DE69801424T2

DE69801424T2 - Verfahren zur entfernung von verunreinigungen aus einem gas mit einem reinigungnngsmittel

Info

Publication number: DE69801424T2
Application number: DE69801424T
Authority: DE
Inventors: Cornelis De Vries
Original assignee: AMSTERDAM GEM DIENST AFVALVERW; Gemeente Amsterdam Gemeentelijke Dienst Afvalverwerking
Current assignee: AMSTERDAM GEM DIENST AFVALVERW; Gemeente Amsterdam Gemeentelijke Dienst Afvalverwerking
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JP2001516276A; EP0968046A1; CA2284546A1; DE69801424D1; US20020112607A1; US6419727B1; WO1998041310A8; EP0968046B1; ES2162429T3; WO1998041310A1; PT968046E; HK1026651A1; AU6525398A; DK0968046T3; CA2284546C; NL1005578C2; ATE204507T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Gas unter Einsatz eines Mittels zum Reinigen von Gas, wobei die Verunreinigungen ausgewählt sind aus der Gruppe, die aromatische Kohlenwasserstoffe und (poly)halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe umfasst.
Ein solches Verfahren ist aus dem deutschen Patent-Veröffentlichung DE-A-3939 214 bekannt. Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren zum Entfernen von sauren Substanzen und organischen Verbindungen aus einem Abgas. Die erwähnten sauren Substanzen sind unter anderen HCl, HF und Schwefeldioxid; als organische Verbindungen werden chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. chlorierte Dioxine und Furane, PCBs, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe und Phenole genannt. Flüchtige Schwermetalle, wie z. B. Quecksilber und Cadmium, werden ebenfalls genannt. Zur Entfernung dieser Verbindungen wird Aktivkohle oder etwas Ähnliches, die in Kalkmilch suspendiert ist, mittels einer Sprühvorrichtung in den Gasstrom gesprüht. Die Praxis hat gezeigt, dass diese Aktivkohle auch direkt mit den Gasen in Form eines Pulvers (trocken) oder in Suspension in Kontakt gebracht werden kann.
Die wichtigste Aufgabe der Aktivkohle ist die Absorption von schädlichen Substanzen. Die Aktivkohle kann zusammen mit den schädlichen Substanzen zu chemischem Abfall verarbeitet oder als solcher gelagert werden. Dies vermindert die Emission von schädlichen Verbindungen über das Abgas in die Luft.
Aktivkohle wird in Müllverbrennungsanlagen insbesondere zur Entfernung von polyhalogenierten Kohlenwasserstoffen, wie z. B. PCDDs ("Dioxine") und PCDFs ("Furane") eingesetzt.
Es müssen jedoch ein paar Nachteile bei dem Einsatz von Aktivkohle in Kauf genommen werden. Die immer strenger werdenden Umweltverordnungen machen es immer schwerer, innerhalb der PCDD/F-Rauchabzug-Emissionsgrenzwerten zu liegen, wenn man die Abgase unter Einsatz von Aktivkohle reinigt.
Zusätzlich wird ein beachtlicher Anteil an Aktivkohle benötigt, womit folglich ein beachtlicher Anteil an Rohstoff und hohe Kosten erforderlich sind.
Ein weiterer Nachteil ist, dass ein hoher Anteil an Aktivkohle auch einen hohen Anteil an Reststoffen mit sich bringt.
Darüber hinaus bedeutet der Einsatz von Aktivkohle in Suspension einen zusätzlichen Verschleiß von Pumpen, Wäschern, Düsen, Zubehör und Ähnlichem, was in der Gasreinigungsanlage eingesetzt wird.
Auch sind die Gefahrenpotentiale größer (Staubexplosion), wenn trockene Aktivkohle eingesetzt wird.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu eliminieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch die Zugabe eines synthetischen Waschhilfsmittels als Gasreinigungsmittel zur Entfernung der Verunreinigungen erreicht.
Es sollte erwähnt werden, dass die europäische Patentanmeldung EP-A-0 442 079 die Verwendung eines nicht rauchenden oder schwach rauchenden Mittels zum Reinigen von Gasen oder Abgasen beschreibt. Jedoch dienen diese Mittel zum Entfernen von unerwünschten Verbindungen, die dann des weiteren mittels Bakterienstämmen verarbeitet werden können; gemäß der EP-A-0 442 079 sind daher sind diese Mittel nicht geeignet, Dioxine, PCBs und Ähnliche zu entfernen.
Bei Einsatz eines Waschhilfsmittels anstatt der Aktivkohle als Gasreinigungsmittel zur Entfernung einer Verunreinigung aus reinem Gas können mindestens die gleichen, dem Stand der Technik entsprechenden PCDD/F-Rauchgas- Emissionswerte bei wesentlich geringeren Kosten und mit einfachen Mitteln erreicht werden.
Darüber hinaus werden weniger Chemikalien oder Rohstoffe benötigt, wodurch weniger Reststoffe produziert werden.
Auch wird der zusätzliche Verschleiß von Pumpen, Wäschern, Düsen, Zubehör und Ähnlichem vermieden, der durch die Aktivkohle in der Suspension hervorgerufen wird.
Die höhere Gefahrenpotential, das durch das Arbeiten mit trockener Aktivkohle (Staubexplosionen) hervorgerufen wird, wird ausgeschaltet.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass zusätzliche Instandhaltungsarbeiten und Erneuerungen, die erforderlich sind, wenn Rohrleitungen, Membranen, pH-Elektroden und Ähnliches durch Aktivkohle zerstört werden, vermieden werden.
Die Folge von all dem ist, dass die Investitions- und Verfahrenskosten merklich verringert werden.
Die synthetischen Waschhilfsmittel können grob in vier Typen unterschieden werden, nämlich:
- nicht-ionische R-O-R-O-R
- kationische R-NH&sub3;&spplus;
- anionische R-SOrO
- zwitterionische +H&sub3;N-R-SO&sub2;-O-,
