EP3185993A1 - Behandlungsvorrichtung und verfahren zum behandeln eines abgasstroms - Google Patents

Behandlungsvorrichtung und verfahren zum behandeln eines abgasstroms

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EP3185993A1
EP3185993A1 EP15756379.2A EP15756379A EP3185993A1 EP 3185993 A1 EP3185993 A1 EP 3185993A1 EP 15756379 A EP15756379 A EP 15756379A EP 3185993 A1 EP3185993 A1 EP 3185993A1
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EP
European Patent Office
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exhaust gas
separation
cleaning
exhaust
cleaning device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15756379.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erhard Rieder
Martin Schröter
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Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the present invention relates to a treatment device for treating an exhaust gas flow, in particular a carbon monoxide-containing exhaust gas flow.
  • a carbon monoxide-containing exhaust gas stream is, for example, an exhaust gas stream from an FCC (Fluid Catalytic Cracking) plant, which is produced, for example, by regeneration of a catalyst of an FCC plant by partial oxidation of carbon deposits.
  • FCC Fluid Catalytic Cracking
  • forced regenerator operation under oxygen depletion may cause the carbon to be partially oxidized to carbon dioxide.
  • a proportion of 4 to 10% by volume can leave the regenerator as carbon monoxide.
  • This carbon monoxide amount represents a usable calorific value of the order of magnitude of up to 1.5 megajoules per cubic meter in the standard state (MJ / m 3 i.N). This calorific value can be used, for example, in a so-called CO boiler to generate steam become.
  • nitrogen oxides of the order of magnitude between 50-400 ppm vol. are produced during regeneration of the catalyst at about 715 ° C.
  • sulfur bound in the coke can amount to up to 30% of the sulfur present in the feed , in the regenerator to S0 2 and S0 3 ( ⁇ 10%) and implemented in the
  • Another source of emission is the discharge of cracking catalyst from the regenerator on the order of up to 10 g / bbl use, which is essential for increasing particulate matter on the order of 30 - 80%. Contributes to the dust content, but also by fouling to
  • the known devices and methods for fluid catalytic cracking require, for example, a series connection of three or more processes, which are provided in each case optimal process conditions, in particular at reduced temperature, in a sequence of a CO boiler.
  • the cleaning processes are thus typically carried out in the exhaust gas stream leaving the CO boiler.
  • the present invention has for its object to provide a treatment device, which efficient energy use in the
  • a treatment device for treating a carbon monoxide-containing exhaust gas flow which comprises the following:
  • a combination of at least two of the aforementioned method for the environmental treatment of exhaust gases or venting preferably understood a combination of at least two of the aforementioned method for the environmental treatment of exhaust gases or venting.
  • Under a desulfurization of an exhaust gas or a Exhaust air is understood to mean in particular an induced by a suitable commercial process lowering an SO x concentration of the exhaust gas and / or exhaust air.
  • a denitrification of an exhaust gas or an exhaust air is understood to mean, in particular, a lowering of an NO x concentration of the exhaust gas and / or exhaust air brought about by means of a suitable technical process.
  • deacidification of an exhaust gas or an exhaust air is understood to mean, in particular, a lowering of a concentration of acid constituents of the exhaust gas and / or exhaust air (for example HF, HCL, etc.) brought about by means of a suitable technical process.
  • a detoxification preferably toxic components (eg dioxins, furans, etc.) are removed from an exhaust gas or an exhaust air by a suitable technical process or at least their concentration is lowered.
  • a dedusting are mainly solid ingredients, eg. As particles, agglomerates, coagulates and / or ashes, from an exhaust or an exhaust air via a separator (separator) deposited, separated, screened and / or filtered out.
  • thermal energy carrier is to be understood in particular as a medium by means of which thermal energy can be stored and / or transferred.
  • a thermal energy carrier is, for example, a heated, heated and / or vaporized fluid, for example water, and / or a hot gas, in particular hot exhaust gas.
  • the treatment device according to the invention comprises a cleaning device, by means of which the exhaust gas stream to be supplied to the conversion device can be cleaned, a purification of the exhaust gas flow with optimized energy efficiency is possible.
  • This cleaning is thus in particular upstream in an inlet of the conversion device, for example a CO boiler and / or a gas turbine plant, in particular a micro gas turbine plant provided.
  • a gas turbine plant in particular a micro gas turbine plant, for the treatment and / or energetic utilization of combustible constituents containing exhaust gas or exhaust air is known, which has a burner with a heated combustion chamber.
  • This system has a gaseous medium permeable
  • Reaction space having an inlet opening through which the exhaust gas or the exhaust air flows into the reaction space.
  • the reaction chamber has an outlet opening through which the exhaust gas or the exhaust air from the
  • Reaction space passes into a hot gas duct for the discharge of treated exhaust gas from the reaction space.
  • the exhaust gas containing flammable components or the exhaust air is burned together with strong gas.
  • Flammable gas or gas mixture, the calorific value HA is above 15 MJ / Nm 3 , in this context as so-called
  • the calorific value of lean gas is considerably reduced.
  • the strong gas burned in the plant can be z.
  • natural gas especially bio natural gas act.
  • the cleaning device comprises a supply device for supplying at least one additive to the exhaust gas flow.
  • a supply device for supplying at least one additive to the exhaust gas flow.
  • a mixture, a dispersion, an emulsion and / or a solution of additives wherein the components of the mixtures, dispersions, emulsions and / or solutions may be solid, liquid and / or gaseous.
  • Such an additive is preferably characterized in that the additive at least one in the
  • Cleaning device provided and / or favoring the exhaust gas stream deposition, cleaning and / or implementation process favors, supports and / or is necessary for this.
  • the supply device may for example comprise a nozzle grid, by means of which a large area and / or punctiform additive to the exhaust gas stream can be fed.
  • the delivery device may preferably further comprise and / or form a mixing device.
  • the mixing device By means of the mixing device are preferably one or more additives and / or the exhaust gas of the exhaust stream mixed together.
  • Mixing device for example, a mixing chamber and / or a
  • a mixer e.g., an agitator in which one or more additives and / or the exhaust gas of the exhaust stream are mixable with each other or mixed together.
  • One or more mixing elements are designed, for example, as a mixing wheel or cell wheel.
  • mixing elements formed as baffle plates, swirl generators and / or turbulence generators may be provided.
  • an ammonia-containing and / or lime-containing additive can be fed to the exhaust gas stream by means of the feed device.
  • an ammonia-air mixture or aqueous ammonia can be fed to the exhaust gas stream by means of the feed device.
  • a nitrogen oxide measurement is carried out at an outlet of the cleaning device by means of a measuring device of the treatment device.
  • an amount of the added additive can be selectively controlled and / or regulated by means of the feed device.
  • a lime-containing additive is, for example, an aqueous lime solution.
  • a sulfur oxide measurement is carried out at an outlet of the cleaning device by means of a measuring device of the cleaning device. Depending on the measured amount of sulfur oxide and / or concentration, an amount of the
  • a control device of the treatment device is preferably provided.
  • the control device is preferably set up and configured in such a way that the amount of the added additive supplied by means of the control device can be reduced by a certain amount. is controllable and / or controllable by a measured amount of nitrogen oxide and / or a measured amount of sulfur oxide.
  • the cleaning device a
  • Separating device in particular a filter device comprises.
  • the separation device By means of the separation device, it is possible for a solids content to be separated from the exhaust gas stream.
  • the separation device may, for example, be a catalyst separation device, in particular a catalyst separation device for the conversion of nitrogen oxides.
  • Catalyst separation device is understood to mean, in particular, a separating or filtering device in whose throughput direction or path at least partially catalytically active material is arranged, received or provided.
  • the flow direction or the throughput path is understood to mean, in particular, the passage of the fluid, exhaust gas or exhaust air flow to be cleaned through the separating or filtering device.
  • a catalytically active material is understood to be a substance or a mixture of substances, which is a chemical reaction reaction of at least one component of the fluid, exhaust or exhaust air stream into another
  • Composition favors or allows.
  • the separation device can be, for example, a catalyst separation device, in particular a catalyst separation device for the conversion of nitrogen oxides and
  • Hydrocarbons for example volatile organic compounds (VOC), dioxins, furans, etc.
  • the separation device preferably comprises one or more
  • One or more separation elements are preferably designed as filter elements.
  • a filter element is in particular a surface filter or a depth filter.
  • deposition preferably takes place by an addition of particles to be separated on a filter cake, which forms on the filter.
  • the actual deposition effect preferably results from the incorporation of the particles to be separated into the filter element.
  • one or more separating elements are preferably provided, which are designed as electrostatic precipitators, cyclone separators, wet scrubbers and / or water separators.
  • One or more separation elements of the separation device are preferably designed as filter cartridges.
  • a separating element in particular a filter element, preferably a filter candle, is preferably a hollow cylinder-shaped, in particular hollow-cylindrical, element.
  • cross-sectional geometries of higher order have the advantage of providing larger shell surfaces on the separation element.
  • a separation element is preferably formed closed on one side.
  • it may be provided that one end of a hollow cylindrical, in particular hollow cylindrical, element is closed, while the other end is open.
  • a separating element can preferably be flowed through in the radial direction with respect to a longitudinal axis and / or axis of symmetry from outside to inside with an exhaust gas stream to be cleaned.
  • a closed end of a separation element preferably projects into a raw gas space of a separation chamber of the separation device.
  • An open end of a separation element preferably faces a clean gas space of a separation chamber of the separation device.
  • An interior of a separation element, in particular a hollow cylindrical, for example hollow cylindrical, element, is preferably open to a clean gas space of the deposition chamber.
  • the separation device comprises one or more separation elements which have a basic body.
  • the main body is preferably provided with one or more coatings.
  • the base body is provided with one or more fillings.
  • the main body is preferably a dimensionally stable component, which predetermines a basic shape of a separating element.
  • the main body preferably forms a support structure or a carrier for further constituents of the precipitation element, in particular for one or more coatings and / or one or more fillings.
  • the base body is at least partially gas-permeable.
  • openings may be provided in the base body, which arise in particular due to the macroscopic shape of the base body.
  • the base body can be at least partially permeable to gas due to the material, for example, such a material-related gas permeability can result in an open-pore or open-cell material.
  • a coating in this description and the appended claims is to be understood in particular as meaning that an inner and / or outer surface of the base body is provided with an additional material (coating material).
  • a gas permeability of the body is preferably not limited thereto.
  • a gas-permeable, for example open-pore or open-cell, structure of the main body can preferably be retained.
  • a filling is in particular a partial or complete filling a cavity of the body to understand.
  • a gas permeability of the base body is prevented, unless the filler itself is gas-permeable.
  • a coating can form a protective layer.
  • a coating may comprise polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or polyamide (PA) or may consist of one or more of the materials mentioned.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PA polyamide
  • Coating the body is provided with a protective layer formed as a coating and / or one or more fillings.
  • the main body comprises a plastic material, a ceramic material, a vitreous material and / or a metal material or is formed from a plastic material, a ceramic material, a vitreous material and / or a metal material.
  • an organic glassy material may be provided, in particular plastic, which has an amorphous structure.
  • an inorganic glassy material may be provided, in particular silicate glass, quartz glass, etc.
  • a vitreous material is, for example, a glass fiber-like material, in particular a glass fiber material.
  • a ceramic material is or includes, for example, cordierite and / or mullite.
  • the base body is formed from a hardened and / or stiffened metal foam.
  • the base body comprises in particular an open-pore or open-cell metal foam.
  • a metal material in particular a material of an open-pore or open-cell metal foam, may be, for example, a corrosion-resistant steel, in particular a FeCrAl alloy.
  • the base body comprises an aluminum foam material or is formed from an aluminum foam material.
  • the base body comprises a sintered metal or is formed as a sintered metal component.
  • the main body has a hollow spherical structure and / or is formed from a material having a hollow spherical structure.
  • the main body comprises a metal grid, which is formed for example of iron or palladium. Grid cells of the metal grid are then, for example, with a filling, in particular a gas-permeable catalytically active
  • the precipitation element may be provided by further developing a metal grid by filling the grid cells to form a substantially closed layer.
  • a separating element formed as a filter candle can then preferably be formed. Only one of the two initially open ends of the separation element is then preferably still closed. This separating element can then finally be provided with a further coating, for example a protective layer.
  • a coating, in particular a protective layer, for example, a perforated and / or otherwise GASD urchine foil, a net, a physika ⁇ l ic and / or chemical coating, and / or a vapor deposition on the base body or a further coating of a separating element can be.
  • the base body is provided with one or more gas-permeable and / or catalytically active coatings.
  • the basic body is provided with one or more gas-permeable and / or catalytically effective Fül lungs.
  • catalytic activity is to be understood in this specification and the appended claims in particular that pollutants, in particular noxious gases, the exhaust gas flow through contact with the catalytically active coating and / or the catalytically active filling can be converted more efficiently chemically, in particular d Reduction of an activation energy and / or by shifting an equilibrium point of an equilibrium reaction.
  • a catalytically active coating and / or a catalytically active filling may, for example, comprise one or more of the following materials or consist of one or more of the following materials: copper, nickel, nickel oxide, palladium, platinum, rhodium, gold and / or other catalytically active elements and / or compounds. Furthermore, a
  • a catalytically active (catalytically active) material is chemically and / or physically taken up in and / or bonded to and / or bonded to a material forming the coating, the filling and / or the base body.
  • a coating and / or a filling of a separating element is preferably chemically and / or physically connected to the base body.
  • Separating device comprises one or more deposition elements, which have a structured surface.
  • a structured surface may for example be a surface which has a wavy and / or zig-zag-shaped course, in particular with respect to a longitudinal section taken parallel to a longitudinal axis or axis of symmetry of a separating element.
  • the separation device comprises a deposition chamber, which preferably comprises the following:
  • a discharge section through which a purified exhaust gas flow from the interior of the deposition chamber can be discharged
  • a receiving device for receiving, arranging and / or fixing one or more separation elements of the separation device.
  • one or more separation elements of the separation device are detachably, interchangeably fixed or fixable on the receiving device.
  • the receiving device in particular comprises a substantially plate-shaped element which is provided with passage openings.
  • the separation elements of the separation device can be arranged, in particular releasably fixed.
  • a feed section of the deposition chamber preferably comprises an inlet opening and / or an inlet connection.
  • a discharge section preferably comprises an outlet opening and / or an outlet connection.
  • a flow path between the feed section, in particular the inlet connection, and the discharge section, in particular the outlet connection, is provided such that an exhaust gas stream entering the interior of the separation chamber through the feed section must flow or pass through the one or more separation elements, to get to the Abrrabites and be discharged over this.
  • the cleaning device comprises a backwash device for cleaning the separation device.
  • the backwash device is preferably a fluid flow in the reverse direction generated to solids and other residues and deposits of one or more separation elements of
  • the fluid flow in the reverse direction is, in particular, a fluid flow, which is opposite to that direction in which the exhaust gas flow flows through the separation device in a separation operation of the separation device.
  • the backwashing device may be, for example, a compressed air device.
  • a compressed air device preferably comprises one or more cleaning lances, by means of which compressed air pulses in the interior spaces of the one or more deposition elements can be introduced, in particular to achieve a flow in the radial outward direction and thus a cleaning of impurities from a radially outer surface of the separation elements ,
  • the cleaning device comprises a discharge device, by means of which separated from the exhaust gas flow solids are discharged.
  • a discharge device may for example be a discharge device.
