NL2010315C2

NL2010315C2 - METHOD FOR CLEANING GASES

Info

Publication number: NL2010315C2
Application number: NL2010315A
Authority: NL
Inventors: Hermanus Johannus Theodorus Maria Taris
Original assignee: Hermanus Johannus Theodorus Maria Taris
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-08-21

Description

Werkwijze voor het reinigen van gassenMethod for cleaning gases

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reinigen van gassen, volgens de aanhef van conclusie 1.The present invention relates to a method for cleaning gases, according to the preamble of claim 1.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op de reiniging van rookgassen met ten minste gedeeltelijk onverbrande brandstof. De werkwijze volgens de uitvinding is eveneens toepasbaar op de reiniging van gas uit een verblijfsruimte, zoals van woningen, kantoren, fabrieken en dergelijke.In particular, the invention relates to the cleaning of flue gases with at least partially unburned fuel. The method according to the invention can also be applied to the cleaning of gas from a living space, such as of homes, offices, factories and the like.

Het is in de techniek bekend om gassen te reinigen. Bijvoorbeeld zijn technieken voor het met een vloeistof, veelal water, reinigen van gassen bekend, waarbij de te reinigen gassen door een vloeistof heen worden gevoerd. De vloeistof kan toevoegingen bevatten voor het specifiek afvangen van in de gassen aanwezige stoffen, zoals kalk voor het afvangen van C02.It is known in the art to clean gases. For example, techniques for cleaning gases with a liquid, often water, are known, wherein the gases to be cleaned are passed through a liquid. The liquid may contain additives for the specific capture of substances present in the gases, such as lime for the capture of CO2.

Een dergelijke werkwijze heeft als nadeel dat er een vloeibare afvalstroom wordt verkregen die afzonderlijk dient te worden behandeld of als chemisch afval moet worden behandeld of opgeslagen. Er is te allen tijde een energie-intensieve behandeling van de verkregen afvalstroom nodig.Such a method has the disadvantage that a liquid waste stream is obtained which must be treated separately or treated or stored as chemical waste. Energy-intensive treatment of the resulting waste stream is required at all times.

In de techniek is er behoefte aan een verbeterde werkwijze voor het behandelen van gassen, in het bijzonder van rookgassen.There is a need in the art for an improved method for treating gases, in particular flue gases.

In het bijzonder is er een behoefte aan een behandelingswerk-wijze die slechts weinig energie verbruikt.In particular, there is a need for a treatment method that uses only little energy.

Voorts is er behoefte aan een nabehandelingswerkwijze die geen afzonderlijke afvalstroom genereert.Furthermore, there is a need for a post-treatment method that does not generate a separate waste stream.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.The invention now has for its object to provide an improved method of the type mentioned in the preamble.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die gas, bijvoorbeeld lucht, uit een verblijfsruimte kan reinigen en bij voorkeur steriliseren, zonder schadelijke stoffen aan de lucht af te geven.In particular, it is an object of the invention to provide a method of the type mentioned in the preamble which can clean and preferably sterilize gas, for example air, from a living space, without releasing harmful substances into the air.

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoerings vorm een werkwijze die de maatregelen van conclusie 1 bevat. Deze werkwijze heeft het voordeel dat een reiniging van de gassen kan worden verkregen zonder dat schadelijke stoffen aan de behandelde gassen worden afgegeven. De verontreinigingen worden zeer snel, vrijwel instantaan, afgebroken tot onschadelijke componenten. Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt een reactieproduct verkregen dat slechts water omvat. De behandelde gassen kunnen derhalve zonder meer aan een verblijfsruimte of leefomgeving worden toegevoerd.In order to obtain at least one of the aforementioned advantages, the invention according to a first embodiment provides a method comprising the features of claim 1. This method has the advantage that a cleaning of the gases can be obtained without the release of harmful substances to the treated gases. The contaminants are broken down very quickly, almost instantaneously, into harmless components. With the method according to the invention, a reaction product is obtained which comprises only water. The treated gases can therefore simply be supplied to a living room or living environment.

Tevens is gebleken dat de werkwijze volgens de uitvinding een uitstekende en volledige sterilisatie van de behandelde gassen kan verschaffen. Een dergelijk synergetisch effect van een reinigings-werkwijze die geen schadelijke stoffen afgeeft is volkomen onverwacht .It has also been found that the method according to the invention can provide an excellent and complete sterilization of the treated gases. Such a synergistic effect of a cleaning process that does not release harmful substances is completely unexpected.