mit R als das sogenannte unpolare Ende, an dem sich Fett oder wasserunlösliche organische Moleküle anlagern können. Somit werden mit Hilfe der polaren Anteile des Waschhilfsmittels diese wasserunlöslichen organischen Moleküle insgesamt wasserlöslich. Gemäß einer weiteren Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist das Waschhilfsmittel ausgewählt aus der Gruppe, sich aus anionischen Waschhilfsmitteln, nicht-ionischen Waschhilfsmitteln oder Mischungen davon zusammensetzt.
Der Einsatz von kationischen und zwitterionischen Waschhilfsmitteln ist wegen der Instabilität bei den Bedingungen, die häufig in Abgasreinigungsanlagen vorherrschen, nicht empfehlenswert. Diese Bedingungen sind häufig gekennzeichnet durch:
- pH = 1 bis 7
- Salzkonzentration von 10 g Cl&supmin;/l
10 g SO&sub4;²&supmin;/l
10 g Na&spplus;/l
- eine Temperatur von 50-100ºC.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher der Einsatz von nicht-ionischen und anionischen Waschhilfsmitteln oder Mischungen daraus bevorzugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem besonders bevorzugten Waschhilfsmittel um ein anionisches Waschhilfsmittel, weil anionische Waschhilfsmittel im Vergleich zu nicht-ionischen Waschhilfsmitteln relativ unabhängig von der Verwendungstemperatur sind. Allerdings hängen anionische Waschhilfsmittel von dem pH und der Salzkonzentration ab, da die anionischen Waschhilfsmittel bei niedrigem pH und/oder hohem Salzgehalt dazu neigen zu desulfatisieren (d. h. sich von einer Sulfatgruppe zu trennen). Dieses Abtrennen von einer Sulfatgruppe muß nicht notwendigerweise irgendwelche gegenteiligen Effekte bewirken, sofern der verbleibende Teil nicht-ionisch ist.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Waschhilfsmittel zusammen mit einem Trägermaterial eingesetzt. Dies ist bevorzugt Wasser, da Wasser billig ist und sich sehr gut mit Waschhilfsmitteln mischen lässt.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Waschhilfsmittel kontinuierlich zugegeben. Eine kontinuierliche Zugabe des Waschhilfsmittels garantiert, dass das Waschhilfsmittel leicht mit den Verunreinigungen im Abgas in Kontakt zu kommen kann.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft gemäß der vorliegenden wird das Waschhilfsmittel in einer Menge hinzugegeben, die gering genug ist, dass kein Rauch gebildet wird. Eine solche Menge stellt sicher, dass genügend Waschhilfsmittel vorhanden ist, um das Abgas zu reinigen.
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben.
Das Abgas einer Müllverbrennungsanlage wird zunächst in einen ersten Gasreiniger (erster Wäscher) eingeleitet. Das Abgas wird dann in einen zweiten Wäscher eingeleitet und verläßt dann die Rauchreinigungsanlage über einen Kamin. Mit Hilfe einer Dosierpumpe wird der zweite Wäscher kontinuierlich mit Waschhilfsmittel anstatt mit Aktivkohle beschickt. Die Konzentration beträgt 5,6 l/24 Stunden, was 117 mg/l Kreislaufwasser von dem ersten Wäscher entspricht.
Das überfließende Kreislaufwasser vom zweiten Wäschers wird dem ersten Wäscher zugeführt.
Das Waschhilfsmittel ist ein Natriumsalz eines mit einer Äthoxylgruppe versehenen und sulfatisierten Tridecylalkohols, der einen Waschhilfsmittelgehalt von 25-50% besitzt. Die Konzentration des anionischen Waschhilfsmittels ist > 26%, die Konzentration des nicht-ionischen Waschhilfsmittels beträgt 2-4%. Das Konzentrationsniveau von PCDD/F im Kreislaufwasser des ersten Wäschers beträgt 6.8 ng TEQ/l. Die Schleuse vom ersten Wäscher ist auf 2 m³/h eingestellt, was bedeutet, dass 6.8 · 2000 = 13,600 ng TEQ/h ausgeschleust werden. Bei einem Abgasstrom von 134,000 Nm³/h resultiert eine Abtrennung von 0.101 ng/Nm³ vom ersten Wäscher über die Schleuse. Über den Kamin werden 0.106 ng/Nm³ emittiert. Somit betrug die gesamte Beschickung des ersten Wäschers 0.207 ng/Nm³.
Die Tabelle 1 zeigt die TEQ-Konzentration bei der Beschickung und beim Ausstrom für das Aktivkohle-Verfahren und das Waschhilfsmittel-Verfahren. Tabelle 1

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Gas unter Einsatz eines Mittels zum Reinigen von Gas, wobei die Verunreinigungen ausgewählt sind aus der Gruppe, die aromatische Kohlenwasserstoffe und (poly)halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe umfasst, gekennzeichnet durch die Zugabe eines synthetischen Waschhilfsmittels als Gasreinigungsmittel für das Entfernen der Verunreinigungen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasreinigungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einem anionischen synthetischen Waschhilfsmittel, einem nicht-ionischen synthetischen Waschhilfsmittel und einer Mischung daraus gebildet wird.

3. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Waschhilfsmittel ein anionisches synthetisches Waschhilfsmittel ist.

4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Waschhilfsmittel in Kombination mit einem Trägermaterial eingesetzt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial Wasser ist.

6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Waschhilfsmittel kontinuierlich zugegeben wird.

7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Waschhilfsmittel in einer Menge zugegeben wird, die niedrig genug ist, um noch keinen Rauch zu bilden.