DE4204603A1

DE4204603A1 - Vorrichtung zur mehrstufigen, katalytischen verbrennung von stickstoffhaltigen gasen

Info

Publication number: DE4204603A1
Application number: DE19924204603
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: KAT TEC GES fur KATALYSATORTE
Current assignee: Hager and Elsaesser GmbH
Priority date: 1992-02-15
Filing date: 1992-02-15
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2012-02-16
Also published as: DE4204603C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mehrstufigen, katalytischen Verbrennung von in Gas enthaltenen Stickstoffverbindungen, bei der ein Gemisch aus gasförmigem Ammoniak und Verbrennungsgasen einem Oxidations- Katalysator mit nachgeschaltetem Entstickungs-Katalysator zugeführt wird und der Oxidataions-Katalysator mit einer Umgehungsleitung überbrückt ist.

Derartige Vorrichtungen wurden unter anderem im Zusammenhang mit Wasserauf bereitungsanlagen, z. B. bei der Verbrennung von ammoniakhaltigem Gas aus der Stripper-Kolonne einer Sickerwasser-Aufbereitungsanlage für eine Müll deponie, verwendet.

Durch die EPA 02 90 947 ist ein Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens für die katalytische Beseitigung von Ammoniak aus Abgasen bekannt geworden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wurde ein Edel metall-Katalysator (Oxidation-Katalysator) und ein Mischoxid-Katalysator (Entstickungs-Katalysator) in Serie angeordnet und der Edelmetall-Katalysa tor durch eine Umgehungsleitung überbrückt, die ungefähr 40% des ankommen den Gases aufnimmt.

Nachteilig ist jedoch bei dieser zweistufigen Vorrichtung mit Edelmatall- Katalysatorstufen nach der EPA 02 90 947, daß bei einem starren Umgehungs verhältnis an der ersten Stufe keine Möglichkeit besteht, die Schwankungs breiten der Konzentration der stickstoffhaltigen Abgase zu berücksichtigen, um die gesetzlich geforderten NO_x-Grenzwerte einzuhalten.

Ferner können bei der Lösung nach der EPA 02 90 947 Chlorkohlenwasser stoffe, die durch die Verbrennung entstehen, zur Bildung von hochgiftigen Dioxinen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die geschilderten Nachteile vermieden werden können und eine schadstofffreie Verbrennung gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wurden die folgenden Vorteile er zielt:

1) Stark schwankende Ammoniak-Konzentrationen können, weitgehend frei von Stickstoffverbindungen, umgesetzt werden.
2) Die Schadstoffe Stickoxid, Dioxin und Dioxinzersetzungsprodukte werden vermieden.
3) Die bei der Dioxinzersetzung entstehenden Zersetzungsprodukte, im wesent lichen Salzsäure, werden aus dem Kreislauf entfernt.
4) Die Aktivität des Dioxin-Zersetzungskatalysators wird, unter gleichzeiti ger Verbesserung der Entstickungseigenschaften, erhöht, wenn diese unter Einmischung von LaCoO₃ mit erhöhtem LaO₂, hergestellt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.

Die Zeichung zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur mehrstufigen, katalytischen Verbrennung von stickstoffhaltigen Gasen.

Ammoniakhaltiges Gas aus der Stripperkolonne einer nicht dargestellten Sic kerwasser-Aufbereitungsanlage einer Mülldeponie ist durch die Leitung 1, das Gebläse 2, die Leitung 3, den Wärmetauscher 4 und den Leitungen 5 und 7 der Brennkammer 8 zugeführt. Gleichzeitig wird das Gas durch die mit Öl bzw. Gas betriebenen Brenner 9 in der Brennkammer 8 auf den erforderlichen Be triebstemperaturbereich von 200-300° C erwärmt. Der Brennstoff bzw. die Verbrennungsluft ist dem Brenner 9 durch die Leitung 33 und dem Regelventil 10 bzw. durch die Leitung 32 zugeführt. Das Brennstoffregelventil 10 ist von der Temperaturmeßstelle 11 vor dem Oxidations-Katalysator 15 gesteuert. Das erwärmte Gasgemisch ist durch die Leitung 12 der Mischstufe 13 gut durchmischt und danach durch die Leitung 14 dem Oxidations-Katalysator 15 zugeführt. Nach der Verbrennung in dem Oxidations-Katalysator 15 ist das Gas durch die Leitung 16 dem regelbaren, ammoniakhaltigen Gasstromes aus der Umgehungsleitung 6 und 19 vor der Mischstufe 20 zugeführt. Da die stark schwankenden Ammoniakkonzentrationen des zu verbrennenden Gases zu hohen Temperaturen bei der Verbrennung in dem Oxidations-Katalysator 15 führen können, muß eine Möglichkeit vorhanden sein, um die Gastemperatur vor dem Entstickungs-Katalysator 22 innerhalb der Grenzen zu halten, die eine ein wandfreie Entstickung gewährleisten. Um dies zu erreichen, ist das Regel ventil 18 in den Leitung 6, 19 angeordnet und von der Temperaturmeßstelle 17 gesteuert. Das Gasgemisch, aus den durch das Ventil 31 absperrbaren Lei tüngen 19 und 16, ist der Mischstufe 20 zugeführt, gut durchmischt und durch die Leitung 21 dem Entstickungs-Katalysator 22 zur Entstickung weitergeleitet.