  • a discharge device may comprise one or more conveyor belts and / or one or more rotary valves.
  • filter cake fragments, dusts, etc. are preferably dissipated.
  • an exhaust system is provided such that the gas stream is mixed with the supplied additive or with the added additives and also a suitable residence time for the reaction of, for example, sulfur oxide to calcium sulfite and / or calcium sulfate
  • a solids content of the exhaust gas flow is preferably deposited on the surface of the separation element before entering a separation element.
  • Nitrogen oxide in the exhaust stream is preferably when passing through the
  • Separating element of the separator implemented with supplied ammonia to nitrogen and water, in particular using a catalytic coating or catalytic mass of
  • a filter cake can preferably be removed at the separation element of the separation device.
  • the material forming the filter cake can preferably be removed from the entire cleaning device.
  • process stages for denitrification, desulfurization and dedusting of the exhaust gas stream are integrated into a common process stage and / or reduced to a single process stage.
  • An installation location of this one process stage is preferably laid in an inlet of an energy recovery device, in particular in a region in which, for example, optimal temperatures prevail for the catalyst separation device.
  • a deposited on the filter device filter cake can preferably be removed dry, resulting in a non-critical handling, processing and storage may result. In addition, preferably investment costs can be saved.
  • the present invention further relates to a method of treating a carbon monoxide-containing exhaust stream.
  • the invention is in this respect the task of providing a method by which an energy-efficient treatment of a carbon monoxide-containing exhaust gas stream is feasible.
  • the method according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the treatment device according to the invention.
  • the cleaning of the exhaust gas flow preferably comprises the following:
  • Pollutant in particular a noxious gas.
  • the waste gas stream is preferably passed through one or more separating elements formed as filter candles for cleaning the same.
  • the exhaust gas flow thereby heat can be withdrawn, which would otherwise be released unused to the environment.
  • feed gas stream is fed, added and / or admixed by means of a feed device with an additive, for example an ammonia-containing and / or lime-containing additive.
  • an additive for example an ammonia-containing and / or lime-containing additive.
  • the separation device is for removing
  • Flow direction of the separator is opposite in a deposition operation.
  • the present invention further relates to the use of a treatment device, in particular a treatment device according to the invention, for the treatment of a carbon monoxide-containing exhaust gas stream, in particular according to the inventive method.
  • the use according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the treatment device according to the invention and / or the method according to the invention.
  • the cleaning device is arranged upstream of the conversion device.
  • upstream refers to the flow direction of the exhaust gas stream to be treated.
  • the treatment device according to the invention, the method according to the invention and / or the use according to the invention preferably also have one or more of the features and / or advantages described below.
  • the separation device preferably comprises one or more
  • Separating elements comprising, for example, a ceramic material which is impregnated with a catalytic mass.
  • the exhaust gas stream supplied to the cleaning device is process exhaust air of an expansion turbine of a regenerator.
  • the process exhaust air may, for example, be mixed exhaust air from a first stage of a regenerator (first regeneration stage) and a second stage waste heat boiler of the regenerator (second regeneration stage).
  • the exhaust gas flow to be supplied to the cleaning device is exclusively process exhaust air of a first stage of a regenerator or of a waste heat boiler of a second stage of the regenerator.
  • an exhaust system is provided such that the gas stream is mixed with the supplied additive or with the added additives and also a suitable residence time for the reaction of, for example, sulfur oxide to calcium sulfite and / or calcium sulfate
  • a solids content of the exhaust gas flow is preferably deposited on the surface of the separation element before entering a separation element.
  • Nitrogen oxide in the exhaust stream is preferably when passing through a
  • Separating element of the separator implemented with ammonia supplied to nitrogen and water, in particular using a
  • a filter cake can preferably be removed at the separation element of the separation device.
  • the material forming the filter cake can preferably be removed from the entire cleaning device.
  • process stages for denitrification, desulfurization and dedusting of the exhaust gas stream are integrated into a common process stage and / or reduced to a single process stage.
  • An installation location of this one process stage is preferably laid in an inlet of the CO boiler, in particular in a region in which, for example, optimal temperatures prevail for the catalyst separation apparatus.
  • a CO boiler preferably has a lower pressure loss and an increased using the described cleaning device
  • a deposited on the separation device filter cake can
  • a CO boiler is in particular a conversion device for the conversion of carbon monoxide into carbon dioxide using the energy released thereby to provide a thermal energy carrier, in particular for providing a heated, heated, superheated and / or vaporized fluid, for example for the evaporation of water.
  • a thermal energy carrier is in particular a fluid understood, which in the CO boiler of a first, lower valued
  • Subsequent process can be supplied, wherein at least part of an energy difference between the second and the first energy state to the subsequent process, in particular an energy absorber of the
  • Succession process can be transferred.
  • thermal energy of a conversion device in particular of a CO boiler, is converted into electrical energy, for example by means of an Organic Rankine Cycle (ORC) plant.
  • ORC Organic Rankine Cycle
  • the cleaning device preferably comprises a separation device for separating particles from the exhaust gas flow and / or for the catalytic conversion of at least one pollutant, in particular a noxious gas, from the exhaust gas flow.
  • particles in this specification and the appended claims are solid, liquid and / or gaseous impurities in the
  • Solid and / or liquid impurities are preferably deposited by means of the deposition device, in particular filtered.
  • Gaseous impurities, which in particular form a noxious gas of the exhaust gas stream, are preferably catalytically reacted, ie chemically converted, preferably into less harmful substances by means of the precipitator.
  • pollutants are substances or mixtures of substances which can be harmful to humans, animals, plants or other organisms as well as entire ecosystems. Damage can result from ingestion of the pollutants by the organisms or entry into an ecosystem or its biomass.
  • a substance is preferably harmed by its Defined impact on an ecosystem, for example, from the microbes to the plant, animal and human.
  • a pollutant is especially a harmful substance in the true sense of the word, if its amount and / or concentration is above the statutory limits.
  • the supply device comprises a nozzle grid or another injection device by means of which one or more additives can be supplied to the exhaust gas flow over a large area and / or at points.
  • a supply device comprises, for example, a plurality of nozzles arranged in the form of a matrix, which are arranged distributed uniformly, in particular, in a plane extending perpendicular to a flow direction of the exhaust gas flow.
  • the supply device comprises one or more inflow devices, by means of which one or more additives transversely, in particular perpendicular, to a
  • Flow direction of the exhaust stream can be introduced into the exhaust stream.
  • a separator designed as a catalytic separator is in particular a combination of a catalyst and a particle trap.
  • the separation device allows operation at temperatures of at least about 300 ° C, for example at least about 450 ° C, especially about 600 ° C.
  • a separation device preferably has a high specific volumetric flow density, that is to say that a volume flow of the exhaust gas flow relative to the volume of the precipitator (separation device) is very large.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fluid catalytic cracking system (FCC system) according to the known prior art
  • FIG. 2 is a schematic representation of an advantageous development of an FCC system corresponding to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a schematic representation of an advantageous development of an FCC system corresponding to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic vertical longitudinal section through an embodiment of a separating device of a cleaning device
  • Fig. 4 is an enlarged view of a separation element of
  • FIG. 5 shows an enlarged representation of the region A of a first embodiment of a separation element, in which a gas-permeable raised surface structure with at least partial catalytic coating is provided;
  • FIG. 6 shows a schematic section through the separation element from FIG.
  • FIG. 7 shows a schematic representation corresponding to FIG. 5 of a second embodiment of a separating element, which comprises a hollow-cylindrical carrier (main body) with an at least partial catalytic coating; 8 shows a schematic section through the separation element from FIG. 7 in the area VIII in Fig. 7;
  • FIG. 9 is a schematic illustration, corresponding to FIG. 5, of a third embodiment of a separating element, which comprises a basic body designed as a grid with catalytic inserts filling up the grid structure;
  • FIG. 10 shows a schematic section through the separation element from FIG.
  • FIG. 11 is a schematic representation corresponding to FIG. 5 of a fourth embodiment of a separation element which comprises a gas-permeable wall structure with at least partial catalytic coating on an inner side and / or an outer side of the wall structure;
  • FIG. 12 is a schematic section through the separation element from FIG.
  • FIG. 1 illustrated embodiment of a designated as a whole with 100 FCC system (Fluid Catalytic Cracking system) is the material conversion in the petroleum processing industry.
  • FCC unit 100 is used to convert heavy petroleum fractions into olefins
  • An FCC unit 100 includes a cracking apparatus 102 in which the actual conversion process of the petroleum feed oil is performed.
  • the cracking device 102 comprises a cracking section 104, to which crude oil can be supplied via a crude oil feed 106.
  • the resulting products are discharged via a product removal 108 of the cracking device 102.
  • catalyst material is used, which is regenerated in, for example, two regeneration stages 110, in particular a first regeneration stage 110a and a second regeneration stage 110b, of the cracking apparatus 102 after use in the cracking section 104.
  • two regeneration stages 110 in particular a first regeneration stage 110a and a second regeneration stage 110b, of the cracking apparatus 102 after use in the cracking section 104.
  • coke is removed from the catalyst material, which is reflected in the conversion of the crude oil on the same.
  • the catalyst material is reused in the cracking section 104 after regeneration.
  • the regeneration of the catalyst material produces exhaust gas which may contain a large number of pollutants.
  • this exhaust gas comprises nitrogen oxides (NO x ) and sulfur oxides (SO x ) as well as solid particles.
  • the exhaust gas further comprises carbon monoxide, which arises in particular due to an oxygen deficiency in the regeneration stages 110 by incomplete oxidation of carbon-containing particles, in particular coke.
  • the carbon monoxide is in the embodiment of an FCC system 100 shown in FIG. 1 in a so-called CO boiler 112 to carbon monoxide. converted dioxide, in particular oxidized.
  • the released energy is used in the CO boiler 112 to evaporate water.
  • CO boiler 112 By means of the CO boiler 112 can thus be used in the exhaust gas from the regeneration stages 110 contained chemical energy for steam supply.
  • the FCC unit 100 further comprises a waste heat boiler 114 for utilizing waste heat of the exhaust gas discharged from the regeneration stages 110, in particular the second regeneration stage 110b.
  • the waste heat boiler 114 is thus preferably flowed through by an exhaust gas flow from the second regeneration stage 110b.
  • exhaust gas from the first regeneration stage 110a can be supplied to the CO boiler 112.
  • the FCC plant 100 comprises a denitrification device 116, a desulfurization device 118 and a separation device 120.
  • nitrogen oxides can be removed from the exhaust gas flow, in particular by chemical conversion into nitrogen and further products.
  • sulfur oxides can be removed from the exhaust gas flow, in particular by conversion of the sulfur oxides into calcium sulfite or calcium sulfate (gypsum).
  • the separating device 120 which is designed for example as an electrostatic precipitator, are preferably
  • the exhaust gas flow purified by means of the denitrification device 116, the desulfurization device 118 and the separation device 120 is finally deliverable to the environment by means of an exhaust air discharge 122 of the FCC system 100.
  • FIG. 2 illustrated second embodiment of an FCC plant 100 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 essentially in that the purification of the exhaust gas flow before it is supplied to the CO boiler 112.
  • the FCC unit 100 comprises a cleaning device 124 for this purpose.
  • exhaust gas from the first regeneration stage 110a and / or exhaust gas from the second regeneration stage 110b can be supplied to the cleaning device 124.
  • the cleaning device 124 can be supplied with exhaust gas passed through the waste heat boiler 114 from the second regeneration stage 110b and exhaust gas discharged directly from the first regeneration stage 110a.
  • the cleaning device 124 is arranged upstream of the CO boiler 112, so that the CO boiler 112 purified exhaust gas can be supplied.
  • the cleaning device 124 preferably comprises a supply device 126 for supplying an additive to the exhaust gas flow.
  • the additive is in particular an ammonia-containing and / or lime-containing additive, so that, in particular in the presence of a catalyst, on the one hand nitrogen oxides and on the other hand sulfur oxides can be removed from the exhaust gas stream.
  • the cleaning device 124 further comprises a separation device 128, by means of which solids can be separated from the exhaust gas stream.
  • the separation device 128 is a catalyst separation device 130 which provides the catalyst surface required to convert the nitrogen oxides.
  • the catalyst separation device 130 is for this purpose in particular as a
  • Separating device 128 is formed, which is provided with a catalytically active coating.
  • the cleaning device 124 further preferably comprises a mixing device 132, by means of which the exhaust gas flow on the one hand and the added additive (s) on the other hand can be mixed with one another.
  • the cleaning device 124 also comprises a backflushing device 134 and a discharge device 136.
  • the backwashing device 134 By means of the backwashing device 134, in particular a backwashing process of the separating device 128 can be carried out.
  • the separating device 128 is flowed through against a flow direction usual in the deposition operation in order to remove a filter cake from the separating device 128, in particular to blow it off.
  • the filter cake removed in this way is removable in particular by means of the discharge device 136.
  • the cleaning device 124 and the CO boiler 112 are part of a treatment device 138 for treating a carbon monoxide-containing exhaust gas stream.
  • the CO boiler 112 forms a conversion device 140 for the conversion of carbon monoxide into carbon dioxide using the released energy to evaporate water.
  • the cleaning device 124 By means of the cleaning device 124 it can be ensured that the exhaust gas flow is purified before being fed to the CO boiler 112, whereby a lower contamination and thus also a lower maintenance of the CO boiler 112 can result.
  • FCC system 100 functions as follows:
  • crude oil is introduced into the cracking section 104 of the cracking device 102 and thereby brought into contact with catalyst material.
  • the crude oil is thereby converted into a plurality of lighter petroleum fractions, which are removed via the product discharge 108.
  • the catalyst material is contaminated with the conversion of crude oil with coke and must therefore be regenerated before reuse.
  • This regeneration takes place in the two regeneration stages 110a, 110b.
  • the exhaust gas produced in the regeneration of the catalyst material is fed on the one hand via the waste heat boiler 114 and on the other hand directly to the cleaning device 124.
  • an ammonia-containing additive for example an ammonia-air mixture, is supplied to the exhaust gas stream.
  • a lime-containing additive in particular aqueous lime solution, is supplied to the exhaust gas flow by means of the feed device 126.
  • the exhaust gas stream is mixed with the supplied additives, so that in particular the sulfur oxides can react with the lime-containing additive to form gypsum.
  • the ammonia-containing additive and nitrogen oxides contained in the exhaust stream react together to form nitrogen and other products at the catalyst separator 130 to remove the nitrogen oxides from the exhaust stream.
  • a measuring device and / or a control device of the cleaning device 124 may also be a control and / or regulation of the supply 126 such that the supply of ammonia-containing and / or lime-containing additive depending on a determined nitrogen oxide content or sulfur oxide content of the exhaust gas flow leaving the cleaning device 124 is controlled and / or regulated.
  • a backwashing process is carried out by means of the backwash device 134, in which the catalyst separation device 130 flows through in a flow direction, which is the
  • Flow direction in the deposition operation of the catalyst separation device 130 is opposite.
  • the filter cake deposited on the catalyst separator 130 can thereby be easily blown off the catalyst separator 130.
  • this filter cake can ultimately be removed and fed to a disposal.
  • the exhaust gas stream leaving the cleaning device 124 is thus supplied to the CO boiler 112 as a purified exhaust gas stream in order to utilize the energy still contained in the form of carbon monoxide therein for generating steam.
  • the in Fig. 2 illustrated second embodiment of the FCC system 100 in terms of structure and function with the in Fig. 1, so that reference is made to the above description thereof.
