Mittel und Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Mittel Agents and processes for the purification of gases and exhaust gases and a process for producing these agents
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Mittel und ein Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen und ein Verfahren zur Her¬ stellung dieser Mittel.The invention relates to an agent and a method for cleaning gases and exhaust gases and a method for the production of these agents.
Die industrielle Tätigkeit auf dem Gebiet der Ener.gieerzeu- gung, der Verarbeitung von Stoffen, z.B. der Verhüttung von Erzen, der Verbrennung von Abfällen und der Umwandlung von Stoffen führt zu Gasen oder Abgasen, die mit Schadstoffen in unterschiedlicher Höhe belastet sein können.Industrial activity in the field of energy . Casting, the processing of substances, for example the smelting of ores, the incineration of waste and the conversion of substances leads to gases or exhaust gases which can be contaminated with pollutants in different amounts.
Zu den Schadstoffen mit Bedeutung zählen Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff, Schwefeldioxid, Stickstoffoxide, Kohlen- monoxid, Schwermetalle in flüchtiger Form, Dioxine, Furane, chlorierte Kohlenwasserstoffe, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe udgl., also ökotoxische Schadstoffe.The pollutants of importance include hydrogen chloride, hydrogen fluoride, sulfur dioxide, nitrogen oxides, carbon monoxide, heavy metals in volatile form, dioxins, furans, chlorinated hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons and the like, ie ecotoxic pollutants.
In der Praxis werden die verschiedensten Verfahren zur Ab¬ scheidung dieser Stoffe aus den Gasströmen angewandt. Sie bestehen nahezu immer darin, die Gase abzukühlen und die an¬ führten Schadstoffe mit Wasser oder geeigneten Lösungen aus diesen auszuwaschen.In practice, a wide variety of methods are used to separate these substances from the gas streams. They almost always consist in cooling the gases and washing the listed pollutants out of them with water or suitable solutions.
Diese Waschprozesse sind zwar recht wirksam, jedoch nicht ohne Probleme. In den meisten Fällen sind sie außerordent¬ lich teuer. Hinzu kommt noch, daß auch im Reingas noch Reste
der Schadstoffe in unterschiedlicher Konzentration zurück¬ bleiben.These washing processes are quite effective, but not without problems. In most cases, they are extremely expensive. In addition, there are also residues in the clean gas the pollutants remain in different concentrations.
Zu den Stoffen, die aufgrund ihrer hohen Flüchtigkeit Pro¬ bleme bereiten, zählt elementares Quecksilber. Auch die polychlorierten Dibenzodioxine und Dibenzofurane, die schon in geringster Konzentration als schädlich erachtet werden, finden sich in fast allen Gasen nach herkömmlichen Reini¬ gungsanlagen. Sehr flüchtig sind die polycyclischen Kohlen¬ wasserstoffe (PAH) und zahlreiche Chlorkohlenwasserstoffe (C1K ), z.B. Chlormethan, Tri und Per.Elemental mercury is one of the substances that cause problems owing to their high volatility. The polychlorinated dibenzodioxins and dibenzofurans, which are considered harmful even in the smallest concentration, can be found in almost all gases according to conventional cleaning systems. The polycyclic hydrocarbons (PAH) and numerous chlorinated hydrocarbons (C1K), e.g. Chloromethane, tri and per.
Hinzu kommt noch Stickstoffmonoxid, dessen Abscheidung auf¬ wendige Verfahren erfordert.Added to this is nitrogen monoxide, the separation of which requires complex processes.
Zur Entfernung der Restgehalte an sauren Schadstoffen, von chlorierten Kohlenwasserstoffen, polykondensierten aromati¬ schen Kohlenwasserstoffen, flüchtigen Schwermetallen und auch von NO mit NH3 aus Abgasströmen wird bereits Aktivkohle oder Aktivkoks eingesetzt. Die übliche Arbeitsweise besteht darin, das vorgereinigte Abgas über Aktivkohlefestbett-Reak¬ toren oder Wanderbett-Reaktoren zu leiten. Die Betriebstem¬ peratur beträgt 80-150 Grad C.Activated carbon or activated coke is already used to remove the residual contents of acidic pollutants, chlorinated hydrocarbons, polycondensed aromatic hydrocarbons, volatile heavy metals and also NO with NH3 from exhaust gas streams. The usual way of working is to pass the pre-cleaned exhaust gas over activated carbon fixed bed reactors or moving bed reactors. The operating temperature is 80-150 degrees C.
Diese Arbeitsweise ist wirksam, wenn ein Abgas eingesetzt wird, das nur noch geringe Gehalte an Schwefeldioxid, HC1 und Staub enthält, was eine leistungsfähige, vorgeschaltete Abgasreinigung erfordert.This method of operation is effective when an exhaust gas is used which contains only low levels of sulfur dioxide, HC1 and dust, which requires efficient, upstream exhaust gas cleaning.
Ein weiterer Nachteil ist,daß es in den Aktivkohle-Reaktoren zur Selbstentzündung der Kohle kommen kann. Dies ist insbe¬ sondere bei Betriebstillständen der Fall.A further disadvantage is that the coal can self-ignite in the activated carbon reactors. This is the case in particular in the event of operational downtimes.
