FI88363B - Roekgasanlaeggning - Google Patents

Description

1 88363

Savukaasulaitteisto

Keksintö koskee savukaasulaitteistoa, joka käsittää suihkutuslaitteen ammoniakkia varten ja katalysaattori-5 laitteen typpioksidien vähentämiseksi ammoniakin ja hapen läsnäollessa, jolloin savukaasulaitteistoon on virtaus-suunnassa suihkutuslaitteen jälkeen sovitettu ensimmäinen katalysaattoriaine typpioksidien pelkistämiseksi ja toinen katalysaattoriaine ammoniakin hapettamiseksi hapen läsnä-10 ollessa.

On jo ehdotettu laitetta typpioksidien vähentämiseksi savukaasuista (DE-patenttihakemus 3 627 834.3), jossa savupiipulle johtavaan savukaasukanavaan on peräkkäin sovitettu ensimmäinen lämmönvaihdin, savukaasujen rikin-15 poistolaitteisto, ensimmäiseen lämmönvaihtimeen liitetty toinen lämmönvaihdin rikinpoiston jälkeisten savukaasujen uudelleenlämmittämiseksi, laitteisto typpioksidien vähentämiseksi savukaasuista ja vielä yksi lämmönvaihdin piippuun virtaavien typpioksideista vapautettujen savukaasujen 20 tuntuvan lämmön rekuperoimiseksi. Tällä laitteistolla on energiateknisesti järkevä typpioksidien vähentäminen savukaasuista mahdollinen. Typpioksidien vähentyrnisaste, joka tällöin saavutetaan, vastaa käytetyn typpioksidien poisto-laitteiston tyyppiä, jota on nimitetty myös DENOX-lait-.·. 25 teistoksi.

DE-patenttijulkaisusta 2 458 888 on jo tullut tunnetuksi katalysaattori typpioksidien vähentämiseksi, joka koostuu oleellisesti titaanidioksidista, vanadiumpentok-sidista ja muista metallioksideista. Tämä katalysaattori : " 30 soveltuu typpioksidien pelkistykseen savukaasuista ammoni akin ja hapen läsnäollessa typeksi ja vedeksi. Näiden ja muidenkin katalysaattorien ominaispiirre typpioksidien vä-hentämiseksi ammoniakin läsnäollessa on kuitenkin, että savukaasuun jäävien muuttumattomien typpioksidien määrä -.· .35 ns. "päästö” - on noin 10 % alkuperäisesti läsnäolleista 2 88363 typpioksideista. Tosin on tunnettua, että tätä päästöä voitaisiin edelleen vähentää, kun käytettävissä olisi ylimäärä ammoniakkia. Tässä tapauksessa jäisi kuitenkin savukaasuun lopulta muuttumatonta ammoniakkia. Tämä ylimäärä!-5 nen ammoniakki ei saa kuitenkaan voimassa olevien säädösten mukaan ylittää savukaasussa hyvin alhaista arvoa, joka on 4 mg/Nm^. Näistä syistä on ollut väistämätöntä sietää vähäistä muuttumattomien typpioksidien päästöä savukaasussa.

10 Keksinnön tehtävänä on osoittaa tapa, jolla typpi oksidien jäännöspitoisuutta savukaasuissa voidaan edelleen vähentää, ilman että se vaihdettaisiin muiden haitallisten aineiden luvattoman korkeisiin pitoisuuksiin savukaasussa.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 tun-15 nusmerkkiosan tunnusmerkkien avulla. Muita tarkoituksenmukaisia toteutustapoja on esitetty patenttivaatimuksissa 2-3.

Käyttämällä kulloinkin yhtä katalysaattoriainetta typpioksidien vähentämiseen ja yhtä katalysaattoriainetta 20 ammoniakin hapettamiseen aikaansaadaan edellytykset ammoniakin ylimäärän suihkuttamiselle savukaasuihin, ilman että lopuksi jäljelle jäävä ammoniakin ylimäärä kuormittaisi typpioksideista vapautettuja savukaasuja. Tällöin luodaan samalla edellytykset vähentää edelleen muuttumattomien 25 typpioksidien päästöä.

Julkaisuista "Journal of Catalysis", 40, 312 - 317 (1975) ja julkaisusta "Journal of Catalysis", 37, 258 -266 (1975) tunnetaan katalysaattoreita ammoniakin hapet-tamiseksi hapen läsnäollessa typen valmistamiseksi. Nämä 30 tutkimukset lähtivät kuitenkin täysin toisesta tehtävänasettelusta, jolla ei ole yhteyttä typpioksidien poistoon savukaasuista.