  • the conversion device 140 is used for converting tion of carbon monoxide in carbon dioxide using the energy released thereby a gas turbine plant 142, in particular one
  • Micro gas turbine plant 142 comprises or by a gas turbine plant 142, in particular a micro gas turbine plant 142, is formed.
  • Microturbine plant 142 can by the use of a
  • Gas turbine plant 142 in particular micro gas turbine plant 142,
  • the gas turbine plant 142 in particular micro gas turbine plant 142, may in particular be thermally coupled with other components of the FCC plant 100, for example with the waste heat boiler 114.
  • the gas turbine plant 142 in particular micro gas turbine plant 142, may in particular be thermally coupled with other components of the FCC plant 100, for example with the waste heat boiler 114.
  • Gas turbine plant 142 in particular micro gas turbine 142, generated heat can thereby contribute to a more efficient operation of the FCC plant 100.
  • Conversion device 140 a thermal energy source and / or electrical energy can be provided.
  • a thermal energy carrier can be, for example, a heated, heated and / or vaporized fluid, for example water, and / or a hot gas, in particular hot exhaust gas.
  • thermal energy of the exhaust gas stream from the CO boiler 112 is used to generate electrical energy, for example by means of an Organic Rankine Cycle Plant (ORC plant).
  • ORC plant Organic Rankine Cycle Plant
  • Fig. 3 is an embodiment of a deposition apparatus 1108
  • cleaning device 124 which is preferably used as a separating device 128 of the type shown in FIG. 2 shown cleaning device 124 is used.
  • the separator 1108 is designed as a catalyst separator 1110 and serves on the one hand to the filtering deposition of particles, in particular solids, and on the other hand, the catalytic
  • the separator 1108 includes a deposition chamber 1124.
  • the deposition chamber 1124 includes a supply section 1126, which preferably includes an input port 1128 and / or an input port 1130.
  • an exhaust gas stream 1102 to be cleaned can be introduced into an inner space 1132 of the separation chamber 1124.
  • a valve device 1134 or flap device 1136 arranged in the feed section 1126 preferably serves to control and / or
  • the deposition chamber 1124 further comprises a discharge section 1138, which preferably has an exit opening 1140 and / or a
  • Output terminal 1142 includes. Via the discharge section 1138, the purified in the separation chamber 1124 exhaust gas can be discharged.
  • a valve device 1134 and / or a flap device 1136 is preferably provided in the discharge section 1138.
  • the interior 1132 of the deposition chamber 1124 is subdivided into a raw gas space 1144 and a clean gas space 1146.
  • the raw gas space 1144 and the clean room 1146 are separated from each other by a receiving device 1148 and a plurality of separating elements 1150 of the separating device 1108.
  • the receiving device 1148 serves to receive a plurality of separating elements 1150.
  • the receiving device 1148 is designed in particular as a partition wall 1152 of the inner space 1132 of the deposition chamber 1124.
  • the partition wall 1152 comprises a plurality of passage openings 1154 which form receptacles 1156 for the separation elements 1150.
  • the separation elements 1150 are in particular releasably fixed in the passage openings 1154.
  • a separating element 1150 is, for example, a substantially hollow-cylindrical body.
  • the separation element 1150 may be a substantially hollow cylindrical body.
  • hollow body 1150 may be used as a separating element.
  • generalized hollow cylinders with polygonal cross-sectional areas eg.
  • Star surfaces has the advantage of providing larger shell surfaces on the separation element 1150.
  • the separating element 1150 is preferably formed rotationally symmetrical about a longitudinal axis 1160 of the separating element 1150.
  • the longitudinal axis 1160 is thus an axis of symmetry 1162 of the separating element 1150.
  • a separation element 1150 preferably comprises a hollow cylindrical portion 1164, which along the longitudinal axis 1160 at one end to a
  • the open end 1168 is provided in particular with the collar 1158 for fixing the separating element 1150 to the receiving device 1148.
  • the separation element 1150 protrudes in the mounted state on the receiving device 1148 into the raw gas space 1144 of the separation chamber 1124, so that the closed end 1166 and also substantially the entire hollow cylindrical section 1164 are surrounded by raw gas during operation of the separation device 1108 , An inner space 1170 of the separating element 1150 is open towards the clean gas space 1146 by means of the open end 1168.
  • the separating element 1150 in particular the hollow cylindrical section 1164, is preferably gas-permeable, wherein pores provided for this purpose have such a small diameter that, although gaseous substances can pass through the hollow-cylindrical section 1154 of the separating element 1150, solids and liquids on an outer side 1172 of the Deposit separation element 1150.
  • the separation element 1150 is thus designed in particular as a surface filter 1174.
  • the separation element 1150 can consequently also be referred to as a filter element 1176.
  • the deposition element 1150 is formed of a ceramic and / or metallic material, this is preferably formed as a filter cartridge 1178.
  • the separation device 1108 preferably further comprises a
  • Backwash 1114 is formed.
  • the cleaning device 1180 then in particular comprises one or more backwashing lances 1182, by means of which a gas pressure surge,
  • each separation element 1150 in particular compressed air pulse, from a clean gas side facing the clean gas space 1146 of each separation element 1150 to the respective one
  • Abscheideelement 1150 can be issued.
  • the backwashing device 1114 can thus a gas flow in a
  • the cleaning device 1180 may also be referred to as a compressed air device 1184.
  • a cleaning device 1180 can be provided, by means of which a fluid, for example a cleaning liquid or a cleaning gas, can be introduced into the raw gas space 1144 of the separation chamber 1124 in order to be able to start at the
  • Sediments cleaned off from the separation elements 1150 fall downwards in the direction of gravity g onto a discharge device 1116 of the separation device 1108.
  • the discharge device 1116 is designed, for example, as a conveyor belt 1186 or conveyor belt 1188 and allows easy removal of cleaned impurities from the interior 1132 of the deposition chamber 1124.
  • a separation device 1108 then preferably comprises a plurality of substantially identically formed separation elements 1150. However, it may also be provided that a separation device 1108 comprises differently formed separation elements 1150, in which different features mentioned in this description and the appended claims are realized.
  • the embodiment of a separation device 1108 shown in FIG. 3 functions as follows:
  • the impurities contained in the exhaust gas stream 1102, in particular solids and noxious gases, are then sucked or pressed in the direction of the separation elements 1150.
  • the solids then deposit on the outsides 1172 of the separation elements 1150 because they are too large to pass through the separation elements 1150.
  • the noxious gases flow through the separation elements 1150, but in this case are brought into contact with a catalytically active material to be described, and are preferably converted into less harmful substances.
  • the separation elements 1150 are flowed through from outside to inside with respect to the axis of symmetry 1162 in the radial direction 1194. In the interiors 1170 of the separation elements 1150 thereby purified exhaust gas collects, which was freed in particular of solids and noxious gases.
  • the purified waste gas passes from the interior 1170 of the respective separation element 1150 into the clean gas space 1146 of the separation chamber 1124.
  • the purified exhaust gas is finally discharged from the interior 1132 of the separation chamber 1124.
  • valve devices 1134 and / or the flap devices 1136 By means of the valve devices 1134 and / or the flap devices 1136, a flow through the separation chamber 1124 with the exhaust gas flow 1102 can be regulated.
  • FIGS. 5 to 12 show different embodiments of separating elements 1150, which can be used as separating elements 1150 in the separating device 1108 shown in FIG.
  • separation elements 1150 can also be used in the separation device 1108, which uses other combinations of
  • Separating element 1150 is provided that the separating element 1150 comprises a base body 1190, which has two coatings 1192.
  • the coatings 1192 are arranged on the outer side of the main body 1190 on the outer side of the main body 1190 in a radial direction 1194 relative to the longitudinal axis 1160.
  • One of the coatings 1192 is formed as a protective layer 1196, which may optionally be provided on the deposition element 1150.
  • Coatings 1192 is considered to be a catalytically active
  • the protective layer 1196 is arranged on the catalytically active coating 1198, which in turn is arranged on the main body 1190.
  • the main body 1190 is in particular a porous carrier, which is formed, for example, from an aluminum foam or from sintered metal.
  • the catalytically active coating 1198 includes, for example, a material containing copper, nickel, nickel oxide, palladium, platinum, rhodium, gold and / or other catalytically active elements and / or compounds.
  • the catalytically active coating 1198 is preferably chemically and / or physically connected to the main body 1190.
  • the protective layer 1196 is formed, for example, from a polytetrafluoroethylene material (PTFE), from polypropylene (PP), polyethylene (PE) and / or polyamide (PA) or a combination of said materials.
  • PTFE polytetrafluoroethylene material
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PA polyamide
  • the protective layer 1196 is particularly as a perforated or otherwise gas-permeable film, as a network or as a coating or
  • Both the main body 1190 and the catalytically active coating 1198 and the protective layer 1196 are preferably permeable only to gases, so that solids as a filter cake at the by the protective layer 1196th formed outside 1172 of the deposition element 1150 are deposited.
  • the deposition element 1150 has a structured surface.
  • a zigzag-shaped course of the surface of the separating element 1150 is formed by protrusions 1200 projecting outwards in the radial direction 1194.
  • a deposition element 1150 having a relatively large outer surface can be provided.
  • the first embodiment of a separation element 1150 shown in FIGS. 5 and 6 functions as follows:
  • the separating element 1150 is supplied with the exhaust gas to be cleaned.
  • Solids and other larger particles of the exhaust gas flow 1102 then deposit on the outside 1172 of the separating element 1150, in particular on the protective layer 1196, thereby forming a filter cake.
  • Gaseous constituents of the exhaust gas flow pass through the protective layer 1196, through the catalytically active coating 1198 and through the main body 1190 into the interior 1170 of the separating element 1150.
  • Harmful gases such as nitrogen oxides or non-volatile organic compounds (VOCs) may be chemically converted with the aid of an additive using the catalytically active coating 1198.
  • VOCs non-volatile organic compounds
  • Harmful gases may be chemically converted with the aid of an additive using the catalytically active coating 1198.
  • the interior 1170 of each separation element 1150 then preferably accumulates exhaust gas, which has been freed from solids and other particles as well as noxious gases.
  • FIGS. 7 and 8 illustrated second embodiment of a separating element 1150 differs from the first embodiment shown in FIGS. 5 and 6 essentially in that the base body 1190, the catalytically active coating 1198 and the protective layer 1196 are formed substantially hollow cylindrical and no projections 1200th exhibit.
  • Such a separating element 1150 is particularly simple and
  • Figs. 7 and 8 illustrated second embodiment of a separating element 1150 in terms of structure and function with the in Figs. 5 and 6 illustrated first embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • FIGS. 9 and 10 illustrated third embodiment of a separating element 1150 differs from the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8 substantially by the fact that the main body 1190 is formed as a grid 1202.
  • the main body 1190 thus comprises a multiplicity of passage openings 1204 arranged in the form of a matrix.
  • the passage openings 1204 are filled with a filling 1206.
  • the filling 1206 is in particular a catalytically active filling 1208.
  • the basic body 1190 provided with the catalytically active filling 1208 forms a continuous wall 1210 in which, in particular, a gas-impermeable or gas-permeable grid section of the grid 1202 and the catalytically active filling 1208, which is permeable to gas, alternate.
  • the deposition element 1150 according to the third embodiment shown in FIGS. 9 and 10 includes a protective layer 1196
  • Separating element 1150 forms and thus in the radial direction 1194 outside of the provided with the catalytic filling 1208 grating 1202 is arranged.
  • the in Figs. 9 and 10 illustrated third embodiment of the separating element 1150 can be prepared, for example, characterized in that the grid 1202 is provided with the catalytically active filling 1208.
  • the coating 1192 is preferably applied.
  • steps can preferably be carried out in one plane, that is to say substantially two-dimensionally.
  • the main body 1190 together with the filling 1208 and the protective layer 1196 is then preferably rolled up.
  • This rolling can lead to a single-layer or even a multi-layered configuration of the separating element 1150.
  • Embodiment of a deposition element 1150 in terms of structure and function with the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • One in FIGS. 11 and 12 illustrated fourth embodiment of a separating element 1150 differs from that shown in FIGS. 7 and 8, essentially in that the main body 1190 is provided partially or completely in the radial direction 1194 on the outside with a catalytically active coating 1198.
  • the base body 1190 is provided partially or completely with a catalytically active coating 1198 on an inner side in the radial direction 1194.
  • the material of the main body 1190 is, for example, a foam, a woven fabric, a knitted fabric and / or a fiber composite.
  • An outer side 1172 of the separating element 1150 is also in the in Figs. 11 and 12 illustrated fourth embodiment of the deposition element 1150 by a protective layer 1196 formed.
  • FIGS. 11 and 12 illustrated fourth embodiment of a separating element 1150 in terms of structure and function with the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8, so that reference is made to the above description in this regard.

Abstract

Um eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung eines Kohlenstoffmonoxidhaltigen Abgasstroms zu schaffen, welche eine effiziente Energienutzung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Behandlungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Umwandlungsvorrichtung (140) zur Umwandlung von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie zur Bereitstellung eines thermischen Energieträgers und/oder elektrischer Energie; eine Reinigungsvorrichtung (124) zur Reinigung des der Umwandlungsvorrichtung zuzuführenden Abgasstroms.

Description

Behandlungsvorrichtung und
Verfahren zum Behandeln eines Abgasstroms
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung eines Abgasstroms, insbesondere eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms.
Ein Kohlenstoffmonoxid-haltiger Abgasstrom ist beispielsweise ein Abgasstrom einer FCC-Anlage (Fluid Catalytic Cracking), welcher beispielsweise beim Regenerieren eines Katalysators einer FCC-Anlage durch partielle Oxidation von Kohlenstoffablagerungen entsteht. Abhängig von einer Anlagenauslegung kann ein erzwungener Regeneratorbetrieb unter Sauerstoffunterschuss dazu führen, dass der Kohlenstoff nur zum Teil zu Kohlenstoffdioxid oxidiert wird . Insbesondere kann ein Anteil von 4 bis 10 Vol.-% den Regenerator als Kohlen- stoffmonoxid verlassen. Diese Kohlenstoffmonoxid-Menge stellt einen nutzbaren Heizwert in der Größenordnung von bis zu 1,5 Megajoule pro Kubikmeter im Normzustand (MJ/m3 i. N.) dar. Dieser Heizwert kann beispielsweise in einem so genannten CO-Boiler zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.
Aus im Koks (Kohlenstoffablagerungen) gebundenem Stickstoff entstehen während der Regenerierung des Katalysators bei etwa 715 °C Stickoxide in der Größenordnung zwischen 50 - 400 ppm vol.. Parallel wird im Koks gebundener Schwefel, der bis zu 30 % des im Zulauf enthaltenen Schwefels betragen kann, im Regenerator zu S02 und S03 (< 10 %) umgesetzt und in der
Größenordnung von 200 bis 3.000 ppm vol . emittiert.
Eine weitere Quelle für Emission ist der Austrag von Cracking-Katalysator aus dem Regenerator in der Größenordnung von bis zu 10 g/bbl Einsatz, der wesentlich zur Erhöhung von Feinstaub in der Größenordnung von 30 - 80% des Staubanteils beiträgt, aber auch durch Belagbildung zur
Leistungsminderung im CO-Boiler führt.