Die Bekämpfung der Schwelbranntnester in einem Festbettreak¬ tor ist schwierig und zeitaufwendig.
Ebenfalls nicht unproblematisch ist es, Aktivkohle in den Abgasstrom direkt oder in Kalkmilch suspendiert einzudüsen.The control of the smoldering fire nests in a fixed bed reactor is difficult and time-consuming. It is also not without problems to inject activated carbon directly into the exhaust gas stream or suspended in milk of lime.
Es kann zu Aktivkohleanreicherungen im Reaktionsprodukt kom¬ men, die Anlaß zu Schwelbränden in Aktivkohlenestern in den Zwischenlageruπgsbehältern geben.Weiterhin macht die gleich¬ mäßige Verteilung der Aktivkohle im Abgasstrom bei der Di- rekteindüsung Probleme.Activated carbon accumulations can occur in the reaction product, which give rise to smoldering fires in activated carbon nests in the intermediate storage containers. Furthermore, the uniform distribution of the activated carbon in the exhaust gas stream causes problems during direct injection.
Die gleichmäßige Suspendierung von Aktivkohle in der Cal- ciumhydroxid-Suspension ist ebenfalls nicht einfach und gibt zu schwankenden Abscheideleistungen Anlaß, so daß die Ein¬ haltung der Grenzwerte problematisch ist.The uniform suspension of activated carbon in the calcium hydroxide suspension is also not easy and gives rise to fluctuating separation rates, so that compliance with the limit values is problematic.
Außerdem hat sich gezeigt, daß die Abscheideleistungen bei quasitrockenen Abgasreinigungsverfahren (Eindüsen von Kalk¬ milch und Verdampfung des Wassers) im Temperaturbereich oberhalb 170 Grad C unzureichend sind. Gute Abscheidelei¬ stungen werden im Bereich 120-130 Grad C erzielt. Bei diesen Temperaturen besteht jedoch immer die Gefahr, daß die zur wirksamen Feststoffabscheidung notwendigen Gewebefiltern verkrusten.In addition, it has been shown that the separation efficiency in quasi-dry exhaust gas purification processes (injection of milk of lime and evaporation of the water) in the temperature range above 170 ° C. is insufficient. Good separation performance is achieved in the range of 120-130 degrees C. At these temperatures, however, there is always the risk that the fabric filters required for effective solid separation will become encrusted.
Entsprechend den obigen Ausführungen ergibt sich der Bedarf eines verbesserten Abgasreinigungsverfahrens , dasAccording to the above, there is a need for an improved exhaust gas purification method that
- im Temperaturbereich oberhalb 170 Grad C ausreichende Ab¬ scheideleistungen für flüchtige Schwermetalle, insbesonde¬ re Quecksilber, chlorierte Kohlenwasserstoffe (Dioxine und PCB's) und polykondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH's) aufweist,- in the temperature range above 170 degrees C has sufficient separation capacities for volatile heavy metals, in particular mercury, chlorinated hydrocarbons (dioxins and PCB's) and polycondensed aromatic hydrocarbons (PAH's),
- eine sichere und gleichmäßige Durchmischung des Abgas¬ stromes und der oberflächenaktiven Substanzen gewährlei¬ stet,
- die Selbstentzündung von Äktivkohle/Aktivkoks nach Ge¬ brauch verhindert, unda safe and uniform mixing of the exhaust gas stream and the surface-active substances is guaranteed, - Prevents the self-ignition of activated carbon / activated coke after use, and
- eine NOx-Minderung ohne vorhergehende weitgehende Abschei¬ dung von S02, HC1 und Staub gewährleistet.- A NOx reduction without prior extensive separation of S02, HC1 and dust is guaranteed.
Weiterhin wird ein betriebstechnisches einfaches und kosten¬ günstiges Verfahren angestrebt.Furthermore, an operationally simple and inexpensive method is sought.
Die Erfindung löst diese Aufgaben durch ein Mittel zur Rei¬ nigung von Gasen und Abgasen nach dem unabhängigen Patent¬ anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen des Mittels sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.The invention solves these problems by a means for cleaning gases and exhaust gases according to the independent patent claim 1. Preferred further developments of the agent are described in the dependent claims 2 to 8.