Yksinkertainen rakenne saavutetaan, kun keksinnön tarkoituksenmukaisessa suoritusmuodossa molemmat kataly-.35 saattorlaineet on työstetty keskenään yhdeksi yhtenäiseksi 3 88363 katalysaattorimassaksi. Tämä helpottaa katalysaattorima-teriaalin huoltoa ja varastointia ja sulkee myös sekaannukset pois huoltotyöstä.

Edullisella tavalla voidaan käytettäessä titaani-5 oksidista, vanadiumpentoksidista, molybdeenloksidlsta ja volframloksldista koostuvaa pelkistyskatalysaattorimate-rlaalla molybdeenioksidin osuutta kohottaa ammoniakin hapettumisen voimistamiseksi. Tämä johtaa yhtenäiseen ka-talysaattorikappaleeseen, jolla on hyvä typpioksidien 10 muuntosuhde ja joka on suhteellisen tunteeton stoiklomet-risen määrän ylittävien ammoniakkimäärien suhteen.

Keksinnön lisäyksityiskohtia valaistaan kuvioissa esitetyn suoritusmuotoesimerkin avulla. Piirustuksissa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisen esityksen savupiip-15 puun johtavasta keksinnön mukaisesti kootusta savukaasu-laitteistosta ja

Kuvio 2 esittää suurennetun kaaviollisen esityksen keksinnön mukaisesta DENOX-laitteistosta.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty mielival-20 täistä polttolaitteistoa, jonka savukaasujohto 2 johtaa savupiippuun 3. Savukaasujohtoon 2 on sovitettu virtaus-suunnassa peräkkäin ensimmäinen lämmönvaihdin 4, savukaasujen rikinpoistolaitteisto 5, toinen lämmönvaihdin 6, ammoniakin suihkutuslaite 7, OENOX-laitteisto 8 ja kolmas .·. 25 lämmönvaihdin 9. Ensimmäinen ja toinen lämmönvaihdin ovat liitetyt toisiopuoleltaan putkijohtojen 10, 11 kautta läm-mönsiirtoväliainetta varten toisiinsa. DENOX-laitteistossa ovat savukaasun virtaussuunnassa peräkkäin kytkettyinä kaksi katalysaattorilohkoa 12, 13. Ensimmäinen katalysaat-"30 torilohko 12 sisältää katalysaattorimateriaalia typpioksidien pelkistämiseksi ammoniakin läsnäollessa. Toinen kata-lysaattorilohko 13 sisältää katalysaattorimateriaalia ammoniakin pelkistämiseksi hapen läsnäollessa.

Käytettäessä polttolaitteistoa 1 syntyy kuumia sa-. 35 vukaasuja, jotka pölyn ja tuhkan ja muiden kaasumaisten 4 88363 aineosien lisäksi sisältävät vielä ylimäärän happea. Nämä savukaasut virtaavat kulkiessaan savupiippuun 3 ensiksi savukaasujohtoon 2 liitetyn ensimmäisen lämmönvaihtimen 4 läpi ja päätyvät, sen jälkeen, että ne siellä ovat jäähty-5 neet lämpötilaan 160° C, savukaasujen rikinpoistolaitteis-toon 5. Siellä ne sinänsä tunnetulla tavalla vapautetaan pölystä ja tuhkahiukkasista sekä rikkipitoisista yhdisteistä. Ne poistuvat savukaasujen rikinpoistolaitteistosta 5 noin lämpötilassa 65° C ja kuumennetaan seuraavassa toi-10 sessa lämmönvaihtimessa 6 sitä ennen ensimmäisessä lämmön-vaihtimessa otetun ja lämmönsiirtoväliaineeseen siirretyn lämmön avulla jälleen DENOX-laitteistossa käytetyille katalysaattoreille 12, 13 soveliaaseen optimaaliseen kaasun lämpötilaan - esillä olevassa tapauksessa noin 300° C.