Zur Einhaltung von Umweltauflagen zur Emissionsbegrenzung werden insbesondere separate Prozesseinheiten zur Entstickung, Entschwefelung und Feinstaubreduzierung im Abfluss des CO-Boilers eingesetzt.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren für Fluid Catalytic Cracking erfordern beispielsweise eine Reihenschaltung von drei oder mehr Prozessen, welche bei jeweils optimalen Prozessbedingungen, insbesondere bei abgesenkter Temperatur, in einem Ablauf eines CO-Boilers vorgesehen sind . Die Reinigungsprozesse werden somit typischerweise im Abgasstrom, welcher den CO-Boiler verlässt, durchgeführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behandlungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine effiziente Energienutzung bei der
Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Behandlungsvorrichtung zur Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms gelöst, welche Folgendes umfasst:
eine Umwandlungsvorrichtung zur Umwandlung von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie zur
Bereitstellung eines thermischen Energieträgers und/oder elektrischer Energie; eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des der Umwandlungsvorrichtung zuzuführenden Abgasstroms.
Unter Reinigung wird dabei insbesondere eine Entschwefelung, eine
Entstickung, Entsäuerung, Entgiftung und/oder eine Entstaubung,
vorzugsweise eine Kombination von mindestens zwei der vorhergehend genannten Verfahren zur umwelttechnischen Behandlung von Abgasen bzw. Ablüften verstanden. Unter einer Entschwefelung eines Abgases oder einer Abluft wird dabei insbesondere eine über ein geeignetes technisches Verfahren herbeigeführte Absenkung einer SOx-Konzentration des Abgases und/oder Abluft verstanden. Unter einer Entstickung eines Abgases oder einer Abluft wird dabei insbesondere eine über ein geeignetes technisches Verfahren herbeigeführte Absenkung einer NOx-Konzentration des Abgases und/oder Abluft verstanden. Weiters wird unter einer Entsäuerung eines Abgases oder einer Abluft insbesondere eine über ein geeignetes technisches Verfahren herbeigeführte Absenkung einer Konzentration von sauren Bestandteilen des Abgases und/oder Abluft (z. B. HF, HCL, etc.) verstanden. Bei einer Entgiftung werden vorzugsweise toxische Anteile (z. B. Dioxine, Furane, etc.) durch ein geeignetes technisches Verfahren aus einem Abgas oder einer Abluft entfernt oder zumindest deren Konzentration abgesenkt. Bei einer Entstaubung werden vorwiegend feste Bestandteile, z. B. Partikel, Agglomerate, Koagulate und/oder Aschen, aus einem Abgas oder einer Abluft über eine Abscheideeinrichtung (Abscheidevorrichtung) abgeschieden, abgetrennt, ausgesiebt und/oder ausgefiltert.
Unter einem thermischen Energieträger ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere ein Medium zu verstehen, mittels welchem thermische Energie speicherbar und/oder übertragbar ist.
Ein thermischer Energieträger ist beispielsweise ein erwärmtes, erhitztes und/oder verdampftes Fluid, beispielsweise Wasser, und/oder ein Heißgas, insbesondere heißes Abgas.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung eine Reinigungsvorrichtung umfasst, mittels welcher der der Umwandlungsvorrichtung zuzuführende Abgasstrom gereinigt werden kann, ist eine Reinigung des Abgasstroms mit optimierter Energieeffizienz möglich. Diese Reinigung ist somit insbesondere stromaufwärts in einem Zulauf der Umwandlungsvorrichtung, beispielsweise eines CO-Boilers und/oder einer Gasturbinenanlage, insbesondere einer Mikrogasturbinenanlage, vorgesehen. Durch diese Anordnung der Reinigungsvorrichtung wird insbesondere auch eine
Verschmutzung der nachgeordneten Umwandlungsvorrichtung durch im ursprünglichen Abgasstrom enthaltene Schadstoffe vorteilhaft reduziert oder gar vermieden.
Aus DE 10 2013 203 448.2 ist beispielsweise eine Gasturbinenanlage, insbesondere eine Mikrogasturbinenanlage, für das Behandeln und/oder energetische Verwerten von brennbare Bestandteile enthaltendem Abgas oder Abluft bekannt, die einen Brenner mit einem beheizbaren Brennraum aufweist. Diese Anlage hat einen von gasförmigem Medium durchströmbaren
Reaktionsraum, der eine Eintrittsöffnung aufweist, durch die das Abgas oder die Abluft in den Reaktionsraum einströmt. Der Reaktionsraum weist eine Austrittsöffnung auf, durch die das Abgas oder die Abluft aus dem
Reaktionsraum in einen Heißgaskanal für das Abführen von behandeltem Abgas aus dem Reaktionsraum gelangt. In der Anlage wird das brennbare Bestandteile enthaltende Abgas bzw. die Abluft zusammen mit Starkgas verbrannt. Brennbares Gas oder Gasgemisch, dessen Heizwert HA oberhalb von 15 MJ/Nm3 liegt, wird in diesem Zusammenhang als sogenanntes
Starkgas bezeichnet. Der Heizwert von Schwachgas, wie es das Abgas bzw. die Abluft bilden, ist demgegenüber erheblich reduziert. Bei dem in der Anlage verbrannten Starkgas kann es sich z. B. um Erdgas, insbesondere Bioerdgas, handeln. Bezüglich der detaillierten Ausgestaltung der beispielhaften
Gasturbinenanlage, insbesondere Mikrogasturbinenanlage, wird auf die DE 10 2013 203 448.2 Bezug genommen, deren Offenbarung explizit mit
eingeschlossen sein soll, wobei die Bezugnahme nicht beschränkend zu verstehen ist. Neben dieser konkreten Gasturbinenanlage, insbesondere Mikrogasturbinenanlage, sind dem Fachmann auch alternative Ausführungen von Gasturbinenanlagen, insbesondere Mikrogasturbinenanlagen,
insbesondere ohne den aus DE 10 2013 203 448.2 bekannten Reaktionsraum geeignete Ausbildungen als Umwandlungsvorrichtung, insbesondere zur Umsetzung von Schwachgas bekannt. Vorteilhaft kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Zuführvorrichtung zur Zuführung zumindest eines Zusatzstoffs zu dem Abgasstrom umfasst. Unter einem Zusatzstoff wird in diesem Zusammenhang
insbesondere auch ein Gemisch, eine Dispersion, eine Emulsion und/oder eine Lösung von Zusatzstoffen verstanden, wobei die Bestandteile der Gemische, Dispersionen, Emulsionen und/oder Lösungen fest, flüssig und/oder gasförmig sein können. Ein derartiger Zusatzstoff zeichnet sich dabei vorzugsweise dadurch aus, dass der Zusatzstoff zumindest einen in der
Reinigungsvorrichtung vorgesehen und/oder auf den Abgasstrom wirkenden Abscheide-, Reinigungs- und/oder Umsetzungsprozess begünstigt, unterstützt und/oder für diesen notwendig ist.
Die Zuführvorrichtung kann beispielsweise ein Düsengitter umfassen, mittels welchem großflächig und/oder punktuell Zusatzstoff zu dem Abgasstrom zuführbar ist.
Die Zuführvorrichtung kann vorzugsweise ferner eine Mischvorrichtung umfassen und/oder bilden.
Mittels der Mischvorrichtung sind vorzugsweise ein oder mehrere Zusatzstoffe und/oder das Abgas des Abgasstroms miteinander vermischbar. Die
Mischvorrichtung kann beispielsweise eine Mischkammer und/oder ein
Mischwerk (z.B. ein Rührwerk) umfassen, in welcher bzw. in welchem ein oder mehrere Zusatzstoffe und/oder das Abgas des Abgasstroms miteinander vermischbar sind oder miteinander vermischt werden. Beispielsweise können hierzu eine oder mehrere Verwirbelungsvorrichtungen und/oder
Mischelemente in der Mischkammer vorgesehen sein.
Ein oder mehrere Mischelemente sind beispielsweise als ein Mischrad oder Zellrad ausgebildet. Alternativ oder ergänzend hierzu können als Prallplatten, Drallerzeuger und/oder Turbulenzerzeuger ausgebildete Mischelemente vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels der Zuführvorrichtung ein Ammoniak- haltiger und/oder Kalk-haltiger Zusatzstoff zu dem Abgasstrom zuführbar ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels der Zuführvorrichtung ein Ammoniak-Luft-Gemisch oder wässriges Ammoniak zu dem Abgasstrom zuführbar ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels einer Messvorrichtung der Behandlungsvorrichtung an einem Auslass der Reinigungsvorrichtung eine Stickoxidmessung vorgenommen wird . Abhängig von einer ermittelten Stickoxid-Menge und/oder -Konzentration kann vorzugsweise mittels der Zuführvorrichtung eine Menge des zugeführten Zusatzstoffs gezielt gesteuert und/oder geregelt werden.
Ein Kalk-haltiger Zusatzstoff ist beispielsweise eine wässrige Kalklösung.
Vorteilhaft kann es sein, wenn an einem Auslass der Reinigungsvorrichtung mittels einer Messvorrichtung der Reinigungsvorrichtung eine Schwefeloxid- Messung vorgenommen wird. Abhängig von der gemessenen Schwefeloxid- Menge und/oder -Konzentration kann vorzugsweise eine Menge des
zugeführten Zusatzstoffs gesteuert und/oder geregelt werden.
Zur Steuerung und/oder Regelung der Menge des zugeführten Zusatzstoffes ist vorzugsweise eine Steuervorrichtung der Behandlungsvorrichtung vorgesehen.
Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise so eingerichtet und ausgebildet, dass mittels der Steuervorrichtung die Menge des zugeführten Zusatzstoffs in Ab- hängigkeit von einer gemessenen Stickoxid-Menge und/oder einer gemessenen Schwefeloxid-Menge steuerbar und/oder regelbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung eine
Abscheidevorrichtung, insbesondere eine Filtervorrichtung, umfasst.
Mittels der Abscheidevorrichtung kann vorzugsweise ein Feststoffanteil aus dem Abgasstrom abgeschieden werden.
Die Abscheidevorrichtung kann beispielsweise eine Katalysator- Abscheidevorrichtung sein, insbesondere eine Katalysator- Abscheidevorrichtung zur Umwandlung von Stickoxiden. Unter einer
Katalysator-Abscheidevorrichtung wird dabei insbesondere eine Abscheideoder Filtervorrichtung verstanden, in deren Durchsatzrichtung bzw. -weg zumindest partiell katalytisch-aktives Material angeordnet, aufgenommen oder vorgesehen ist. Unter der Durchsatzrichtung bzw. dem Durchsatzweg wird dabei insbesondere die Passage des zu reinigenden Fluid-, Abgas- oder Abluftstroms durch die Abscheide- oder Filtervorrichtung verstanden. Unter einem katalytisch-aktiven Material wird dabei ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden, welches eine chemische Umsetzungsreaktion zumindest eines Bestandteils des Fluid-, Abgas- oder Abluftstroms in eine andere
Zusammensetzung begünstigt oder ermöglicht.
Die Abscheidevorrichtung kann beispielsweise eine Katalysator- Abscheidevorrichtung sein, insbesondere eine Katalysator- Abscheidevorrichtung zur Umwandlung von Stickoxiden und
Kohlenwasserstoffen, beispielsweise flüchtige Kohlenwasserstoffe (Volatile Organic Compounds; VOC), Dioxine, Furane, etc.
Die Abscheidevorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere
Abscheideelemente. Ein oder mehrere Abscheideelemente sind vorzugsweise als Filterelemente ausgebildet.
Ein Filterelement ist insbesondere ein Oberflächenfilter oder ein Tiefenfilter.
Bei einem Oberflächenfilter erfolgt eine Abscheidung vorzugsweise durch eine Anlagerung von abzuscheidenden Partikeln an einem Filterkuchen, welcher sich auf dem Filter bildet. Bei einem Tiefenfilter ergibt sich der eigentliche Abscheideeffekt vorzugsweise durch Einlagerung der abzuscheidenden Partikel in das Filterelement.
Alternativ oder ergänzend zu einem oder mehreren als Filterelemente ausgebildeten Abscheideelementen sind vorzugsweise ein oder mehrere Abscheideelemente vorgesehen, welche als elektrostatische Abscheider, Zyklonabscheider, Nassabscheider und/oder Wasserabscheider ausgebildet sind.
Ein oder mehrere Abscheideelemente der Abscheidevorrichtung sind vorzugsweise als Filterkerzen ausgebildet.
Ein Abscheideelement, insbesondere ein Filterelement, vorzugsweise eine Filterkerze, ist vorzugsweise ein hohizylinderförmiges, insbesondere hohlkreis- zylinderförmiges, Element.
Alternativ können auch andere, insbesondere elongierte, Hohlkörper als Abscheideelement zum Einsatz kommen. So können beispielsweise
verallgemeinerte Hohlzylinder mit polygonalen Querschnittsflächen (z. B.
dreieckige, quadratische, pentagonale, hexagonale, oktogonale Querschnitte oder Polygone höherer Ordnung, und/oder fünf-, sechs- oder mehrstrahlig sternförmige Querschnitte) und/oder Querschnittsflächen mit parabel-, elliptischen- oder hyperbelförmigen Streckenabschnitten zum Einsatz kommen. Dabei haben Querschnittsgeometrien höherer Ordnung (z.B. Sternflächen) den Vorteil, größere Manteloberflächen am Abscheideelement bereitzustellen.
Ein Abscheideelement ist vorzugsweise einseitig geschlossen ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Ende eines hohlzylinderförmigen, insbesondere hohlkreiszylinderförmigen, Elements geschlossen ist, während das weitere Ende offen ausgebildet ist.
Ein Abscheideelement ist vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich einer Längsachse und/oder Symmetrieachse von außen nach innen mit einem zu reinigenden Abgasstrom durchströmbar.
Ein geschlossenes Ende eines Abscheideelements ragt vorzugsweise in einen Rohgasraum einer Abscheidekammer der Abscheidevorrichtung hinein.
Ein offenes Ende eines Abscheideelements ist vorzugsweise einem Reingasraum einer Abscheidekammer der Abscheidevorrichtung zugewandt. Ein Innenraum eines Abscheideelements, insbesondere eines hohlzylinderförmigen, beispielsweise hohlkreiszylinderförmigen, Elements, ist vorzugsweise zu einem Reingasraum der Abscheidekammer hin geöffnet.
Günstig kann es sein, wenn die Abscheidevorrichtung ein oder mehrere Abscheideelement umfasst, welche einen Grundkörper aufweisen .
Der Grundkörper ist vorzugsweise mit einer oder mehreren Beschichtungen versehen.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper mit einer oder mehreren Füllungen versehen ist.
Der Grundkörper ist vorzugsweise ein formstabiles Bauteil, welches eine Grundform eines Abscheideelements vorgibt. Der Grundkörper bildet vorzugsweise eine Stützstruktur oder einen Träger für weitere Bestandteile des Abscheideelements, insbesondere für eine oder mehrere Beschichtungen und/oder eine oder mehrere Füllungen.
Vorzugsweise ist der Grundkörper zumindest partiell gasdurchlässig. Hierzu können einerseits Öffnungen im Grundkörper vorgesehen sein, welche sich insbesondere aufgrund der makroskopischen Formgebung des Grundkörpers ergeben. Alternativ oder ergänzend hierzu kann der Grundkörper materialbedingt zumindest partiell gasdurchlässig sein, beispielsweise kann sich eine solche materialbedingte Gasdurchlässigkeit bei einem offenporigen oder offenzelligen Material ergeben .