Die Erfindung schafft des weiteren ein Verfahren zur Her¬ stellung von trockenen Pulvern auf der Basis von Calciu hy- droxid für die Gas- und Abgasreinigung nach dem unabhängigen Anspruch 9. Bevorzugte Weiterbildungen dieser Verfahren sind in den abhängigen 10 - 15 Patentansprüchen beschrieben.The invention further provides a method for producing dry powders based on calcium hydroxide for gas and exhaust gas purification according to independent claim 9. Preferred developments of these methods are described in the dependent 10-15 patent claims.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen in Vorschlag gebracht, die in den unabhängigen Patentansprüchen 16, 20 und 21 be¬ schrieben sind. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Verfahren sind aus den abhängigen Patentansprüchen ersichtlich.According to a further aspect of the invention, methods for purifying gases and exhaust gases are proposed, which are described in the independent patent claims 16, 20 and 21. Preferred embodiments of these methods can be seen from the dependent claims.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe in zwei Stufen dahingehend, daß in einer 1. Stufe reaktions¬ fähige Calciumhydroxide hergestellt werden, die oberflächen¬ aktive Substanzen enthalten, welche in einer 2. Stufe in einem trockenen Verfahren zur Einwirkung auf die Schadstoffe von Abgasen gebracht, und wieder aus dem Abgasstrom abge¬ schieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung reaktionsfäh¬ iger Calciu hydroxide für die Gas- und Abgasreinigung ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Löschen von Branntkalk dem Branntkalk, während des Löschens dem Löschwasser und nach dem Löschen dem Calciumhydroxid oberflächenaktive Sub¬ stanzen zugesetzt werden.According to the invention, the object is achieved in two stages in that, in a first stage, reactive calcium hydroxides are prepared which contain surface-active substances which, in a second stage, are used to act on the pollutants of exhaust gases in a dry process , and be separated again from the exhaust gas stream. The process according to the invention for producing reactive calcium hydroxide for gas and exhaust gas purification is characterized in that surface-active substances are added to the quicklime before the quicklime is extinguished, to the extinguishing water during the extinguishing and to the calcium hydroxide after the extinguishing.
Als oberflächenaktive Substanzen kommen hierbei insbesondere Kieselgel, Kieselgur, aktiviertes Aluminiumoxid, Aktivkohle und oder Herdofen-Braunkohlekoks in Pulverform zum Einsatz.In particular, silica gel, diatomaceous earth, activated aluminum oxide, activated carbon and or hearth furnace lignite coke in powder form are used as surface-active substances.
Es handelt sich hierbei um verschiedenartige Stoffe, die durch eine große Oberfläche, bezogen auf ihr Gewicht, ge¬ kennzeichnet sind. So liegt die durchschnittliche aktive Oberfläche bei Aktivkohle bei etwa 600 m2/g. An diesen ak¬ tiven Oberflächen scheiden sich die Schadstoffe ab, insbe¬ sondere Quecksilber, Dioxine, PCßs, aber auch anteilig S02, HC1 und NOx. Diese Stoffe verbleiben dort oder~können in andere Stoffe umgewandelt werden.These are various types of substances which are characterized by a large surface area, based on their weight. The average active surface for activated carbon is around 600 m2 / g. The pollutants are deposited on these active surfaces, in particular mercury, dioxins, PCßs, but also to a certain extent S02, HC1 and NOx. These substances remain there or ~ can be converted into other substances.
Im Sinne der Erfindung werden die oberflächenaktiven Stoffe als Pulver eingesetzt.For the purposes of the invention, the surface-active substances are used as powders.
Die oberflächenaktiven Substanzen haben ein Korngröße, be¬ stimmt als Siebdurchgang, von < 200ug. Bevorzugt wird eine Korngröße, die derjenigen von Calciu hydroxidpulver ent¬ spricht.The surface-active substances have a grain size, determined as a sieve passage, of <200ug. A grain size which corresponds to that of calcium hydroxide powder is preferred.
Vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dadurch ausführen, daß die pulverför igen oberflächenaktiven Stoffe vor ihrem Einsatz zur Behandlung von Gasen und Abga¬ sen mit Katalysatoren für Oxidations-, Reduktions- und/oder Zersetzungsreaktionen beaufschlagt werden.
Die Beaufschlagung geschieht dahingehend, daß die entspre¬ chenden Schwermetalle als wasserlösliche Salze oder gelöst in organischen Lösungsmitteln auf die oberflächenaktiven Stoffe aufgebracht und dann die oberflächenaktiven Stoffe einer Trocknung unterworfen werden. Es befinden sich dann auf den oberflächenaktiven Stoffe neben den aktiven Flächen auch noch Katalysatoren für die verschiedensten Reaktionen.The process according to the invention can also advantageously be carried out by subjecting the powdery surface-active substances to catalysts for oxidation, reduction and / or decomposition reactions before they are used for the treatment of gases and exhaust gases. The application takes place in such a way that the corresponding heavy metals are applied to the surface-active substances as water-soluble salts or dissolved in organic solvents, and the surface-active substances are then subjected to drying. In addition to the active surfaces, there are also catalysts for a wide variety of reactions on the surface-active substances.
Anstelle von wässrigen Lösungen der Schwermetalle können auch alkoholische Lösungen eingesetzt werden.Instead of aqueous solutions of heavy metals, alcoholic solutions can also be used.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen, insbesondere fol¬ gende Schwermetalle in Frage:The following heavy metals are particularly suitable for the process according to the invention:
Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom, Mangan, Vanadin, Titan, Molyb¬ dän, Wolfram, Kupfer, Zinn, Palladium, Platin, Gold, und/ oder Zink. Diese Schwermetalle werden in den meisten Fällen als Salze eingesetzt. Auf die oberflächenaktiven Stoffe auf¬ getragen, können sie auch durch Oxidation in höhere Oxida- tionstufen oder durch Reduktion in niedere Oxidationsstufen oder gar in elementarer Form übergeführt werden.Iron, nickel, cobalt, chromium, manganese, vanadium, titanium, molybdenum, tungsten, copper, tin, palladium, platinum, gold, and / or zinc. In most cases, these heavy metals are used as salts. Applied to the surface-active substances, they can also be converted into higher oxidation levels by oxidation or into lower oxidation levels or even in elemental form by reduction.