15 Tällä kuumennettuihin savukaasuihin johdetaan suih- kutuslaitteiston 7 kautta ammoniakkia. Suihkutusmäärä asetellaan tällöin edullisesti siten, että vaadittavan ammoniakin stoikiometrisen määrän ylitse saavutetaan noin 10 % ylimäärä. Tällä ylistoikiometrisellä ammoniakkisekoituk-20 sella parannetaan typpioksidien katalyyttisen pelkistyksen tehokkuutta ensimmäisessä katalysaattorilohkossa 12 muutoin odotettavissa olevan tehokkuuden suhteen selvästi, ts. jäljelle jäävä typpioksidiosuus edelleen pienenee. Ensimmäisen katalysaattorilohkon 12 jättävissä pitkälti typ-. 25 pioksideista vapautetuissa savukaasuissa on kuitenkin ammoniakin ylistoikiometrisen suihkutuksen johdosta nyt merkittävä jäännösosuus muuttumatonta ammoniakkia. Tämä ylimääräinen ammoniakki johdetaan nyt savukaasuissa jäljellä olevan happiosuuden kanssa toiseen katalysaattorilohkoon 30 13. Koska tämä katalysaattorilohko sisältää sinänsä ennal ta tunnetun hapetuskatalysaattorin, hapetetaan siinä ammoniakki hapen kanssa typeksi ja vedeksi kaavan mukaan 4 NH3 + 302 —> 2 N2 + 6 H20 . 35 5 88363 Tällaisia ennalta tunnettuja NH^-hapetuskatalysaattoreita ovat esimerkiksi Wo^-sekoituskatalysaattorit.

Kuumat DENOX-laitteiston 8 katalysaattorisovitelman jättävät, rikistä ja typpioksideista vapautetut savukaasut 5 jäähdytetään seuraavassa kolmannessa lämmönvaihtimessa 9 savupiipun sisääntulolämpötilaan noin 100” C ja johdetaan sitten savupiipun 3 läpi. Tämän rakenteen yhteydessä voidaan savukaasuihin jäävää ammoniakkiosuutta huolimatta ylistoikiometrisestä suihkutuksesta, vähentää alle määrän 10 4 mg/Nm3 ja jäljelle jäävä typpioksidiosuus on juuri joh tuen ylistoikiometrisestä ammoniakkisuihkutuksesta, selvästi alle muutoin tavanomaisen 10 % alle alkuperäisistä typpioksideista.

Olisi myös mahdollista sulattaa molemmat kataly-15 saattorilohkot, jotka valinnaisesti voivat koostua irtotavarasta, edullisesti kuutiomaisten katalysaattorikivien kerroksista tai katalysaattorimassalla päällystetyistä levyistä, yhdeksi ainoaksi kappaleeksi. Olisi myös mahdollista työstää molemmat katalysaattorimateriaalit yhdeksi 20 ainoaksi yhtenäiseksi, sekoitetuksi katalysaattoriaineek- si. Jälkimmäisellä olisi se käytännön etu, että huollon ja uusinnan yhteydessä voitaisiin lähteä yhtenäisestä materiaalista. Tällainen yhtenäinen katalysaattorimateriaali voitaisiin saada myös lähtien tunnetusta katalysaattoris-25 ta typpioksidien pelkistämiseksi ammoniakin läsnäollessa titaanioksidin + vanadiumoksidin + molybdeenioksidin + volframioksidin pohjalta kohottamalla molybdeenin osuutta.

Claims (3)

6 68363

1. Savukaasulaitteisto, joka käsittää suihkutus-laitteen (7) ammoniakkia varten ja katalysaattorilaitteen 5 (8) typpioksidien vähentämiseksi ammoniakin ja hapen läs näollessa, jolloin savukaasulaitteistoon (2) on virtaus-suunnassa suihkutuslaitteen (7) jälkeen sovitettu ensimmäinen katalysaattoriaine (12) typpioksidien pelkistämiseksi ja toinen katalysaattoriaine (13) ammoniakin hapet-10 tamiseksi hapen läsnäollessa, tunnettu siitä, et tä ensimmäinen katalysaattoriaine (12) on sovitettu ensimmäiseen katalysaattorilohkoon, joka on virtaussuunnassa ennen toista katalysaattoriainetta (13) sisältävää toista katalysaattorilohkoa, ja että toinen katalysaattoriaine 15 (13) muodostuu molybdeenisekoiteoksidikatalysaattorista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen savukaasulaitteisto, tunnettu siitä, että käytettäessä oksideista Ti02, V2°5' Mo®3 tai w03 koostuvaa pelkistyskataly-saattoria typpioksidia varten on molybdeenioksidin osuutta 20 sekoitekatalysaattorissa nostettu.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen savukaasulaitteisto, tunnettu siitä, että suihkutuslaitteistos-sa (7) käytetään korkeintaan 15 % ammoniakkiylimäärää typpioksidien pelkistämiseksi täydellisesti. 7 88363