Het heeft hierbij in het bijzonder de voorkeur dat het medium tevens kooldioxide omvat. Het is gebleken dat de toevoeging van C02 aan een mengsel van H2 en 02 dat tot verbranding wordt gebracht, een langduriger werkzame reactievlam verschaft. De lengte van de vlamkegel met een bepaalde temperatuur van een mengsel van waterstof en zuurstof, in het bijzonder in een stoechiometrische verhouding zoals hierna zal worden genoemd, dat C02 daaraan toegevoegd omvat, is groter dan de lengte van een vlamkegel van een mengsel dat geen C02 bevat. De oorzaak hiervan is onbekend. Het is nu onverwachts gebleken dat door deze grotere lengte een betere reiniging van gassen kan worden verkregen. Een groot voordeel van de toevoeging van C02 is dat een geringere hoeveelheid gasmengsel van H2 en 02 hoeft te worden verbrand dan zonder de toevoeging van C02, terwijl een overeenkomstige reiniging wordt verkregen.It is particularly preferred here that the medium also comprises carbon dioxide. It has been found that the addition of CO 2 to a mixture of H 2 and O 2 that is incinerated provides a longer-lasting reaction flame. The length of the flame cone with a certain temperature of a mixture of hydrogen and oxygen, in particular in a stoichiometric ratio as will be mentioned below, which comprises CO2 added thereto, is greater than the length of a flame cone of a mixture that does not contain CO2 contains. The cause of this is unknown. It has now unexpectedly been found that a better cleaning of gases can be obtained because of this greater length. A major advantage of the addition of CO2 is that a smaller amount of gas mixture of H2 and O2 has to be burned than without the addition of CO2, while a corresponding cleaning is obtained.

Het heeft in het bijzonder de voorkeur dat het behandelings-medium een temperatuur heeft van ten minste 150 °C, bij voorkeur ten minste 300 °C, met nog meer voorkeur ten minste 450 °C, met de meeste voorkeur ten minste 600 °C.It is particularly preferred that the treatment medium has a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 300 ° C, even more preferably at least 450 ° C, most preferably at least 600 ° C.

Om een optimale verbranding te verkrijgen heeft het de voorkeur dat het behandelingsmedium wordt verkregen uit een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof. Juist bij een dergelijke verhouding blijkt de vlamkegel langer te worden dan bij een niet-stoechiometrische verhouding, en hierbij over een langere af- stand een hoge temperatuur te behouden.To achieve optimum combustion, it is preferred that the treatment medium is obtained from a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen. It is precisely with such a ratio that the flame cone appears to become longer than with a non-stoichiometric ratio, while maintaining a high temperature over a longer distance.

Het heeft in het bijzonder de voorkeur dat het behandelings-medium een reactiemengsel omvat dat wordt verkregen bij de in hoofdzaak stoechiometrische, bij voorkeur stoechiometrische, ontbranding van waterstof en zuurstof. Het behandelingsmedium wordt in deze voorkeursuitvoeringsvorm verkregen uit een mengsel dat een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof omvat. Hierdoor wordt een maximaal hoge vlamtemperatuur verkregen, wat een optimale reiniging verschaft.It is particularly preferred that the treatment medium comprises a reaction mixture obtained in the substantially stoichiometric, preferably stoichiometric, combustion of hydrogen and oxygen. The treatment medium in this preferred embodiment is obtained from a mixture comprising a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen. This results in a maximum high flame temperature, which provides optimum cleaning.

Met de term "stoechiometrisch mengsel" wordt bedoeld een mengsel waarin de molaire verhouding van H2 (waterstof) tot 02 (zuurstof) gelijk is aan 2. Hierdoor wordt bij volledige verbranding van het mengsel slechts water als reactieproduct verkregen. Deze reactie kan worden voorgesteld door de vergelijking: 2 H2 + 02 —> 2 H20By the term "stoichiometric mixture" is meant a mixture in which the molar ratio of H 2 (hydrogen) to O 2 (oxygen) is 2. As a result, upon complete combustion of the mixture, only water is obtained as a reaction product. This reaction can be represented by the comparison: 2 H 2 + O 2 -> 2 H 2 O

De hoeveelheid C02 in het mengsel is bij voorkeur zodanig dat de verhouding zuurstof:kooldioxide in het mengsel is gelegen in het traject tussen 1:0,01 en 1:47.The amount of CO2 in the mixture is preferably such that the oxygen: carbon dioxide ratio in the mixture is in the range between 1: 0.01 and 1:47.