Als Salze finden vorwiegend wasserlöslche Chloride und Ni¬ trate Anwendung.Water-soluble chlorides and nitrates are predominantly used as salts.
Als schwermetallbindende Stoffe kommen wasserlösliche Sulfi¬ de, z.B. Natriumsulfid und Mercaptane, oder Trimercapto-s- triazin zur Anwendung.The heavy metal binding substances are water-soluble sulfides, e.g. Sodium sulfide and mercaptans, or trimercapto-s-triazine for use.
Die Kombination der mit Schwermetallen versehenen Aktivkoh¬ len mit Calciumhydroxid hat eine mehrfache Funktion.The combination of the activated carbon provided with heavy metals with calcium hydroxide has a multiple function.
Durch die Anwesenheit des anorganischen Stoffes wird die Ge¬ fahr des Brennens der mit Schwermetallen beaufschlagten Ak¬ tivkohlen herabgesetzt. Eine wirksame Zündhemmung tritt ein, wenn Calciumhydroxid als feines Pulver zusammen mit den
Aktivkohlen vorliegt.The presence of the inorganic substance reduces the risk of burning the active carbons loaded with heavy metals. Effective inhibition occurs when calcium hydroxide as a fine powder together with the Activated carbons are present.
Die Gefahr des Entzündens kann dann besonders stark zurück¬ gedrängt werden, wenn die Aktivkohlen zusammen mit Brannt¬ kalk vermischt und dann einer Löschreaktion unterworfen wer¬ den, so daß Aktivkohle und Calciumhydroxid in feinster Ver¬ teilung nebeneinander vorliegen, z.T. Calciumhydroxid in den Poren der Aktivkohle abgelagert ist.The risk of ignition can be suppressed particularly strongly if the activated carbons are mixed together with quicklime and then subjected to an extinguishing reaction, so that activated carbon and calcium hydroxide are present in very fine distribution, in some cases. Calcium hydroxide is deposited in the pores of the activated carbon.
Eine weitere Ausführungsform der Herstellung der reaktions¬ fähigen Calciumhydroxide besteht darin, die oberflächenakti¬ ven Stoffe mit Branntkalk zu mischen und die schadstoffbin¬ denden und/oder katalytisch wirkenden Substanzen in das Löschwasser zu geben.A further embodiment of the production of the reactive calcium hydroxides consists in mixing the surface-active substances with quicklime and adding the pollutant-binding and / or catalytically active substances to the extinguishing water.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß Calciumhydroxid und oberflächenaktive Substanzen gemischt werden, wobei letztere ggfls. mit katalytisch wirksamen und/oder schwer- metallbindenden Substanzen beaufschlagt sind.It is also within the scope of the invention that calcium hydroxide and surface-active substances are mixed, the latter possibly. are acted upon by catalytically active and / or heavy metal-binding substances.
Eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Her¬ stellung reaktionsf higer Calciumhydroxide besteht darin, oberflächenaktive Stoffe einzusetzen, die mit Schwermetallen welche auf Oxidations- oder Reduktionsprozesse katalytisch wirken, und mit basisch wirkenden Stoffen, wie Natriumhydro- gencarbonat, Natriumcarboπat, Natriumhydroxid udgl. beauf¬ schlagt sind. Mit dieser Kombination von Schwermetallen und basischen Verbindungen auf oberflächenaktiven Substanzen lassen sich Oxidations- und Reduktionsvorgänge über Poten¬ tialänderungen steuern.A special embodiment of the production of reactive calcium hydroxides according to the invention consists in using surface-active substances which have a catalytic effect with heavy metals which have an effect on oxidation or reduction processes, and with substances with a basic effect, such as sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide and the like. are acted upon. With this combination of heavy metals and basic compounds on surface-active substances, oxidation and reduction processes can be controlled via potential changes.
Entsprechendes gilt für Säuren, die zusammen mit den kataly¬ tisch wirksamen Schwermetallen auf die oberflächenaktiven Substanzen aufgebracht sind. Auch die Säuren wirken auf die Schwermetalle hinsichtlich Verbindungsform und Redoxpoten¬ tial ein.