Unter einer Beschichtung ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere zu verstehen, dass eine innere und/oder äußere Oberfläche des Grundkörpers mit einem zusätzlichen Material (Beschich- tungsmaterial) versehen ist. Eine Gasdurchlässigkeit des Grundkörpers wird hierzu vorzugsweise nicht eingeschränkt. Insbesondere kann vorzugsweise eine gasdurchlässige, beispielsweise offenporige oder offenzellige, Struktur des Grundkörpers erhalten bleiben.
Unter einer Füllung ist insbesondere ein teilweises oder vollständiges Auffüllen eines Hohlraums des Grundkörpers zu verstehen. Insbesondere wird hierdurch vorzugsweise eine Gasdurchlässigkeit des Grundkörpers verhindert, es sei denn, dass das Füllmaterial selbst gasdurchlässig ist.
Eine Beschichtung kann beispielsweise eine Schutzschicht bilden.
Beispielsweise kann eine Beschichtung Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder Polyamid (PA) umfassen oder aus einem oder mehreren der genannten Materialien bestehen. Vorstehend sind Merkmale einer Beschichtung und/oder einer Füllung des Grundkörpers beschrieben. Diese Merkmale einer Beschichtung und/oder einer Füllung des Grundkörpers können jedoch auch verwirklicht sein, wenn eine Beschichtung und/oder Füllung selbst mit einer Beschichtung und/oder Füllung versehen ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine katalytisch wirksame
Beschichtung des Grundkörpers mit einer als Schutzschicht ausgebildeten Beschichtung und/oder einer oder mehreren Füllungen versehen ist.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper ein Kunststoffmaterial, ein Keramikmaterial, ein glasartiges Material und/oder ein Metallmaterial umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial, einem Keramikmaterial, einem glasartigen Material und/oder einem Metallmaterial gebildet ist.
Unter einem glasartigen Material ist in dieser Beschreibung und den
beigefügten Ansprüchen insbesondere eine amorphe Substanz, beispielsweise ein amorpher Feststoff, zu verstehen.
Beispielsweise kann ein organisches glasartiges Material vorgesehen sein, insbesondere Kunststoff, welcher einen amorphen Aufbau aufweist.
Ferner kann ein anorganisches glasartiges Material vorgesehen sein, insbesondere Silikatglas, Quarzglas, etc.
Ein glasartiges Material ist beispielsweise ein glasfaserartiges Material, insbesondere ein Glasfasermaterial.
Ein Keramikmaterial ist oder umfasst beispielsweise Kordierit und/oder Mullit.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper aus einem ausgehärteten und/oder versteiften Metallschaum gebildet ist. Der Grundkörper umfasst insbesondere einen offenporigen oder offenzelligen Metallschaum.
Ein Metallmaterial, insbesondere ein Material eines offenporigen oder offenzelligen Metallschaums, kann beispielsweise ein korrosionsfester Stahl, insbesondere eine FeCrAI-Legierung, sein.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper ein Aluminiumschaummaterial umfasst oder aus einem Aluminiumschaummaterial gebildet ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Sintermetall umfasst oder als ein Sintermetallbauteil ausgebildet ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper eine Hohlkugelstruktur aufweist und/oder aus einem Material mit einer Hohlkugelstruktur gebildet ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Metallgitter umfasst, welches beispielsweise aus Eisen oder Palladium gebildet ist. Gitterzellen des Metallgitters sind dann beispielsweise mit einer Füllung, insbesondere einer gasdurchlässigen katalytisch aktiven
(wirksamen) Füllung, versehen.
Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Abscheideelement dadurch bereitgestellt wird, dass ein Metallgitter durch Füllen der Gitterzellen zu einer im Wesentlichen geschlossenen Schicht weitergebildet wird . Durch anschließendes Aufrollen des Metallgitters bzw. der gesamten geschlossenen Schicht zu einem Hohlzylinder kann dann vorzugsweise ein als Filterkerze ausgebildetes Abscheideelement gebildet werden. Lediglich eines der beiden zunächst noch offenen Enden des Abscheideelements wird dann vorzugsweise noch verschlossen. Dieses Abscheideelement kann dann schließl ich noch mit einer weiteren Beschichtung , beispielsweise einer Schutzschicht, versehen werden .
Eine Beschichtung, insbesondere eine Schutzschicht, kann beispielsweise eine perforierte und/oder anderweitig gasd urchlässige Folie, ein Netz, eine physika¬ l ische und/oder chemische Beschichtung und/oder eine Bedampfung auf dem Grund körper oder einer weiteren Beschichtung eines Abscheideelements sein .
Günstig kann es sein, wenn der Grund körper mit einer oder mehreren gasd urchlässigen und/oder katalytisch wirksamen Beschichtungen versehen ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grund körper mit einer oder mehreren gasdurchlässigen und/oder katalytisch wirksamen Fül lungen versehen ist.
U nter einer katalytischen Wirksamkeit ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere zu verstehen, dass Schadstoffe, insbesondere Schadgase, des Abgasstroms d urch Kontakt mit der katalytisch wirksamen Beschichtung und/oder der katalytisch wirksamen Füll ung effizienter chemisch umgewandelt werden können, insbesondere d urch Reduktion einer Aktivierungsenerg ie und/oder d urch Verschieben eines Gleichgewichtspunkts einer Gleichgewichtsreaktion .
Eine katalytisch wirksame Beschichtung und/oder eine katalytisch wirksame Fül lung kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Material ien umfassen oder aus einem oder mehreren der folgenden Material ien bestehen : Kupfer, N ickel , Nickeloxid , Palladium, Platin, Rhodium, Gold u nd/oder andere katalytisch-aktive Elemente und/oder Verbind ungen . Ferner kann eine
Besch ichtung aus Plating ruppenmetal len und/oder perowskitähnl ichen
Metall mischoxiden, beispielsweise Lao,9Ago,i M n03, vorgesehen sein . Vorzugsweise ist ein katalytisch wirksames (katalytisch aktives) Material chemisch und/oder physikalisch in einem die Beschichtung, die Füllung und/oder den Grundkörper bildenden Material aufgenommen und/oder mit diesem verbunden und/oder an diesem gebunden.
Eine Beschichtung und/oder eine Füllung eines Abscheideelements ist vorzugsweise chemisch und/oder physikalisch mit dem Grundkörper verbunden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die
Abscheidevorrichtung ein oder mehrere Abscheideelemente umfasst, welche eine strukturierte Oberfläche aufweisen.
Eine strukturierte Oberfläche kann beispielsweise eine Oberfläche sein, welche einen welligen und/oder zick-zack-förmigen Verlauf aufweist, insbesondere in Bezug auf einen parallel zu einer Längsachse oder Symmetrieachse eines Abscheideelements genommenen Längsschnitt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Abscheidevorrichtung eine Abscheidekammer umfasst, welche vorzugsweise Folgendes umfasst:
einen Zuführabschnitt, durch welchen ein zu reinigender Abgasstrom einem Innenraum der Abscheidekammer zuführbar ist;
einen Abführabschnitt, durch welchen ein gereinigter Abgasstrom aus dem Innenraum der Abscheidekammer abführbar ist; und/oder
eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme, Anordnung und/oder Befestigung eines oder mehrerer Abscheideelemente der Abscheidevorrichtung .
Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Abscheideelemente der Abscheidevorrichtung lösbar, austauschbar und/oder auswechselbar an der Aufnahmevorrichtung festgelegt oder festlegbar sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein oder mehrere Abscheideelemente abdichtend an der Aufnahmevorrichtung festlegbar sind . Die Aufnahmevorrichtung umfasst insbesondere ein im Wesentlichen platten- förmiges Element, welches mit Durchführungsöffnungen versehen ist. In den Durchführungsöffnungen sind vorzugsweise die Abscheideelemente der Abscheidevorrichtung anordenbar, insbesondere lösbar festlegbar.
Ein Zuführabschnitt der Abscheidekammer umfasst vorzugsweise eine Eingangsöffnung und/oder einen Eingangsanschluss.
Ein Abführabschnitt umfasst vorzugsweise eine Ausgangsöffnung und/oder einen Ausgangsanschluss.
Vorzugsweise ist ein Strömungsweg zwischen dem Zuführabschnitt, insbesondere dem Eingangsanschluss, und dem Abführabschnitt, insbesondere dem Ausgangsanschluss, derart vorgesehen, dass ein durch den Zuführabschnitt in den Innenraum der Abscheidekammer eintretender Abgasstrom über das eine oder die mehreren Abscheideelemente strömen bzw. durch diese hindurchtreten muss, um zu dem Abführabschnitt zu gelangen und über diesen abgeführt zu werden.
Günstig kann es sein, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Rückspülvorrichtung zum Reinigen der Abscheidevorrichtung umfasst.
Mittels der Rückspülvorrichtung ist vorzugsweise ein Fluidstrom in umgekehrter Richtung erzeugbar, um Feststoffe und sonstige Rückstände und Ablagerungen von einem oder mehreren Abscheideelementen der
Abscheidevorrichtung zu entfernen.
Der Fluidstrom in umgekehrter Richtung ist insbesondere ein Fluidstrom, welcher derjenigen Richtung entgegengerichtet ist, in welcher der Abgasstrom in einem Abscheidebetrieb der Abscheidevorrichtung die Abscheidevorrichtung durchströmt. Die Rückspülvorrichtung kann beispielsweise eine Druckluftvorrichtung sein. Eine solche Druckluftvorrichtung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Reinigungslanzen, mittels welchen Druckluftimpulse in Innenräume des einen oder der mehreren Abscheideelemente einbringbar sind, insbesondere um eine Durchströmung in radialer Richtung nach außen und somit eine Abreinigung von Verunreinigungen von einer in radialer Richtung außenliegenden Oberfläche der Abscheideelemente zu erzielen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung eine Abführvorrichtung umfasst, mittels welcher aus dem Abgasstrom abgeschiedene Feststoffe abführbar sind .
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Abführvorrichtung Feststoffe und sonstige Rückstände und Ablagerungen nach einem erfolgten Rückspülvorgang von einem oder mehreren Abscheideelementen der
Abscheidevorrichtung entfernbar sind .
Eine Abführvorrichtung kann beispielsweise eine Austragvorrichtung sein.
Insbesondere kann eine Abführvorrichtung ein oder mehrere Förderbänder und/oder eine oder mehrere Zellenradschleusen umfassen .
Mittels der Abführvorrichtung sind vorzugsweise Filterkuchenfragmente, Stäube, etc. abführbar.
Vorzugsweise ist eine Abgasführung derart vorgesehen, dass der Gasstrom mit dem zugeführten Zusatzstoff oder mit den zugeführten Zusatzstoffen vermischt wird und zudem eine geeignete Verweilzeit zur Umsetzung von beispielsweise Schwefeloxid zu Calciumsulfit und/oder Calciumsulfat zur
Verfügung gestellt wird. Ein Feststoffanteil des Abgasstroms wird vorzugsweise vor Eintritt in ein Abscheideelement auf der Oberfläche des Abscheideelements abgeschieden.
Stickoxid im Abgasstrom wird vorzugsweise beim Durchtritt durch das
Abscheideelement der Abscheidevorrichtung mit zugeführtem Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt, insbesondere unter Nutzung einer katalytischen Beschichtung oder katalytischen Masse der
Abscheidevorrichtung.
Insbesondere durch regelmäßiges Rückspülen der Abscheidevorrichtung mittels der Rückspülvorrichtung kann vorzugsweise ein Filterkuchen an dem Abscheideelement der Abscheidevorrichtung entfernt werden. Mittels der Abführvorrichtung ist das den Filterkuchen bildende Material schließlich vorzugsweise aus der gesamten Reinigungsvorrichtung abführbar.
Vorzugsweise werden Prozessstufen zur Entstickung, Entschwefelung und Entstaubung des Abgasstroms in eine gemeinsame Prozessstufe integriert und/oder auf eine einzige Prozessstufe reduziert.
Ein Installationsort dieser einen Prozessstufe wird vorzugsweise in einen Zulauf einer Energierückgewinnungsvorrichtung verlegt, insbesondere in einem Bereich, in welchem beispielsweise für die Katalysator-Abscheidevorrichtung optimale Temperaturen vorherrschen.
Günstig kann es sein, wenn eine Staubbelastung der Energierückgewinnungsvorrichtung sowie die erforderlichen Reinigungsarbeiten reduziert werden. Reinigungsintervalle werden hierdurch vorzugsweise verlängert.
Ein an der Filtervorrichtung abgeschiedener Filterkuchen kann vorzugsweise trocken abgeführt werden, woraus eine unkritische Handhabung, Weiterverarbeitung und Lagerung resultieren kann. Zudem können vorzugsweise Investitionskosten eingespart werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Behandeln eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine energieeffiziente Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Behandeln eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms gelöst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Reinigen eines Abgasstroms mittels einer Reinigungsvorrichtung;
Zuführen des gereinigten Abgasstroms zu einer Umwandlungsvorrichtung; Umwandeln von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid mittels der Umwandlungsvorrichtung, wobei die dabei freiwerdende Energie zur Bereitstellung eines thermischen Energieträgers und/oder elektrischer Energie, insbesondere zum Verdampfen von Wasser genutzt wird .
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Das Reinigen des Abgasstroms umfasst vorzugsweise Folgendes:
Zuführen des Abgasstroms zu einer Reinigungsvorrichtung;
Reinigen des Abgasstroms mittels der Reinigungsvorrichtung durch Abscheiden von Teilchen und/oder durch katalytische Umsetzung mindestens eines
Schadstoffs, insbesondere eines Schadgases.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Abgasstrom mittels eines oder mehrerer Abscheideelemente einer Abscheidevorrichtung der Reinigungsvorrichtung durch Abscheiden von Teilchen und/oder durch katalytische Umsetzung mindestens eines Schadstoffs, insbesondere eines Schadgases, gereinigt wird .
Der Abgasstrom wird vorzugsweise zur Reinigung desselben durch eine oder mehrere als Filterkerzen ausgebildete Abscheideelemente hindurchgeführt.
Günstig kann es sein, wenn der Abgasstrom nach der Reinigung desselben mittels der Reinigungsvorrichtung einer Energierückgewinnungsvorrichtung zugeführt wird.
Insbesondere kann dem Abgasstrom hierdurch Wärme entzogen werden, welche andernfalls ungenutzt an die Umgebung abgegeben werden würde.
Günstig kann es sein, wenn dem Abgasstrom mittels einer Zuführvorrichtung ein Zusatzstoff, beispielsweise ein Ammoniak-haltiger und/oder Kalk-haltiger Zusatzstoff, zugeführt, beigegeben und/oder zugemischt wird .
Mittels einer Abscheidevorrichtung der Reinigungsvorrichtung, insbesondere mittels einer Katalysator-Abscheidevorrichtung der Reinigungsvorrichtung, werden vorzugsweise Feststoffe aus dem Abgasstrom abgeschieden.
Vorzugsweise wird die Abscheidevorrichtung zum Entfernern von
abgeschiedenen Feststoffen mittels einer Rückspülvorrichtung der
Reinigungsvorrichtung in einer Richtung durchströmt, welche einer
Durchströmungsrichtung der Abscheidevorrichtung in einem Abscheidebetrieb entgegengesetzt ist.
Die an der Abscheidevorrichtung abgeschiedenen Feststoffe werden
vorzugsweise mittels einer Abführvorrichtung der Reinigungsvorrichtung von der Abscheidevorrichtung abgeführt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Behandlungsvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung, zur Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms, insbesondere gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die erfindungsgemäße Verwendung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Reinigungsvorrichtung stromaufwärts der Umwandlungsvorrichtung angeordnet ist.
