- or tar-like pollutants at temperatures between approximately 700 and 900 ° C. to CO 2 and H 2 O. Since the pitch or tar-like pollutants have a high calorific value, the combustion of the pollutants in the cyclone furnace is almost self-sufficient, ie only small amounts of fuel need to be supplied to the cyclone furnace via the line ( 8 ) from the outside. The exhaust gases generated during combustion in the combustion chamber ( 3 ) are fed together with the sorbent via the line ( 4 ) - which can optionally be supplied with transport air (arrow 22 ) from outside - to the heat exchanger ( 6 ) for use of the waste heat before it be introduced into the cyclone separator ( 5 ), where the sorbent is separated from the exhaust gases. The practically pollutant-free exhaust gases are withdrawn from the cyclone separator ( 5 ) upwards via the line ( 10 ) and, after appropriate cooling in the cooler ( 11 ), are discharged to the outside via the dust separator ( 12 ). However, some of these practically pollutant-free exhaust gases can optionally be mixed via line ( 14 ) with the exhaust gases from the Koh leanode combustion furnace ( 1 ) and recirculated into the pollutant absorption chamber ( 2 ). The aluminum oxide powder separated from the exhaust gases in the cyclone ( 5 ) is fed to a bunker ( 18 ) after cooling in the cooler ( 16 ) via line ( 17 ) and stored there temporarily. A part of this can, however, very advantageously be recirculated directly via the branch line ( 19 ) into the pollutant absorption chamber ( 2 ) and, in turn, be used as a sorbent for removing the pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases.

Das im Bunker (18) gesammelte Aluminiumoxidpulver wird wieder als Sorbens zur Beseitigung der in den Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffe verwen­ det, wodurch die Beschaffung neuer Absorbsionsstoffe ent­ fällt. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, mit geringem Arbeits- und Kostenaufwand die in den Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffe, die beim Brennen von grünen Kohleanoden für die Alumini­ umerzeugung mit in die Abgase gelangen, vollständig und sicher zu beseitigen. Falls Aluminiumoxidpulver als Sor­ bens zur Beseitigung der pech- oder teerartigen Schadstof­ fe nicht zur Verfügung steht, kann als Sorbens auch fein­ körniger Sand, insbesondere Gießereisand, nutzbringend wiederholt eingesetzt und so auch regeneriert werden.The aluminum oxide powder collected in the bunker ( 18 ) is used again as a sorbent for removing the pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases, as a result of which the procurement of new absorption substances is no longer necessary. By means of these measures according to the invention, the pitch or tar-like pollutants which are present in the exhaust gases and which come into the exhaust gases during the burning of green carbon anodes for the aluminum production can be completely and safely eliminated with little labor and cost. If aluminum oxide powder is not available as a sorbent for removing the pitch- or tar-like pollutants, fine-grained sand, in particular foundry sand, can also be used repeatedly as a sorbent, and thus also regenerated.

Claims (6)

1. Verfahren zur Beseitigung von in Abgasen vorhandenen pech- oder teerartigen Schadstoffen, die beim Brennen von grünen Kohlenanoden für die Aluminiumerzeugung mit in die Abgase gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die schadstoffhaltigen Abgase mit einem pulver­ förmigen Sorbens versetzt und von diesem absorbiert werden, und daß das mit den pech- oder teerartigen Schadstoffen beladene Sorbens nach Trennung von den Gasen einer Brennkammer aufgegeben und darin die pech- oder teerartigen Schadstoffe bei hohen Tempera­ turen verbrannt und anschließend vom Sorbens getrennt werden.1. A process for the removal of pitch or tar-like pollutants present in the exhaust gases which get into the exhaust gases when burning green carbon anodes for aluminum production, characterized in that the pollutant-containing exhaust gases are mixed with a powdered sorbent and absorbed by it, and that the sorbent loaded with the pitch or tar-like pollutants is given up after separation from the gases of a combustion chamber and the pitch or tar-like pollutants are burned at high temperatures and then separated from the sorbent. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorbens zur Beseitigung der pech- oder teer­ artigen Schadstoffe aus dem Abgas ein Aluminiumoxid­ pulver mit einer Körnung unter 150 µm verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that as a sorbent to remove the pitch or tar like pollutants from the exhaust an aluminum oxide powder with a grain size below 150 µm is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennung der pech- oder teerar­ tigen Schadstoffe bei Temperaturen zwischen etwa 700 und 900°C erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the combustion of pitch or tar pollutants at temperatures between around 700 and 900 ° C. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine dem Kohleanodenbrennofen (1) abgasseitig nachgeschaltete Schadstoffabsorptionskammer (2), die feststoffaus­ tragsseitig an eine Brennkammer (3) angeschlossen ist, welche mit einem Zyklonabscheider (5) verbunden ist, in dem die Abgase von dem Sorbens getrennt einem Filter (12) zugeführt und das Sorbens nach unten hin in einen Bunker (18) ausgetragen wird.4. Apparatus for carrying out the method according to claims 1 to 3, characterized by a the coal anode furnace ( 1 ) on the exhaust gas downstream side of the pollutant absorption chamber ( 2 ), which is connected from the solid side to a combustion chamber ( 3 ) which is connected to a cyclone separator ( 5 ) , in which the exhaust gases from the sorbent are fed separately to a filter ( 12 ) and the sorbent is discharged downwards into a bunker ( 18 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (3) als Zyklonofen ausgebildet ist, und daß zwischen der Brennkammer (3) und dem Zyklonabscheider (5) ein Wärmetauscher (6) angeordnet ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the combustion chamber ( 3 ) is designed as a cyclone furnace, and that between the combustion chamber ( 3 ) and the cyclone separator ( 5 ), a heat exchanger ( 6 ) is arranged. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Bunker (18) für das Sorbens ein Kühler (16) vorgeschaltet ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the bunker ( 18 ) for the sorbent is preceded by a cooler ( 16 ).
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