Die erfindungsgemäß hergestellten oberflächenaktive Substan¬ zen enthaltenden Calciumyhdroxide werden in dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren zur Reinigung von Abgasen eingesetzt.The same applies to acids which are applied to the surface-active substances together with the catalytically active heavy metals. The acids also act on the heavy metals with regard to the form of the compound and redox potential. The calcium hydroxides containing surface-active substances produced according to the invention are used in the process according to the invention for cleaning exhaust gases.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Gasen und Abgasen von sauren Schadstoffen, wie Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoff, Schwefeldioxid, Blausäure udgl., Stick¬ stoffoxiden, Kohlenwasserstoffen, chlorierten Kohlenwasser¬ stoffen, organischen Verbindungen und flüchtigen Schwerme¬ tallen, z.B. Quecksilber, Arsen, Antimon, Cadmium und Thal¬ lium, unter Einsatz oberflächenaktiver Substanzen, ist da¬ durch gekennzeichnet, daß dem Gas- bzw. Abgasstrom feinpul¬ vriges, trockenes Calciumhydroxid zugesetzt wird, das ober¬ flächenaktive Substanzen, wie Aktivkohle, Braunkohle-Herd¬ ofenkoks, Kieselgel, Kieselgut und/oder aktives Aluminium¬ oxid enthält, zugesetzt und mit dem Abgasstrom in einem Re¬ aktor durchmischt und das Calciumhydroxid-Pulver mit den ge¬ bundenen Schadstoffen ohne Absenkung der Reaktionstemperatur an Staubabscheidevorrichtungen, insbesondere an Gewebefil¬ tern oder Elektrofiltern, aus dem Gasstrom abgeschieden ist.The process according to the invention for the purification of gases and exhaust gases from acidic pollutants, such as hydrogen chloride, hydrogen fluoride, sulfur dioxide, hydrocyanic acid and the like, nitrogen oxides, hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, organic compounds and volatile heavy metals, e.g. Mercury, arsenic, antimony, cadmium and thalium, using surface-active substances, is characterized in that finely powdered, dry calcium hydroxide is added to the gas or exhaust gas stream, which contains surface-active substances such as activated carbon, lignite Oven coke, silica gel, silica and / or active aluminum oxide contains, added and mixed with the exhaust gas stream in a reactor and the calcium hydroxide powder with the bound pollutants without lowering the reaction temperature on dust separating devices, in particular on fabric filters or electrostatic precipitators from which gas flow is separated.
Das dargelegte Verfahren hat erhebliche Vorteile.The procedure outlined has considerable advantages.
Die innige Vermischung von Calciumhydroxid und oberflächen¬ aktiver Substanz ermöglicht es, die geringen Mengen an ober¬ flächenaktiver Substanz gleichmäßig im Abgas zu verteilen, da erhebliche Mengen an Ca(0H)2 eingesetzt werden müssen.The intimate mixing of calcium hydroxide and surface-active substance makes it possible to distribute the small amounts of surface-active substance evenly in the exhaust gas, since considerable amounts of Ca (0H) 2 have to be used.
Eine Temperaturabsenkung, z.B. von 200 auf 120 Grad C, wie es praktiziert wird, ist nicht erforderlich, um Dioxine, PAH's und Quecksilber weitestgehend abzuscheiden.A drop in temperature, e.g. from 200 to 120 degrees C, as is practiced, is not necessary in order to remove dioxins, PAHs and mercury as far as possible.
Die Selbstentzüngung von schwermetallhaltigen Aktivkohlen spielt keine Rolle mehr. Da im allgemeinen ein Gemisch aus weniger als 1055 Aktivkohle und mehr als 90% Ca(0H)2 einge-
setzt wird, ist das Problem der Selbstentzündung und des Schwelbrandes ruhender Materialien nicht existent.Self-ignition of activated carbons containing heavy metals no longer plays a role. Since a mixture of less than 1055 activated carbon and more than 90% Ca (0H) 2 is generally is set, the problem of spontaneous combustion and the smoldering fire of dormant materials does not exist.
Calciumhydroxide, die aus Branntkalk, gemischt mit oberflä¬ chenaktiven Substanzen, hergestellt worden sind, sind beson¬ ders entmischungsresistent.Calcium hydroxides, which have been produced from quicklime, mixed with surface-active substances, are particularly resistant to separation.
Zum Eindüsen der modifizierten Calciumhydroxide werden be¬ vorzugt pneumatische Vorrichtungen verwendet.Pneumatic devices are preferably used to inject the modified calcium hydroxides.
Die Durchmischung der modifizierten Calciumhydroxide mit dem Abgas geschieht in Reaktoren, die durch Umlenkungseinbauten eine gute Durchmischung gewährleisten.The mixing of the modified calcium hydroxides with the exhaust gas takes place in reactors which ensure good mixing by means of deflection internals.
Die Abscheidung des gebrauchten Ca(0H)2 erfolgt bevorzugt an Gewebefiltern. E-Filter sind auch geeignet.The used Ca (0H) 2 is preferably separated on fabric filters. E-filters are also suitable.
Eine Rückführung des gebrauchten Materials in den Reaktor zur besseren Ausnützung von Ca(0H)2 und den oberflächenakti¬ ven Substanzen bereitet keine Schwierigkeiten.Returning the used material to the reactor for better utilization of Ca (0H) 2 and the surface-active substances presents no difficulties.
Von erheblicher Bedeutung ist, daß Aktivkohle/Aktivkoks auch als Katalysator zur Reduzierung von NOx mit NH3 zu N2 wirkt.It is of considerable importance that activated carbon / activated coke also acts as a catalyst for reducing NOx with NH3 to N2.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die oberflächenakti¬ ven Substanzen im Gemisch mit pulverförmigen, nicht brennba¬ ren, anorganischen Stoffen, wie Kalksteinmehl, Branntkalk, Carbonatationsschlamm in feinpulvriger Ausführung, Dolomit, Sand, Roterde, Quarzpulver, Kieselgur und/oder Aluminium¬ oxid anstelle von Calciumhydroxid einzusetzen.It is also within the scope of the invention to mix the surface-active substances in a mixture with powdery, non-combustible, inorganic substances such as limestone powder, quicklime, carbonation sludge in finely powdered form, dolomite, sand, red earth, quartz powder, diatomaceous earth and / or aluminum use oxide instead of calcium hydroxide.