In de beschrijving worden de termen "stoechiometrische verhouding" en "stoechiometrische hoeveelheid" gebruikt. In beide gevallen is het de bedoeling een mengsel aan te duiden met een hoeveelheid zuurstof en waterstof welke in een onderling stoechiometrische verhouding in het mengsel aanwezig zijn.In the description, the terms "stoichiometric ratio" and "stoichiometric amount" are used. In both cases it is the intention to indicate a mixture with an amount of oxygen and hydrogen that are present in the mixture in a mutual stoichiometric ratio.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat deze de stap omvat van het door de reactievlam van het tot ontbranding gebrachte behandelingsmedium voeren van het verontreinigingen bevattende gas. Bijvoorbeeld kan het te reinigen gas als een afzonderlijke stroom aan de reactievlam worden toegevoerd. Een alternatieve uitvoeringsvorm voorziet erin dat het te reinigen gas gecombineerd met de waterstofstroom en/of met de zuurstofstroom aan de brander wordt toegevoerd. Hierdoor zal het te reinigen gas onmiddellijk met de reactievlam in aanraking komen waardoor een optimale reiniging zal plaatsvinden.The method according to the invention is preferably carried out in such a way that it comprises the step of passing the contaminant-containing gas through the reaction flame of the ignited treatment medium. For example, the gas to be purified can be supplied to the reaction flame as a separate stream. An alternative embodiment provides that the gas to be purified is supplied to the burner in combination with the hydrogen stream and / or with the oxygen stream. As a result, the gas to be cleaned will immediately come into contact with the reaction flame, whereby optimum cleaning will take place.

Met name wanneer het te reinigen gas oxideerbare bestanddelen bevat, welke met de werkwijze volgens de uitvinding dienen te worden afgebroken, heeft het de voorkeur dat het behandelingsmedium wordt verkregen uit een mengsel dat een overmaat aan zuurstof om vat. De overmaat zuurstof zal in dit geval bij voorkeur zodanig worden gekozen dat deze voldoende is voor volledige oxidatie van de betreffende bestanddelen.In particular when the gas to be cleaned contains oxidizable components which are to be broken down by the method according to the invention, it is preferred that the treatment medium is obtained from a mixture containing an excess of oxygen. The excess oxygen in this case will preferably be chosen such that it is sufficient for complete oxidation of the components in question.

De werkwijze volgens de uitvinding is derhalve zeer geschikt voor de reiniging van een gas dat oxideerbare verontreinigingen omvat.The method according to the invention is therefore very suitable for the cleaning of a gas comprising oxidizable impurities.

Zeer goede resultaten worden verkregen wanneer het te reinigen gas onverbrande koolstofverbindingen omvat. De momenteel toegepaste methoden voor het reinigen van gassen zijn veelal niet in staat om dergelijke verontreinigingen te verwijderen zonder zelf ook afvalstoffen, dat wil zeggen schadelijke stoffen, als reactie-product af te scheiden. Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt in dit geval een reactieproduct verkregen dat in hoofdzaak water met geringe hoeveelheden C02 omvat. Overige reactieproducten zijn in verwaarloosbare concentraties aanwezig, waardoor het met de werkwijze verkregen gas geschikt is om aan de omgeving af te laten of zelfs in een verblijfsruimte terug te voeren.Very good results are obtained when the gas to be cleaned comprises unburned carbon compounds. The currently used methods for cleaning gases are often unable to remove such contaminants without themselves also separating waste products, i.e. harmful substances, as a reaction product. With the method according to the invention a reaction product is obtained in this case which essentially comprises water with small amounts of CO2. Other reaction products are present in negligible concentrations, making the gas obtained with the process suitable for discharging into the environment or even for recycling back into a living room.