Der Begriff stromaufwärts bezieht sich dabei auf die Strömungsrichtung des zu behandelnden Abgasstroms.
Günstig kann es sein, wenn mittels der Reinigungsvorrichtung Feststoffe sowie Stickoxide und Schwefeloxide im Abgasstrom reduziert oder abgeschieden werden, insbesondere bevor der Abgasstrom der Umwandlungsvorrichtung zugeführt wird.
Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Verwendung weisen vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Die Abscheidevorrichtung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere
Abscheideelemente, welche beispielsweise ein keramisches Material umfassen, welches mit einer katalytischen Masse imprägniert ist.
Günstig kann es sein, wenn der der Reinigungsvorrichtung zugeführte Abgasstrom Prozessabluft einer Expansionsturbine eines Regenerators ist. Die Prozessabluft kann beispielsweise gemischte Abluft einer ersten Stufe eines Regenerators (erste Regenerationsstufe) und eines Abhitzekessels einer zweiten Stufe des Regenerators (zweite Regenerationsstufe) sein.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der der Reinigungsvorrichtung zuzuführende Abgasstrom ausschließlich Prozessabluft einer ersten Stufe eines Regenerators oder eines Abhitzekessels einer zweiten Stufe des Regenerators ist.
Vorzugsweise ist eine Abgasführung derart vorgesehen, dass der Gasstrom mit dem zugeführten Zusatzstoff oder mit den zugeführten Zusatzstoffen vermischt wird und zudem eine geeignete Verweilzeit zur Umsetzung von beispielsweise Schwefeloxid zu Calciumsulfit und/oder Calciumsulfat zur
Verfügung gestellt wird.
Ein Feststoffanteil des Abgasstroms wird vorzugsweise vor Eintritt in ein Abscheideelement auf der Oberfläche des Abscheideelements abgeschieden.
Stickoxid im Abgasstrom wird vorzugsweise beim Durchtritt durch ein
Abscheideelement der Abscheidevorrichtung mit zugeführtem Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt, insbesondere unter Nutzung einer
katalytischen Beschichtung oder katalytischen Masse der
Abscheidevorrichtung.
Insbesondere durch regelmäßiges Rückspülen der Abscheidevorrichtung mittels der Rückspülvorrichtung kann vorzugsweise ein Filterkuchen an dem Abscheideelement der Abscheidevorrichtung entfernt werden. Mittels der Abführvorrichtung ist das den Filterkuchen bildende Material schließlich vorzugsweise aus der gesamten Reinigungsvorrichtung abführbar. Vorzugsweise werden Prozessstufen zur Entstickung, Entschwefelung und Entstaubung des Abgasstroms in eine gemeinsame Prozessstufe integriert und/oder auf eine einzige Prozessstufe reduziert.
Ein Installationsort dieser einen Prozessstufe wird vorzugsweise in einen Zulauf des CO-Boilers verlegt, insbesondere in einem Bereich, in welchem beispielsweise für die Katalysator-Abscheidevorrichtung optimale Temperaturen vorherrschen.
Günstig kann es sein, wenn eine Staubbelastung des CO-Boilers sowie die erforderlichen Reinigungsarbeiten reduziert werden. Reinigungsintervalle werden hierdurch vorzugsweise verlängert.
Günstig kann es sein, wenn ein Dampfverbrauch für Rußbläser des CO-Boilers minimiert wird.
Ein CO-Boiler weist vorzugsweise unter Verwendung der beschriebenen Reinigungsvorrichtung einen geringeren Druckverlust sowie einen erhöhten
Wirkungsgrad auf. Insbesondere können hierdurch Einsparungen beim extern zugeführten Brennstoff vorgenommen werden.
Ein an der Abscheidevorrichtung abgeschiedener Filterkuchen kann
vorzugsweise trocken abgeführt werden, woraus eine unkritische Handhabung, Weiterverarbeitung und Lagerung resultieren kann.
Zudem können vorzugsweise Investitionskosten eingespart werden.
Ein CO-Boiler ist insbesondere eine Umwandlungsvorrichtung zur Umwandlung von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie zur Bereitstellung eines thermischen Energieträgers, insbesondere zur Bereitstellung eines erwärmten, erhitzten, überhitzten und/oder verdampften Fluids, beispielsweise zum Verdampfen von Wasser. Unter einem thermischen Energieträger wird dabei insbesondere ein Fluid verstanden, welches im CO-Boiler von einem ersten, niederwertigen
thermischen Energiezustand zumindest teilweise in einen zweiten,
höherwertigen thermischen Energiezustand überführt und einem
Nachfolgeprozess zugeleitet werden kann, wobei zumindest ein Teil einer Energiedifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Energiezustand an den Nachfolgeprozess, insbesondere einen Energieaufnehmer des
Nachfolgeprozesses, übertragen werden kann.
Günstig kann es sein, wenn thermische Energie einer Umwandlungsvorrichtung, insbesondere eines CO-Boilers, in elektrische Energie umgewandelt wird, beispielsweise mittels einer Organic Rankine Cycle-Anlage (ORC-Anlage).
Die Reinigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Teilchen aus dem Abgasstrom und/oder zur katalytischen Umsetzung mindestens eines Schadstoffs, insbesondere eines Schadgases, aus dem Abgasstrom.
Unter dem Begriff "Teilchen" sind in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen feste, flüssige und/oder gasförmige Verunreinigungen im
Abgasstrom zu verstehen. Feste und/oder flüssige Verunreinigungen werden mittels der Abscheidevorrichtung vorzugsweise abgeschieden, insbesondere filtriert. Gasförmige Verunreinigungen, welche insbesondere ein Schadgas des Abgasstroms bilden, werden mittels der Abscheidevorrichtung vorzugsweise katalytisch umgesetzt, das heißt chemisch umgewandelt, vorzugsweise in weniger schädliche Stoffe.
Schadstoffe sind insbesondere Stoffe oder Stoffgemische, welche schädlich für Menschen, Tiere, Pflanzen oder andere Organismen sowie ganze Ökosysteme sein können. Eine Schädigung kann sich dabei durch Aufnahme der Schadstoffe durch die Organismen oder einen Eintrag in ein Ökosystem oder seine Biomasse ergeben. Als schädlich wird ein Stoff vorzugsweise durch seine Wirkung auf ein Ökosystem definiert, beispielsweise von den Mikroben bis hin zur Pflanze, Tier und Mensch .
Ein Schadstoff ist insbesondere dann ein schädlicher Stoff im eigentlichen Wortsinn, wenn dessen Menge und/oder Konzentration über den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten liegt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Zuführvorrichtung ein Düsengitter oder eine sonstige Einspritzvorrichtung umfasst, mittels welcher großflächig und/oder punktuell ein oder mehrere Zusatzstoffe zu dem Abgasstrom zuführbar sind .
Eine Zuführvorrichtung umfasst beispielsweise mehrere matrixförmig angeordnete Düsen, welche insbesondere in einer senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgasstroms verlaufenden Ebene gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Zuführvorrichtung eine oder mehrere Einströmvorrichtungen umfasst, mittels welchen ein oder mehrere Zusatzstoffe quer, insbesondere senkrecht, zu einer
Strömungsrichtung des Abgasstroms in den Abgasstrom einleitbar sind .
Eine als katalytischer Abscheider ausgebildete Abscheidevorrichtung ist insbesondere eine Kombination aus einem Katalysator und einem Partikelfänger.
Vorzugsweise ermöglicht die Abscheidevorrichtung einen Betrieb bei Temperaturen von mindestens ungefähr 300 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 450 °C, insbesondere ungefähr 600 °C.
Eine Abscheidevorrichtung weist vorzugsweise eine hohe spezifische Volumenstromdichte auf, das heißt, dass ein Volumenstrom des Abgasstroms bezogen auf das Volumen des Abscheiders (Abscheidevorrichtung) sehr groß ist. Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fluid Catalytic Cracking-Anlage (FCC-Anlage) gemäß dem bekannten Stand der Technik;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer vorteilhaften Weiterbildung einer FCC-Anlage;
Fig. 3 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung einer Reinigungsvorrichtung;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Abscheideelements der
Abscheidevorrichtung aus Fig. 3;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A einer ersten Ausführungsform eines Abscheideelements, bei welcher eine gasdurchlässige erhabene Oberflächenstruktur mit zumindest partieller katalytischer Beschichtung vorgesehen ist;
Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch das Abscheideelement aus Fig .
5 im Bereich VI in Fig. 5;
Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Abscheideelements, welches einen hohlzylindrischen Träger (Grundkörper) mit einer zumindest partiellen katalytischen Beschichtung umfasst; Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch das Abscheideelement aus Fig . 7 im Bereich VIII in Fig. 7;
Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Abscheideelements, welches einen als Gitter ausgebildeten Grundkörper mit die Gitterstruktur auffüllenden katalytischen Einsätzen umfasst;
Fig. 10 einen schematischen Schnitt durch das Abscheideelement aus Fig .
9 im Bereich X in Fig. 9;
Fig. 11 eine der Fig. 5 entsprechende schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Abscheideelements, welches eine gasdurchlässige Wandstruktur mit zumindest partieller kataly- tischer Beschichtung auf einer Innenseite und/oder einer Außenseite der Wand struktur umfasst; und
Fig. 12 einen schematischen Schnitt durch das Abscheideelement aus Fig .
11 im Bereich XII in Fig . 11.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig . 1 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten FCC-Anlage (Fluid Catalytic Cracking-Anlage) dient der Stoffumwandlung in der erdölverarbeitenden Industrie. Insbesondere dient eine solche FCC-Anlage 100 zur Umsetzung schwerer Erdölfraktionen in Olefine,
Catcracker-Benzin, Gasöl- und Schweröl-Komponenten .
Eine FCC-Anlage 100 umfasst eine Crackingvorrichtung 102, in welcher der eigentliche Umwandlungsprozess des als Rohöl zugeführten Erdöls durchgeführt wird. Die Crackingvorrichtung 102 umfasst einen Crackingabschnitt 104, welchem über eine Rohölzuführung 106 Rohöl zuführbar ist.
Nach erfolgter Umwandlung des Rohöls sind die dabei entstehenden Produkte über eine Produktabführung 108 der Crackingvorrichtung 102 abführbar.
Bei der Umwandlung des zugeführten Rohöls kommt Katalysatormaterial zum Einsatz, welches in beispielsweise zwei Regenerationsstufen 110, insbesondere einer ersten Regenerationsstufe 110a und einer zweiten Regenerationsstufe 110b, der Crackingvorrichtung 102 nach der Verwendung im Crackingabschnitt 104 regeneriert wird. Insbesondere wird dabei Koks von dem Katalysatormaterial entfernt, welches sich beim Umwandeln des Rohöls auf demselben niederschlägt.
Das Katalysatormaterial wird nach der Regeneration erneut im Crackingabschnitt 104 verwendet.
Bei der Regeneration des Katalysatormaterials entsteht Abgas, welches eine Vielzahl von Schadstoffen enthalten kann.
Insbesondere umfasst dieses Abgas Stickoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx) sowie Feststoffteilchen.
Das Abgas umfasst ferner Kohlenstoffmonoxid, welches insbesondere aufgrund eines Sauerstoffunterschusses in den Regenerationsstufen 110 durch unvollständige Oxidation von Kohlenstoff-haltigen Partikeln, insbesondere Koks, entsteht.
Das Kohlenstoffmonoxid wird bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung einer FCC-Anlage 100 in einem so genannten CO-Boiler 112 zu Kohlenstoff- dioxid umgewandelt, insbesondere oxidiert. Die dabei freiwerdende Energie wird in dem CO-Boiler 112 zum Verdampfen von Wasser genutzt.
Mittels des CO-Boilers 112 kann somit im Abgas aus den Regenerationsstufen 110 enthaltene chemische Energie zur Dampfbereitstellung genutzt werden.
Die FCC-Anlage 100 umfasst ferner einen Abhitzekessel 114 zur Nutzung von Abwärme des aus den Regenerationsstufen 110, insbesondere der zweiten Regenerationsstufe 110b, abgeführten Abgases.
Der Abhitzekessel 114 ist somit vorzugsweise von einem Abgasstrom aus der zweiten Regenerationsstufe 110b durchströmbar.
Dem CO-Boiler 112 ist insbesondere Abgas aus der ersten Regenerationsstufe 110a zuführbar.
Die durch den Abhitzekessel 114 und den CO-Boiler 112 hindurchgeführten Abgasströme sind noch immer stark verunreinigt und müssen daher vor einer möglichen Abführung an die Umgebung gereinigt werden.
Hierzu umfasst die FCC-Anlage 100 eine Entstickungsvorrichtung 116, eine Entschwefelungsvorrichtung 118 und eine Abscheidevorrichtung 120.
Mittels der Entstickungsvorrichtung 116 sind insbesondere Stickoxide aus dem Abgasstrom entfernbar, insbesondere durch chemische Umwandlung in Stickstoff und weitere Produkte.
Mittels der Entschwefelungsvorrichtung 118 sind insbesondere Schwefeloxide aus dem Abgasstrom entfernbar, insbesondere durch Umwandlung der Schwefeloxide in Calciumsulfit oder Calciumsulfat (Gips). Mittels der Abscheidevorrichtung 120, welche beispielsweise als elektrostatischer Abscheider ausgebildet ist, sind vorzugsweise
Feststoffpartikel aus dem Abgasstrom entfernbar.
Der mittels der Entstickungsvorrichtung 116, der Entschwefelungsvorrichtung 118 und der Abscheidevorrichtung 120 gereinigte Abgasstrom ist schließlich mittels einer Abluftabführung 122 der FCC-Anlage 100 an die Umgebung abgebbar.
Eine in Fig . 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer FCC-Anlage 100 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Reinigung des Abgasstroms vor der Zuführung desselben zu dem CO-Boiler 112 erfolgt.
Die FCC-Anlage 100 umfasst hierzu eine Reinigungsvorrichtung 124.
Der Reinigungsvorrichtung 124 ist insbesondere Abgas aus der ersten Regenerationsstufe 110a und/oder Abgas aus der zweiten Regenerationsstufe 110b zuführbar.
Insbesondere ist der Reinigungsvorrichtung 124 ein durch den Abhitzekessel 114 hindurchgeführtes Abgas aus der zweiten Regenerationsstufe 110b sowie direkt aus der ersten Regenerationsstufe 110a abgeführtes Abgas zuführbar.
Die Reinigungsvorrichtung 124 ist dabei stromaufwärts des CO-Boilers 112 angeordnet, so dass dem CO-Boiler 112 gereinigtes Abgas zugeführt werden kann.
Die Reinigungsvorrichtung 124 umfasst vorzugsweise eine Zuführvorrichtung 126 zur Zuführung eines Zusatzstoffs zu dem Abgasstrom. Der Zusatzstoff ist insbesondere ein Ammoniak-haltiger und/oder Kalk-haltiger Zusatzstoff, so dass insbesondere in Anwesenheit eines Katalysators einerseits Stickoxide und andererseits Schwefeloxide aus dem Abgasstrom entfernbar sind.
Die Reinigungsvorrichtung 124 umfasst ferner eine Abscheidevorrichtung 128, mittels welcher Feststoffe aus dem Abgasstrom abscheidbar sind .