Diese Ausführungsform der Erfindung ist dann geeignet, wenn keine oder wenig saure Schadstoffe im Abgas vorhanden sind, also auf das teure basische Ca(0H)2 verzichtet werden kann.
Die Behandlung des Abgases mit den oberflächenaktiven Stof¬ fen erfolgt im Temperaturbereich von 20-1200 Grad C, vor¬ zugsweise im Bereich von 80-250 Grad C, insbesondere im Be¬ reich von 170-240 Grad C, noch bevorzugter im Temperaturbe¬ reich von 180-220 Grad C.This embodiment of the invention is suitable when no or little acidic pollutants are present in the exhaust gas, that is to say that the expensive basic Ca (0H) 2 can be dispensed with. The treatment of the exhaust gas with the surface-active substances takes place in the temperature range of 20-1200 degrees C, preferably in the range of 80-250 degrees C, in particular in the range of 170-240 degrees C, more preferably in the temperature range from 180-220 degrees C.
Entscheidend für die Wahl der Temperatur ist der Wasserge¬ halt des Abgases. Die unterste Temperaturgrenze sollte 30 bis 40 Grad C über dem Taupunkt liegen. Bei Einsatz von Ca(0H)2 und HC1 im Abgas sollten 130 bis 140 Grad C nicht unterschritten werden, da ansonsten Verkrustungen am Gewebe¬ filter auftreten.The water content of the exhaust gas is decisive for the choice of temperature. The lowest temperature limit should be 30 to 40 degrees C above the dew point. When using Ca (0H) 2 and HC1 in the exhaust gas, the temperature should not drop below 130 to 140 degrees C, since otherwise encrustations occur on the tissue filter.
Eine vorteilhafte Form des erfindungsgemäßen Verfahrens be¬ steht darin, daß in einem mehrstufigen Verfahren die Gase und Abgase zuerst einer trockenen oder nassen Reinigung un¬ terworfen und dann zur Restabscheidung der anorganischen und organischen Schadstoffe die Gase und Abgase mit Stoffen, die oberflächenaktive Substanzen enthalten, die ggfls. mit Schwermetallen beaufschlagt sind, behandelt werden, wobei zur Reduktion von Stickstoffoxiden dem Gasstrom vor der Be¬ handlung mit den oberflächenaktiven Stoffen noch Ammoniak oder geeignete stickstoffhaltige Verbindungen, z.B. Harn¬ stoff, zugesetzt werden.An advantageous form of the process according to the invention is that in a multi-stage process the gases and exhaust gases are first subjected to dry or wet cleaning and then for the residual separation of the inorganic and organic pollutants the gases and exhaust gases with substances which contain surface-active substances. if necessary are treated with heavy metals, are treated, in order to reduce nitrogen oxides in the gas stream prior to treatment with the surface-active substances, ammonia or suitable nitrogen-containing compounds, e.g. Urea are added.
Die Schwermetalle auf den oberflächenaktiven Substanzen ha¬ ben die Funktion die Oxidation von S02 zu S03, C0 zu C02, NO zu N02 und Kohlenwasserstoffe zu H20 und C02 zu kataly- " sieren.The heavy metals to the surface-active substances ha¬ the function ben the oxidation of S02 to S03, C0 to C02, NO to N02 and Sieren hydrocarbons to C02 and H20 to catalytically ".
Die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid hat den Vorteil, daß aus dem leicht flüchtigen Schwefeldioxid das schwerer flüchtige Schwefeltrioxid entsteht, das sich bevor¬ zugt an den oberflächenaktiven Substanzen ablagert. Werden die oberflächenaktiven Stoffe zusammen mit basischen Stoffen eingesetzt, sei es von Kalk oder Calciumhydroxid, dann ist
auch eine sofortige Umsetzung mit diesen basischen Stoffen möglich. Besonders günstige Katalysatoren hierfür sind Man¬ gan, Vanadin, Eisen und Platin.The oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide has the advantage that the more volatile sulfur trioxide is formed from the volatile sulfur dioxide, which is preferably deposited on the surface-active substances. If the surface-active substances are used together with basic substances, be it lime or calcium hydroxide, then immediate implementation with these basic substances is also possible. Particularly favorable catalysts for this are manganese, vanadium, iron and platinum.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das in den Abgasen immer vorhandene Kohlenmonoxid mit Hilfe der Katalysatoren und des vorhandenen Sauerstoffs zu unschädlichem Kohlendio¬ xid umzusetzen. Das gleiche betrifft die Vielzahl der in ge¬ ringer Menge vorhandenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die ebenfalls unter dem katalytischeπ Einfluß der auf den oberflächenaktiven Stoffen aufgebrachten Schwermetalle oxi- diert werden können.A further possibility is to convert the carbon monoxide which is always present in the exhaust gases into harmless carbon dioxide using the catalysts and the oxygen present. The same applies to the large number of unburned hydrocarbons present in small amounts, which can also be oxidized under the catalytic influence of the heavy metals applied to the surface-active substances.