Een zeer geschikte uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt verkregen wanneer de werkwijze de stap omvat van het verschaffen van een veelvoud aan branders, bij voorkeur ten minste twee branders en bij meer voorkeur ten minste vier branders, waarbij middels de branders het oxideren, dat is het verbranden, van de waterstof in het behandelingsmedium wordt uitgevoerd, en het door de reactievlammen van de branders voeren van het te reinigen gas. Zoals hiervoor genoemd kan via een eerste stroom een mengsel van waterstof en zuurstof worden gevormd dat tot ontbranding wordt gebracht en kan het te reinigen gas door de reactievlam worden geleid. Derhalve heeft het de voorkeur dat de ontbranding is geïnitieerd voordat het te reinigen gas door het medium wordt gevoerd.A very suitable embodiment of the invention is obtained when the method comprises the step of providing a plurality of burners, preferably at least two burners and more preferably at least four burners, wherein the burners oxidize, that is, burn. , of the hydrogen in the treatment medium, and passing the gas to be purified through the reaction flames of the burners. As mentioned above, a mixture of hydrogen and oxygen can be formed via a first stream, which is ignited and the gas to be purified can be passed through the reaction flame. Therefore, it is preferable that the ignition is initiated before the gas to be purified is passed through the medium.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm kan het te reinigen gas met een van de beide gassen of met beide gassen, dat wil zeggen met waterstof en/of zuurstof, worden gemengd en kan het uit deze beide stromen gevormde mengsel tot ontbranding worden gebracht. Dit heeft tot gevolg dat het te reinigen gas zich onmiddellijk bij de ontbranding van de waterstof in de reactievlam bevindt wat een optimaal contact tussen te reinigen gas en de reactievlam verschaft. Derhalve heeft het de voorkeur dat het reactie- medium wordt verkregen uit een waterstof-omvattende gasstroom en een zuurstof-omvattende gasstroom, en waarbij het te reinigen gas met ten minste een van beide gasstromen wordt vermengd voorafgaand aan het tot ontbranding brengen van de waterstof.According to an alternative embodiment, the gas to be purified can be mixed with one of the two gases or with both gases, i.e. with hydrogen and / or oxygen, and the mixture formed from these two streams can be ignited. This has the consequence that the gas to be purified is immediately in the reaction flame when the hydrogen is ignited, which provides an optimum contact between the gas to be cleaned and the reaction flame. Therefore, it is preferred that the reaction medium is obtained from a hydrogen-containing gas stream and an oxygen-containing gas stream, and wherein the gas to be purified is mixed with at least one of the two gas streams prior to igniting the hydrogen.

De werkwijze volgens de uitvinding levert een eenvoudig terug te winnen reactieproduct op in de vorm van warmte. De werkwijze volgens de uitvinding wordt derhalve bij voorkeur gekenmerkt doordat het uit de werkwijze afkomstige gas vervolgens door een warmtewisselaar wordt gevoerd voor het aan het gas onttrekken van warmte.The method according to the invention provides an easily recoverable reaction product in the form of heat. The method according to the invention is therefore preferably characterized in that the gas originating from the method is subsequently passed through a heat exchanger for extracting heat from the gas.

Gassen die een hoeveelheid brandbare stoffen omvatten kunnen zeer goed met de werkwijze volgens de uitvinding worden gereinigd. Met name heeft het de voorkeur dat het te reinigen gas afkomstig is uit een verbrandingsinstallatie voor vaste brandstoffen, in het bijzonder gekozen uit een kolengestookte (energie)centrale, een oliegestookte (energie)centrale, een houtkachel, een kolenkachel of dergelijke. Ook overige gassen die bij de industrie, bijvoorbeeld bij de chemische industrie, vrijkomen, kunnen op geschikte wijze met de werkwijze volgens de uitvinding worden gereinigd.Gases comprising a quantity of combustible substances can be cleaned very well with the method according to the invention. In particular, it is preferred that the gas to be cleaned comes from a solid fuel combustion plant, in particular selected from a coal-fired (energy) plant, an oil-fired (energy) plant, a wood-burning stove, a coal-burning stove or the like. Other gases which are released in the industry, for example in the chemical industry, can also be suitably cleaned with the method according to the invention.