Die Abscheidevorrichtung 128 ist insbesondere eine Katalysator- Abscheidevorrichtung 130, welche die zum Umwandeln der Stickoxide erforderliche Katalysatoroberfläche bereitstellt. Die Katalysator- Abscheidevorrichtung 130 ist hierzu insbesondere als eine
Abscheidevorrichtung 128 ausgebildet, welche mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen ist.
Die Reinigungsvorrichtung 124 umfasst ferner vorzugsweise eine Mischungsvorrichtung 132, mittels welcher der Abgasstrom einerseits und der oder die zugeführten Zusatzstoffe andererseits miteinander vermischbar sind.
Zudem umfasst die Reinigungsvorrichtung 124 noch eine Rückspülvorrichtung 134 sowie eine Abführvorrichtung 136.
Mittels der Rückspülvorrichtung 134 ist insbesondere ein Rückspülvorgang der Abscheidevorrichtung 128 durchführbar. Dabei wird die Abscheidevorrichtung 128 entgegen einer im Abscheidebetrieb üblichen Strömungsrichtung durchströmt, um einen Filterkuchen von der Abscheidevorrichtung 128 zu entfernen, insbesondere abzublasen.
Der auf diese Weise entfernte Filterkuchen ist insbesondere mittels der Abführvorrichtung 136 entfernbar. Die Reinigungsvorrichtung 124 und der CO-Boiler 112 sind Bestandteil einer Behandlungsvorrichtung 138 zur Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid- haltigen Abgasstroms.
Der CO-Boiler 112 bildet dabei eine Umwandlungsvorrichtung 140 zur Umwandlung von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie zum Verdampfen von Wasser.
Mittels der Reinigungsvorrichtung 124 kann gewährleistet werden, dass der Abgasstrom vor der Zuführung zu dem CO-Boiler 112 gereinigt wird, wodurch sich eine geringere Verunreinigung und somit auch ein geringerer Wartungsaufwand des CO-Boilers 112 ergeben kann.
Die in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform der FCC-Anlage 100 funktioniert wie folgt:
Über die Rohölzuführung 106 wird Rohöl in den Crackingabschnitt 104 der Crackingvorrichtung 102 eingeleitet und dabei mit Katalysatormaterial in Kontakt gebracht.
Das Rohöl wird dabei in eine Vielzahl von leichteren Erdölfraktionen umgewandelt, welche über die Produktabführung 108 abgeführt werden.
Das Katalysatormaterial wird bei der Umwandlung des Rohöls mit Koks verunreinigt und muss daher vor einer erneuten Verwendung regeneriert werden.
Diese Regeneration erfolgt in den beiden Regenerationsstufen 110a, 110b.
Das bei der Regeneration des Katalysatormaterials anfallende Abgas wird einerseits über den Abhitzekessel 114 und andererseits direkt der Reinigungsvorrichtung 124 zugeführt. Mittels der Zuführvorrichtung 126 der Reinigungsvorrichtung 124 wird dem Abgasstrom ein Ammoniak-haltiger Zusatzstoff, beispielsweise ein Ammoniak- Luft-Gemisch, zugeführt.
Zudem wird dem Abgasstrom mittels der Zuführvorrichtung 126 ein Kalkhaltiger Zusatzstoff, insbesondere wässrige Kalklösung, zugeführt.
Mittels der Mischvorrichtung 132 wird der Abgasstrom mit den zugeführten Zusatzstoffen vermischt, so dass insbesondere die Schwefeloxide mit dem Kalk-haltigen Zusatzstoff zu Gips reagieren können.
Der Ammoniak-haltige Zusatzstoff und in dem Abgasstrom enthaltene Stickoxide reagieren gemeinsam an der Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 zu Stickstoff und weiteren Produkten, um die Stickoxide aus dem Abgasstrom zu entfernen.
An der Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 werden in dem Abgasstrom enthaltene Feststoffteilchen abgeschieden, so dass der die Reinigungsvorrichtung 124 verlassende Abgasstrom letztlich eine möglichst geringe Menge von Stickoxiden, Schwefeloxiden und Feststoffteilchen enthält.
Mittels einer Messvorrichtung und/oder einer Steuervorrichtung der Reinigungsvorrichtung 124 kann zudem noch eine Steuerung und/oder Regelung der Zuführvorrichtung 126 derart erfolgen, dass die Zuführung von Ammoniak-haltigem und/oder Kalk-haltigem Zusatzstoff in Abhängigkeit von einem ermittelten Stickoxidgehalt bzw. Schwefeloxidgehalt des die Reinigungsvorrichtung 124 verlassenden Abgasstroms gesteuert und/oder geregelt wird .
Nach einer gewissen Betriebsdauer der Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 bildet sich ein zunehmend größer werdender Filterkuchen auf der Katalysator- Abscheidevorrichtung 130 aus, welcher den Betrieb derselben beeinträchtigen kann. Es muss daher eine regelmäßige Abreinigung der Katalysator- Abscheidevorrichtung 130 vorgenommen werden, um den zuverlässigen Betrieb der Reinigungsvorrichtung 124 gewährleisten zu können.
Hierzu wird mittels der Rückspülvorrichtung 134 ein Rückspülvorgang durchgeführt, bei welchem die Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 in einer Durchströmungsrichtung durchströmt wird, welche der
Durchströmungsrichtung im Abscheidebetrieb der Katalysator- Abscheidevorrichtung 130 entgegengesetzt ist.
Der an der Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 abgeschiedene Filterkuchen kann hierdurch einfach von der Katalysator-Abscheidevorrichtung 130 abgeblasen werden.
Mittels der Abführvorrichtung 136 kann dieser Filterkuchen letztlich abgeführt und einer Entsorgung zugeführt werden.
Der die Reinigungsvorrichtung 124 verlassende Abgasstrom wird somit als gereinigter Abgasstrom dem CO-Boiler 112 zugeführt, um die in Form von Kohlenstoffmonoxid darin noch enthaltene Energie zur Dampferzeugung zu nutzen.
Über die Abluftabführung 122 wird der Abgasstrom schließlich an die
Umgebung abgegeben .
Im Übrigen stimmt die in Fig . 2 dargestellte zweite Ausführungsform der FCC- Anlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Bei einer dritten Ausführungsform einer FCC-Anlage 100, deren schematische Darstellung der in Fig . 2 dargestellten zweiten Ausführungsform entspricht, kann vorgesehen sein, dass die Umwandlungsvorrichtung 140 zur Umwand- lung von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie eine Gasturbinenanlage 142, insbesondere eine
Mikrogasturbinenanlage 142, umfasst oder durch eine Gasturbinenanlage 142, insbesondere eine Mikrogasturbinenanlage 142, gebildet ist.
Auch eine solche Gasturbinenanlage 142, insbesondere
Mikrogasturbinenanlage 142, kann durch die Verwendung einer
Reinigungsvorrichtung 124, welche insbesondere in einem Zulauf der
Gasturbinenanlage 142, insbesondere Mikrogasturbinenanlage 142,
angeordnet ist, vor einer unerwünschten oder unerwünscht starken
Verunreinigung geschützt werden.
Die Gasturbinenanlage 142, insbesondere Mikrogasturbinenanlage 142, kann dabei insbesondere thermisch mit weiteren Komponenten der FCC-Anlage 100, beispielsweise mit dem Abhitzekessel 114, gekoppelt sein. In der
Gasturbinenanlage 142, insbesondere Mikrogasturbinenanlage 142, erzeugte Wärme kann hierdurch zu einem effizienteren Betrieb der FCC-Anlage 100 beitragen.
Ferner kann mittels der als Gasturbinenanlage 142, insbesondere
Mikrogasturbinenanlage 142, ausgebildeten Umwandlungsvorrichtung 140, aber auch mittels einer als CO-Boiler 112 ausgebildeten
Umwandlungsvorrichtung 140 ein thermischer Energieträger und/oder elektrische Energie bereitgestellt werden .
Ein thermischer Energieträger kann beispielsweise ein erwärmtes, erhitztes und/oder verdampftes Fluid, beispielsweise Wasser, und/oder ein Heißgas, insbesondere heißes Abgas, sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass thermische Energie des Abgasstroms aus dem CO-Boiler 112 zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt wird, beispielsweise mittels einer Organic Rankine Cycle-Anlage (ORC-Anlage). Im Übrigen stimmt die ebenfalls in Fig . 2 dargestellte dritte Ausführungsform einer FCC-Anlage 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
In Fig . 3 ist eine Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 1108
dargestellt, welche vorzugsweise als Abscheidevorrichtung 128 der in Fig . 2 dargestellten Reinigungsvorrichtung 124 Verwendung findet.
Die Abscheidevorrichtung 1108 ist als eine Katalysator-Abscheidevorrichtung 1110 ausgebildet und dient einerseits dem filtrierenden Abscheiden von Partikeln, insbesondere Feststoffen, und andererseits der katalytischen
Umwandlung von Schadgasen.
Die Abscheidevorrichtung 1108 umfasst eine Abscheidekammer 1124.
Die Abscheidekammer 1124 umfasst einen Zuführabschnitt 1126, welcher vorzugsweise eine Eingangsöffnung 1128 und/oder einen Eingangsanschluss 1130 umfasst.
Über den Zuführabschnitt 1126 ist ein zu reinigender Abgasstrom 1102 in einen Innenraum 1132 der Abscheidekammer 1124 einleitbar.
Eine im Zuführabschnitt 1126 angeordnete Ventilvorrichtung 1134 oder Klappenvorrichtung 1136 dient vorzugsweise der Steuerung und/oder
Regelung des Volumenstroms des zugeführten Abgasstroms 1102.
Die Abscheidekammer 1124 umfasst ferner einen Abführabschnitt 1138, welcher vorzugsweise eine Ausgangsöffnung 1140 und/oder einen
Ausgangsanschluss 1142 umfasst. Über den Abführabschnitt 1138 ist das in der Abscheidekammer 1124 gereinigte Abgas abführbar.
Zur Steuerung und/oder Regelung des Volumenstroms des abgeführten Abgasstroms ist vorzugsweise im Abführabschnitt 1138 eine Ventilvorrichtung 1134 und/oder eine Klappenvorrichtung 1136 vorgesehen.
Der Innenraum 1132 der Abscheidekammer 1124 unterteilt sich in einen Rohgasraum 1144 und einen Reingasraum 1146.
Der Rohgasraum 1144 und der Reingastraum 1146 sind durch eine Aufnahmevorrichtung 1148 und mehrere Abscheideelemente 1150 der Abscheidevorrichtung 1108 voneinander getrennt.
Die Aufnahmevorrichtung 1148 dient der Aufnahme mehrerer Abscheideelemente 1150.
Die Aufnahmevorrichtung 1148 ist insbesondere als eine Trennwand 1152 des Innenraums 1132 der Abscheidekammer 1124 ausgebildet.
Die Trennwand 1152 umfasst mehrere Durchführungsöffnungen 1154, welche Aufnahmen 1156 für die Abscheideelemente 1150 bilden.
Die Abscheideelemente 1150 sind insbesondere lösbar in den Durchführungsöffnungen 1154 festgelegt.
In einem festgelegten (montierten) Zustand der Abscheideelemente 1150 liegen diese beispielsweise mit einem Kragen 1158 des jeweiligen
Abscheideelements 1150 abdichtend an der Trennwand 1152 an, um einen unerwünschten Übertritt (Leckage) von zu reinigendem Abgas aus dem
Rohgasraum 1144 in den Reingasraum 1146 zu vermeiden. Wie insbesondere der vergrößerten Darstellung eines Abscheideelements 1150 in Fig . 4 zu entnehmen ist, ist ein Abscheideelement 1150 beispielsweise ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Körper. Insbesondere kann das Abscheideelement 1150 ein im Wesentlichen hohlkreiszylindrischer Körper sein.
Alternativ können auch andere, insbesondere elongierte, Hohlkörper als Abscheideelement 1150 zum Einsatz kommen. So können beispielsweise verallgemeinerte Hohlzylinder mit polygonalen Querschnittsflächen (z. B.
dreieckige, quadratische, pentagonale, hexagonale, oktogonale Querschnitte oder Polygone höherer Ordnung, und/oder fünf-, sechs- oder mehrstrahlig sternförmige Querschnitte) und/oder Querschnittsflächen mit parabel-, elliptischen- oder hyperbelförmigen Streckenabschnitten zum Einsatz kommen. Dabei haben Querschnittsgeometrien höherer Ordnung (z.B.
Sternflächen) den Vorteil, größere Manteloberflächen am Abscheideelement 1150 bereitzustellen.
Das Abscheideelement 1150 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Längsachse 1160 des Abscheideelements 1150 ausgebildet. Die Längsachse 1160 ist somit eine Symmetrieachse 1162 des Abscheideelements 1150.
Ein Abscheideelement 1150 umfasst vorzugsweise einen hohlzylindrischen Abschnitt 1164, welcher längs der Längsachse 1160 einenends an ein
geschlossenes Ende 1166 des Abscheideelements 1150 und anderenends an ein offenes Ende 1168 des Abscheideelements 1150 angrenzt.
Das offene Ende 1168 ist insbesondere mit dem Kragen 1158 zur Festlegung des Abscheideelements 1150 an der Aufnahmevorrichtung 1148 versehen.
Mit dem geschlossenen Ende 1166 ragt das Abscheideelement 1150 im montierten Zustand desselben an der Aufnahmevorrichtung 1148 in den Rohgasraum 1144 der Abscheidekammer 1124 hinein, so dass das geschlossene Ende 1166 und auch im Wesentlichen der gesamte hohlzylindrische Abschnitt 1164 im Betrieb der Abscheidevorrichtung 1108 von Rohgas umgeben sind . Ein Innenraum 1170 des Abscheideelements 1150 ist mittels des offenen Endes 1168 zu dem Reingasraum 1146 hin geöffnet ausgebildet.
Das Abscheideelement 1150, insbesondere der hohlzylindrische Abschnitt 1164, ist vorzugsweise gasdurchlässig ausgebildet, wobei hierzu vorgesehene Poren einen derart geringen Durchmesser aufweisen, dass zwar gasförmige Stoffe durch den hohlzylindrischen Abschnitt 1154 des Abscheideelements 1150 hindurchtreten können, sich jedoch Feststoffe und Flüssigkeiten an einer Außenseite 1172 des Abscheideelements 1150 anlagern.
Das Abscheideelement 1150 ist somit insbesondere als ein Oberflächenfilter 1174 ausgebildet.
Das Abscheideelement 1150 kann folglich auch als Filterelement 1176 bezeichnet werden.
Insbesondere dann, wenn das Abscheideelement 1150 aus einem keramischen und/oder metallischen Material gebildet ist, ist dieses vorzugsweise als eine Filterkerze 1178 ausgebildet.
Die Abscheidevorrichtung 1108 umfasst ferner vorzugsweise eine
Abreinigungsvorrichtung 1180, welche beispielsweise durch eine
Rückspülvorrichtung 1114 gebildet ist.
Die Abreinigungsvorrichtung 1180 umfasst dann insbesondere eine oder mehrere Rückspüllanzen 1182, mittels welchen ein Gasdruckstoß,
insbesondere Druckluftimpuls, von einer dem Reingasraum 1146 zugewandten Reingasseite eines jeden Abscheideelements 1150 auf das jeweilige
Abscheideelement 1150 abgebbar ist. Mittels der Rückspülvorrichtung 1114 kann somit ein Gasstrom in einer
Richtung erzeugt werden, welcher der Strömungsrichtung des Abgasstroms 1102 im Abscheidebetrieb der Abscheidevorrichtung 1108 entgegensetzt ist.