Auch die chlorierten oder schwefelhaltigen Kohlenwasserstof¬ fe lassen sich auch in Restgehalten zu den Grundverbiπdungen C02, H20, HC1 und/oder S02 oxidieren und damit als ökotox¬ ische Schadstoffe entfernen.The chlorinated or sulfur-containing hydrocarbons can also be oxidized to the basic compounds C02, H20, HC1 and / or S02 in residual contents and thus removed as ecotoxic pollutants.
Chrom, Vanadin, Eisen, Palladium, Kupfer und Mangan sind für die Oxidation organischer Stoffe besonders geeignet.Chromium, vanadium, iron, palladium, copper and manganese are particularly suitable for the oxidation of organic substances.
Das gleiche betrifft das Stickstoffmonoxid, das unter Wir¬ kung von Katalysatoren, insbesondere von Chrom, Titan, Eisen und Mangan, zu Stickstoffdioxid umgesetzt werden kann. Die¬ ses ist wasserlöslich und kann aus dem Abgasstrom ausgewa¬ schen werden. Andererseits kann es jedoch bei Anwesenheit von basischen Stoffen sofort in nicht flüchtige Salze umge¬ setzt werden.The same applies to nitrogen monoxide, which can be converted to nitrogen dioxide with the action of catalysts, in particular chromium, titanium, iron and manganese. This is water-soluble and can be washed out of the exhaust gas stream. On the other hand, however, it can be converted into non-volatile salts immediately in the presence of basic substances.
Auch die Reduktion von Stickoxid mit Ammoniak oder stick¬ stoffhaltigen Verbindungen, z.B. Harnstoff, wird durch die schwermetallhaltigen Katalysatoren begünstigt.The reduction of nitrogen oxide with ammonia or nitrogen-containing compounds, e.g. Urea is favored by the heavy metal catalysts.
Die Wirkung der Oxidationskatalysatoren für Schwefeldioxid und auch für Stickoxid kann noch verstärkt werden, wenn auf den oberflächenaktiven Substanzen zusammen mit den Schwer-
metallen auch noch basisch wirkende Stoffe, z.B. Natriumhy¬ droxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, udgl. auf¬ getragen werden. Da die Oxidation in direkter Nachbarschaft zu den basischen Substanzen stattfindet, ist eine sofortige Einbindung der höheren Oxide von Schwefel und Stickstoff möglich.The effect of the oxidation catalysts for sulfur dioxide and also for nitrogen oxide can be increased if the surface-active substances together with the heavy metals also have basic-acting substances, for example sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, etc. be worn. As the oxidation takes place in the direct vicinity of the basic substances, the higher oxides of sulfur and nitrogen can be integrated immediately.
Diese Arbeitsweise ist insbesondere dann von großer Bedeu¬ tung, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Restentfernung von sauren Schadstoffen eingesetzt wird.This method of operation is particularly important when the method according to the invention is used for the residual removal of acidic pollutants.
Ist eine Vorreinigung der Gase und Abgase erfolgt, so lassen sich die oberflächenaktiven Stoffe bevorzugt zur Restreini¬ gung einsetzen. Dies betrifft insbesondere die organischen Stoffe und auch die Restgehalte an Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid.If the gases and exhaust gases have been pre-cleaned, the surface-active substances can preferably be used for residual cleaning. This applies in particular to organic substances and also to the residual levels of hydrogen chloride and sulfur dioxide.
Eine besondere Bedeutung hat das Verfahren für die Abschei¬ dung von Stickstoffoxiden. Die herkömmlichen Reinigungsver¬ fahren erfassen zwar Fluorwasserstoff, Chlorwasserstoff und Schwefeldioxid in ausreichendem Maße, vermögen jedoch das Stickstoffoxid nur im geringen Maße abzuscheiden. Durch die nachgeschaltete Reinigung mit Hilfe von oberflächenaktiven Substanzen, die mit Katalysatoren beaufschlagt sind, läßt sich Stickstoffoxid entweder oxidieren und dann mit basi¬ schen Stoffen abscheiden, oder mit Ammoniak zu Stickstoff reduzieren.The process is particularly important for the deposition of nitrogen oxides. The conventional cleaning methods do capture hydrogen fluoride, hydrogen chloride and sulfur dioxide to a sufficient extent, but are only able to separate the nitrogen oxide to a small extent. The subsequent cleaning with the aid of surface-active substances to which catalysts have been applied means that nitrogen oxide can either be oxidized and then separated with basic substances, or reduced to nitrogen with ammonia.