Das entstickte Gas verläßt den Entstickungs-Katalysator 22 und ist durch die Leitung 23 dem Oxidations-Katalysator 24 zugeführt, um die Verbrennüg des durch die Umgehungsleitung 6, 19 zugeführten Gaststromes zu gewährlei sten. Nach der Verbrennung ist das Gas durch die Leitung 25 dem Dioxin-Zer setzungs-Katalysator 26 zugeführt, da sich bei der katalytischen Umsetzung von ammoniakreichen Gasen aufgrund der intensiven katalytischen Verbrennung und der ansteigenden Temperaturen extrem hohe Dioxingehalte bilden können. Danach ist das Gas durch die Leitung 27, dem Wärmetauscher 4 und die Lei tung 28 der Säure-Adsorptionsstufe 29 zugeführt, da bei der Dioxinzerset züng das entstehende Zersetzungsprodukt im wesentlichen Salzsäure ist und diese entfernt werden muß. Der Wärmetauscher 4 dient zur Erwärmung des am moniakhaltigen Gases, das durch die Leitung 1, das Gebläse 2, die Leitung 3, den Wärmetauscher 4 und die Leitungen 5 und 7 der Brennkammer 8 zuge führt ist. Das gereinigte Gas wird durch die Leitung 30 zur Atmosphäre ge leitet.

Selbstverständlich können die Mischstufen, Katalysatoren und Brennkammerein richtungen zusammengefaßt in einem Reaktorgehäuse untergebracht werden.

Legende

1 Leitung
2 Gebläse
3 Leitung
4 Wärmetauscher
5 Leitung
6 Leitung
7 Leitung
8 Brennkammer
9 Brenner
10 Regelventil
11 Temperaturmeßstelle
12 Leitung
13 Mischstufe
14 Leitung
15 Oxidations-Katalysator
16 Leitung
17 Temperaturmeßstelle
18 Regelventil
19 Leitung
20 Mischstufe
21 Leitung
22 DeNO_x-Katalysator
23 Leitung
24 Oxidations-Katalysator
25 Leitung
26 Dioxin-Katalysator
27 Leitung
28 Leitung
29 Säure-Adsorptionsstufe
30 Austrittsleitung
31 Absperrventil
32 Leitung
33 Leitung

Claims

1. Vorrichtung zur mehrstufigen, katalytischen Verbrennung von in Gasen enthaltenen Stickstoffverbindungen, bei der ein Gemisch aus gasförmigem Ammoniak und Verbrennungsgasen einem Oxidations-Katalysator mit nachgeschaltetem Entstickungs-Katalysator zugeführt wird und der Oxidations-Katalysator mit einer Umgehungsleitung überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Umgehungsleitung (6), (19) mit dem Absperrventil (31) und dem Re gelventil (18) versehen ist.
b) die Umgehungsleitung (6), (19) so bemessen ist, daß maximal 50% des zu verbrennenden Gas-/Luftgemischstromes durchfließen kann.
c) die Umgehungsleitung (6), (19) in die Leitung (16) der stromaufwärts vor dem Entstickungs-Katalysator (22) vorgeschalteten Mischstufe (20) einmündet.
d) die zwischen dem Oxidations-Katalysator (15) und der Mischstufe (20) angeordnete Leitung (16) mit einer Temperatur-Meßstelle (17) versehen, die mit dem Regelventil (18) verbunden ist.
e) der Oxidations-Katalysator (24), der Dioxin-Zersetzungskatalysator (26), der Wärmetauscher (4), die Säure-Adsorptionsstufe (29) und die Austrittsleitung (30) für das gereinigte Gas dem Entstickungs-Kataly sator (15) hintereinander nachgeschaltet sind.
f) die Säure-Adsorptionsstufe (29) aus 30 bis 60%-igen, hochporösen Ke ramikwaben besteht, die mit auf 60° C gesättigter Sodalösung getränkt sind.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dioxin-Zer setzungskatalysator (26) LaCoO₃ und TiO₂ enthält.