Een zeer voordelige uitvoeringsvorm wordt verkregen wanneer het te reinigen gas afkomstig is uit een verblijfsruimte, bijvoorbeeld van een woning, een kantoor, een hotel, een laboratorium, een fabriek, een boerderij, een tunnel of dergelijke. Na de reiniging kan het verkregen gas eenvoudig worden teruggevoerd in de betreffende ruimte, waarbij het vochtgehalte van het teruggevoerde gas is verhoogd ten opzichte van het aan de ruimte onttrokken gas. Dit levert met name bij ruimtes die een luchtbehandelingsvoorzie-ning, zoals een airconditioning, bevatten tot een verhoogde luchtkwaliteit .A very advantageous embodiment is obtained when the gas to be cleaned comes from a living space, for example from a home, an office, a hotel, a laboratory, a factory, a farm, a tunnel or the like. After cleaning, the gas obtained can simply be returned to the relevant space, the moisture content of the returned gas being increased relative to the gas extracted from the space. This results in particular in rooms that contain an air treatment facility, such as an air conditioning, to an increased air quality.

Het heeft met name de voorkeur wanneer in de werkwijze volgens de uitvinding ten minste een deel van de hoeveelheid zuurstof ter plaatse van de reactievlam afkomstig is uit het te reinigen gas en het verbrandingsmedium. Vooral in het geval dat lucht uit een verblijfsruimte wordt gereinigd zal het een gehalte aan zuurstof bevatten, doorgaans ongeveer 20 mol%. De toe te voeren hoeveelheid waterstof kan hierop worden afgestemd om een stoechiome-trische hoeveelheid waterstof ten opzichte van het reeds in het te reinigen gas aanwezige zuurstof te verkrijgen. Wanneer de hoeveelheid zuurstof in de ruimte waar het uit de reactie verkregen gas wordt uitgestoten, niet te laag mag worden, heeft het echter de voorkeur een stoechiometrische overmaat aan zuurstof in het reac-tiemedium aan te houden.It is particularly preferred that in the method according to the invention at least a part of the amount of oxygen at the location of the reaction flame comes from the gas to be cleaned and the combustion medium. Especially in the case that air is cleaned from a living space, it will contain an oxygen content, usually about 20 mol%. The amount of hydrogen to be supplied can be adjusted to this to obtain a stoichiometric amount of hydrogen relative to the oxygen already present in the gas to be purified. However, if the amount of oxygen in the space where the gas obtained from the reaction is emitted is not to become too low, it is preferable to maintain a stoichiometric excess of oxygen in the reaction medium.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.The invention is not limited to the embodiments described above. The invention is only limited by the appended claims.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.The invention also extends to any combination of measures described above independently of each other.

Claims

A method for cleaning a gas containing contaminants, comprising the step of passing the gas through a treatment medium, characterized in that the treatment medium is formed by an ignited mixture of hydrogen and oxygen.

The method of claim 1, wherein the medium also comprises carbon dioxide.

A method according to claim 1 or 2, wherein the treatment medium has a temperature of at least 150 ° C, preferably at least 300 ° C, even more preferably at least 450 ° C, most preferably at least 600 ° C.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the treatment medium is obtained from a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises the step of passing the contaminant-containing gas through the reaction flame of the ignited treatment medium.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the treatment medium is obtained from a mixture comprising a stoichiometric ratio of hydrogen and oxygen.

The method of any one of claims 1-5, wherein the treatment medium is obtained from a mixture comprising an excess of oxygen.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas to be cleaned comprises oxidizable impurities.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas to be cleaned comprises unburned carbon compounds.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises the step of providing a plurality of, at least two and preferably at least four, burners for burning the hydrogen in the treatment medium and passing the reaction flames through the reaction flames. burners feed the gas to be cleaned.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas from the method is passed through a heat exchanger for extracting heat from the gas.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the ignition is initiated before the gas to be purified is passed through the medium.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas to be cleaned comes from a combustion plant for solid or liquid fuels, in particular selected from a coal-fired plant, an oil-fired plant, a wood-burning stove, a coal stove or the like.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas to be cleaned comes from a living space, for example from a home, an office, a hotel, a factory, a farm, a tunnel or the like.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the amount of oxygen at the location of the reaction flame comes from the gas to be cleaned and the combustion medium.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the reaction medium is obtained from a hydrogen-comprising gas stream and an oxygen-containing gas stream, and wherein the gas to be purified is mixed with at least one of the two gas streams before igniting of the hydrogen.