An der Außenseite 1172 eines Abscheideelements 1150 anhaftende Partikel werden hierdurch von der Außenseite 1172 gelöst. Das Abscheideelement 1150 wird somit abgereinigt.
Insbesondere dann, wenn die Rückspülvorrichtung 1114 ein Rückspülen mit Druckluft vorsieht, kann die Abreinigungsvorrichtung 1180 auch als Druckluftvorrichtung 1184 bezeichnet werden.
Alternativ oder ergänzend zu der als Druckluftvorrichtung 1184 ausgebildeten Abreinigungsvorrichtung 1180, welche vorstehend beschrieben wurde, kann eine Abreinigungsvorrichtung 1180 vorgesehen sein, mittels welcher ein Fluid, beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit oder ein Reinigungsgas, in den Rohgasraum 1144 der Abscheidekammer 1124 einleitbar ist, um an der
Außenseite 1172 der Abscheideelemente 1150 anhaftende Verunreinigungen zu entfernen.
Von den Abscheideelementen 1150 abgereinigte Anlagerungen fallen in der Schwerkraftrichtung g nach unten auf eine Abführvorrichtung 1116 der Abscheidevorrichtung 1108.
Die Abführvorrichtung 1116 ist beispielsweise als ein Transportband 1186 oder Förderband 1188 ausgebildet und ermöglicht das einfache Abtransportieren von abgereinigten Verunreinigungen aus dem Innenraum 1132 der Abscheidekammer 1124.
Vorstehend wurde teils auf ein Abscheideelement 1150 im Singular und auf mehrere Abscheideelemente 1150 im Plural Bezug genommen. Diesbezüglich ist anzumerken, dass die beschriebenen Merkmale eines Abscheideelements 1150 bei sämtlichen Abscheideelementen 1150 verwirklicht sein können. Eine Abscheidevorrichtung 1108 umfasst dann vorzugsweise mehrere im Wesentlichen identisch ausgebildete Abscheideelemente 1150. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Abscheidevorrichtung 1108 unterschiedlich ausgebildete Abscheideelemente 1150 umfasst, bei welchen unterschiedliche der in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen genannten Merkmale verwirklicht sind.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 1108 funktioniert wie folgt:
Über den Zuführabschnitt 1126 wird ein zu reinigender Abgasstrom 1102 einer Abgas emittierenden Anlage 1100, insbesondere der FCC-Anlage 100, in den Innenraum 1132 der Abscheidekammer 1124 eingeleitet.
Die in dem Abgasstrom 1102 enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere Feststoffe und Schadgase, werden dann in Richtung der Abscheideelemente 1150 gesaugt oder gedrückt.
Die Feststoffe lagern sich daraufhin an den Außenseiten 1172 der Abscheideelementen 1150 an, da diese für einen Durchtritt durch die Abscheideelemente 1150 zu groß sind.
Die Schadgase hingegen durchströmen die Abscheideelemente 1150, werden hierbei jedoch in Kontakt mit einem noch zu beschreibenden katalytisch wirksamen Material gebracht und dabei vorzugsweise in weniger schädliche Stoffe umgewandelt.
Die Abscheideelemente 1150 werden dabei bezüglich der Symmetrieachse 1162 in radialer Richtung 1194 von außen nach innen durchströmt. In den Innenräumen 1170 der Abscheideelemente 1150 sammelt sich dabei gereinigtes Abgas, welches insbesondere von Feststoffen und Schadgasen befreit wurde.
Über das offene Ende 1168 eines jeden Abscheideelements 1150 gelangt das gereinigte Abgas aus dem Innenraum 1170 des jeweiligen Abscheideelements 1150 in den Reingasraum 1146 der Abscheidekammer 1124.
Über den Abführabschnitt 1138 wird das gereinigte Abgas schließlich aus dem Innenraum 1132 der Abscheidekammer 1124 abgeführt.
Mittels der Ventilvorrichtungen 1134 und/oder der Klappenvorrichtungen 1136 kann eine Durchströmung der Abscheidekammer 1124 mit dem Abgasstrom 1102 reguliert werden.
In den Fig . 5 bis 12 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Abscheideelementen 1150 dargestellt, welche als Abscheideelemente 1150 in der in Fig. 3 dargestellten Abscheidevorrichtung 1108 Anwendung finden können.
Ferner können auch weitere Abscheideelemente 1150 in der Abscheidevorrichtung 1108 Anwendung finden, welche andere Kombinationen von
beispielsweise einzelnen oder mehreren Merkmalen der in den Fig. 5 bis 12 dargestellten Ausführungsformen aufweisen.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten ersten Ausführungsform des
Abscheideelements 1150 ist vorgesehen, dass das Abscheideelement 1150 einen Grundkörper 1190 umfasst, welcher zwei Beschichtungen 1192 aufweist.
Die Beschichtungen 1192 sind dabei in einer bezogen auf die Längsachse 1160 radialen Richtung 1194 außenliegenden Seite des Grundkörpers 1190 auf demselben angeordnet. Eine der Beschichtungen 1192 ist als eine Schutzschicht 1196 ausgebildet, welche optional am Abscheideelement 1150 vorgesehen sein kann.
Die weitere der Beschichtungen 1192 ist als eine katalytisch wirksame
Beschichtung 1198 ausgebildet.
Die Schutzschicht 1196 ist dabei auf der katalytisch wirksamen Beschichtung 1198 angeordnet, welche wiederum auf dem Grundkörper 1190 angeordnet ist.
Der Grundkörper 1190 ist insbesondere ein poröser Träger, welcher beispielsweise aus einem Aluminiumschaum oder aus Sintermetall gebildet ist.
Die katalytisch wirksame Beschichtung 1198 umfasst beispielsweise ein Material, welches Kupfer, Nickel, Nickeloxid, Palladium, Platin, Rhodium, Gold und/oder andere katalytisch aktive Elemente und/oder Verbindungen enthält.
Die katalytisch wirksame Beschichtung 1198 ist vorzugsweise chemisch und/oder physikalisch mit dem Grundkörper 1190 verbunden.
Die Schutzschicht 1196 ist beispielsweise aus einem Polytetrafluorethylen- Material (PTFE), aus Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und/oder Polyamid (PA) oder einer Kombination der genannten Materialien gebildet.
Die Schutzschicht 1196 ist insbesondere als eine perforierte oder anderweitig gasdurchlässige Folie, als ein Netz oder als eine Beschichtung oder
Bedampfung auf der katalytisch wirksamen Beschichtung 1198 ausgebildet.
Sowohl der Grundkörper 1190 als auch die katalytisch wirksame Beschichtung 1198 und die Schutzschicht 1196 sind vorzugsweise nur für Gase durchlässig, so dass Feststoffe als ein Filterkuchen an der durch die Schutzschicht 1196 gebildeten Außenseite 1172 des Abscheideelements 1150 abgeschieden werden.
Wie insbesondere Fig . 5 zu entnehmen ist, weist das Abscheideelement 1150 eine strukturierte Oberfläche auf.
Insbesondere ist durch in radialer Richtung 1194 nach außen vorstehende Vorsprünge 1200 ein zick-zack-förmiger Verlauf der Oberfläche des Abscheideelements 1150 gebildet. Hierdurch kann ein Abscheideelement 1150 mit einer relativ großen äußeren Oberfläche (Außenseite 1172) bereitgestellt werden.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte erste Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 funktioniert wie folgt:
In radialer Richtung 1194 von außen nach innen wird das Abscheideelement 1150 mit dem zu reinigenden Abgas angeströmt.
Feststoffe und sonstige größere Teilchen des Abgasstroms 1102 lagern sich dann an der Außenseite 1172 des Abscheideelements 1150, insbesondere auf der Schutzschicht 1196, ab und bilden dabei einen Filterkuchen.
Gasförmige Bestandteile des Abgasstroms gelangen durch die Schutzschicht 1196, durch die katalytisch wirksame Beschichtung 1198 und durch den Grundkörper 1190 hindurch in den Innenraum 1170 des Abscheideelements 1150.
Schadgase, beispielsweise Stickoxide oder nicht flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (Volatile Organic Compounds; VOC), werden ggfs. unter Mithilfe eines Zusatzstoffes mittels der katalytisch wirksamen Beschichtung 1198 chemisch umgewandelt. Im Innenraum 1170 eines jeden Abscheideelements 1150 sammelt sich dann vorzugsweise Abgas, welches von Feststoffen und sonstigen Teilchen sowie von Schadgasen befreit wurde.
Eine in den Fig . 7 und 8 dargestellte zweite Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 unterscheidet sich von der in den Fig. 5 und 6 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 1190, die katalytisch wirksame Beschichtung 1198 und die Schutzschicht 1196 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sind und keine Vorsprünge 1200 aufweisen.
Ein solches Abscheideelement 1150 ist insbesondere einfach und
kostengünstig herstellbar.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 7 und 8 dargestellte zweite Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 5 und 6 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in den Fig . 9 und 10 dargestellte dritte Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 unterscheidet sich von der in den Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 1190 als ein Gitter 1202 ausgebildet ist.
Der Grundkörper 1190 umfasst somit eine Vielzahl von matrixförmig angeordneten Durchtrittsöffnungen 1204.
Die Durchtrittsöffnungen 1204 sind mit einer Füllung 1206 gefüllt.
Die Füllung 1206 ist dabei insbesondere eine katalytisch wirksame Füllung 1208. Der mit der katalytisch wirksamen Füllung 1208 versehene Grundkörper 1190 bildet eine durchgängige Wandung 1210, bei welcher sich insbesondere ein gasundurchlässiger oder gasdurchlässiger Gitterabschnitt des Gitters 1202 und die katalytisch wirksame Füllung 1208, welche gasdurchlässig ist, abwechseln.
Ferner umfasst das Abscheideelement 1150 gemäß der in den Fig. 9 und 10 dargestellten dritten Ausführungsform eine als Schutzschicht 1196
ausgebildete Beschichtung 1192, welche die Außenseite 1172 des
Abscheideelements 1150 bildet und somit in radialer Richtung 1194 außen an dem mit der katalytischen Füllung 1208 versehenen Gitter 1202 angeordnet ist.
Die in den Fig . 9 und 10 dargestellte dritte Ausführungsform des Abscheideelements 1150 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass das Gitter 1202 mit der katalytisch wirksamen Füllung 1208 versehen wird .
Anschließend wird vorzugsweise die Beschichtung 1192 aufgebracht.
Diese Schritte können vorzugsweise in einer Ebene, das heißt im Wesentlichen zweidimensional, durchgeführt werden .
Zur Herstellung des zylindrischen Abscheideelements 1150, insbesondere des hohlzylindrischen Abschnitts 1164, wird der Grundkörper 1190 samt der Füllung 1208 und der Schutzschicht 1196 dann vorzugsweise aufgerollt.
Dieses Aufrollen kann zu einer einlagigen oder auch einer mehrlagigen Ausgestaltung des Abscheideelements 1150 führen.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 9 und 10 dargestellte dritte
Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Eine in den Fig . 11 und 12 dargestellte vierte Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 unterscheidet sich von der in den Fig . 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 1190 teilweise oder vollständig in radialer Richtung 1194 außenliegend mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung 1198 versehen ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 1190 auf einer in radialer Richtung 1194 innenliegenden Seite partiell oder vollständig mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung 1198 versehen ist.
Das Material des Grundkörpers 1190 ist dabei beispielsweise ein Schaum, ein Gewebe, ein Gewirke und/oder ein Faserverbund .
Eine Außenseite 1172 des Abscheideelements 1150 ist auch bei der in den Fig . 11 und 12 dargestellten vierten Ausführungsform des Abscheideelements 1150 durch eine Schutzschicht 1196 gebildet.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 11 und 12 dargestellte vierte Ausführungsform eines Abscheideelements 1150 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .

Claims

Patentansprüche
1. Behandlungsvorrichtung (138) zur Behandlung eines Kohlenstoff- monoxid-haltigen Abgasstroms, welche Folgendes umfasst:
- eine Umwandlungsvorrichtung (140) zur Umwandlung von Kohlen- stoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid unter Nutzung der dabei freiwerdenden Energie zur Bereitstellung eines thermischen
Energieträgers und/oder elektrischer Energie;
- eine Reinigungsvorrichtung (124) zur Reinigung des der
Umwandlungsvorrichtung (140) zuzuführenden Abgasstroms.
2. Behandlungsvorrichtung (138) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (124) eine Zuführvorrichtung (126) zur Zuführung zumindest eines Zusatzstoffs zu dem Abgasstrom umfasst.
3. Behandlungsvorrichtung (138) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Zuführvorrichtung (126) ein Ammoniak- haltiger und/oder ein Kalk-haltiger Zusatzstoff zu dem Abgasstrom zuführbar ist.
4. Behandlungsvorrichtung (138) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (124) eine Abscheidevorrichtung (128), insbesondere eine Filtervorrichtung (128), umfasst.
5. Behandlungsvorrichtung (138) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (128) eine Katalysator- Abscheidevorrichtung (130) ist.
6. Behandlungsvorrichtung (138) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (124) eine Rückspülvorrichtung (134) zum Reinigen der Abscheidevorrichtung (128) umfasst.
7. Behandlungsvorrichtung (138) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (124) eine Abführvorrichtung (136) umfasst, mittels welcher aus dem Abgasstrom abgeschiedene Feststoffe abführbar sind.
8. Verfahren zum Behandeln eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen
Abgasstroms, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Reinigen eines Abgasstroms mittels einer Reinigungsvorrichtung
(124);
- Zuführen des gereinigten Abgasstroms zu einer Umwandlungsvorrichtung (140);
- Umwandeln von Kohlenstoffmonoxid in Kohlenstoffdioxid mittels der Umwandlungsvorrichtung (140), wobei die dabei freiwerdende Energie zur Bereitstellung eines thermischen Energieträgers und/oder elektrischer Energie, insbesondere zum Verdampfen von Wasser genutzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Abgasstrom mittels einer Zuführvorrichtung (126) zumindest ein
Zusatzstoff zugeführt, beigegeben und/oder zugemischt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Zuführvorrichtung (126) ein Ammoniak-haltiger und/oder ein Kalkhaltiger Zusatzstoff zu dem Abgasstrom zugeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Abscheidevorrichtung (128) der
Reinigungsvorrichtung (124), insbesondere einer Filtervorrichtung (128) der Reinigungsvorrichtung (124), vorzugsweise mittels einer Katalysator-Abscheidevorrichtung (130) der Reinigungsvorrichtung (124), Feststoffe aus dem Abgasstrom abgeschieden werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abscheidevorrichtung (128) zum Entfernen von abgeschiedenen
Feststoffen mittels einer Rückspülvorrichtung (134) der
Reinigungsvorrichtung (124) in einer Richtung durchströmt wird, welche einer Durchströmungsrichtung der Abscheidevorrichtung (128) in einem Abscheidebetrieb entgegengesetzt ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Abscheidevorrichtung (128) abgeschiedenen Feststoffe mittels einer Abführvorrichtung (136) der
Reinigungsvorrichtung (124) von der Abscheidevorrichtung (128) abgeführt werden.
14. Verwendung einer Behandlungsvorrichtung (138) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung eines Kohlenstoffmonoxid-haltigen Abgasstroms, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (124) stromaufwärts der Umwandlungsvorrichtung (140) angeordnet ist.
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