Die Anwendung der mit Schwermetallen beaufschlagten ober¬ flächenaktiven Substanzen in Kombination mit Ca(0H)2 oder anorganischen Stäuben ist natürlich nicht auf den Einsatz in einer Nachreinigungsstufe beschränkt, sondern umfaßt auch den Ersteinsatz.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Behandlung der Gase und Abgase aus Kraftwerken, aus Müllverbrennungsanlagen, aus Sondermüllverbrennungsanlagen, aus Feuerungsanlagen, aus Anlagen zur Herstellung von Glas und Keramik, aus Anlagen zum Umschmelzen von Altaluminium und auch zur Behandlung von Gasen und Abgasen aus zahlreichen Produktionsprozeßen, z. B. der Verhüttung von Erzen, und anderen Industrieprozessen, einsetzbar.The use of the surface-active substances charged with heavy metals in combination with Ca (0H) 2 or inorganic dusts is of course not restricted to use in a post-cleaning stage, but also includes the initial use. The method according to the invention is for the treatment of gases and exhaust gases from power plants, from waste incineration plants, from special waste incineration plants, from combustion plants, from plants for the production of glass and ceramics, from plants for remelting old aluminum and also for treating gases and exhaust gases from numerous production processes, e.g. . B. the smelting of ores, and other industrial processes, can be used.
Eine besondere Bedeutung hat es in der Reinigung von vorge¬ reinigten Gasen und Abgasen, wenn die oberflächenaktiven Substanzen als Pulver, in Kombination mit anorganischen Stäuben, vorwiegend Ca(0H)2, ggfls. beaufschlagt mit Schwer¬ metallen, in den Gasstrom eingeblasen und dann an ent¬ sprechenden Filtern abgeschieden wird.It is of particular importance in the cleaning of pre-cleaned gases and exhaust gases if the surface-active substances as powder, in combination with inorganic dusts, predominantly Ca (0H) 2, if necessary. loaded with heavy metals, blown into the gas stream and then deposited on appropriate filters.
Beispiel 1 :Example 1 :
28 g Branntkalk wurden mit 15,2 g Wasser, indem 1,4 g Aktiv¬ kohle mit 700 m2/g aktiver Oberfläche suspendiert worden wa¬ ren, gelöscht. Es entstand ein graues Pulver, das gute Fließfähigkeit aufwies.28 g quicklime was extinguished with 15.2 g water by suspending 1.4 g activated carbon with 700 m2 / g active surface. A gray powder resulted, which had good flowability.
Über 252 mg dieser Substanz in fester Schicht wurde bei ei¬ ner Temperatur von 149 Grad C ein Gas geleitet, das folgende Kennzeichen aufwies:A gas was passed over 252 mg of this substance in a solid layer at a temperature of 149 degrees C, which had the following characteristics:
- Feuchte 0,26 g/1- Moisture 0.26 g / 1
- HCl-Gehalt 22,5 mg/1- HCl content 22.5 mg / 1
- HgC12-Gehalt 1 ,29 ug/1HgC12 content 1.29 µg / l
Insgesamt wurden 11,2 1 über das modifizierte Ca(0H)2 ge¬ leitet.A total of 11.2 liters were passed over the modified Ca (0H) 2.
Von insgesamt 14,4 ug HgC12 wurden 76,5 % an der Aktivkohle absorbiert.
Dieses Beispiel zeigt, daß bei der Löschung von Branntkalk in Anwesenheit von A-Kohle ein reaktionsfähiges Ca(0H)2 ent¬ steht, das in der Abgasreinigung zur wirksamen Quecksilber- abscheidung eingesetzt werden kann.Of a total of 14.4 µg HgC12, 76.5% was absorbed in the activated carbon. This example shows that when slaked lime is extinguished in the presence of activated carbon, a reactive Ca (0H) 2 is formed which can be used in exhaust gas cleaning for effective mercury removal.
Beispiel 2:Example 2:
28 g Branntkalk wurde mit 3,7 g Braunkohle-Herdofenkoks als Koksstaub gemischt und dann mit 17 ml Wasser gelöscht. Das graue, wasserfreie Calciumhydroxid wurde auf seine Eignung als Sorbens der Abgasreinigung getestet.28 g of quicklime was mixed with 3.7 g of brown coal hearth coke as coke dust and then quenched with 17 ml of water. The gray, anhydrous calcium hydroxide was tested for its suitability as a sorbent for exhaust gas cleaning.
Über 296 mg dieses Produktes wurden bei 187 Grad C 10,8 1 eines Abgases folgender Zusammensetzung geleitet:About 296 mg of this product were passed at 187 degrees C 10.8 l of an exhaust gas of the following composition:
- Stickstoff 80 Vol.-5.- nitrogen 80 vol.-5.
- Sauerstoff 20 Vol.-SS- Oxygen 20 vol.-SS
- Feuchte 278 mg/1- Moisture 278 mg / 1
- HC1 11,7 mg/1- HC1 11.7 mg / 1
- HgC12 0,62 ug/1- HgC12 0.62 µg / 1
6,3 ug HgC12 wurden am Sorbens abgeschieden, d.h. 87 % wur¬ den absorbiert.6.3 µg of HgC12 was deposited on the sorbent, i.e. 87% were absorbed.
Dieses Beispiel zeigt, daß Braunkohle-Herdofenkoks in Kom¬ bination mit Ca(0H)2 zur Hg-Abscheidung geeignet ist.This example shows that brown coal hearth furnace coke in combination with Ca (0H) 2 is suitable for mercury separation.
Beispiel 3:Example 3:
5 g Zementpulver wurden mit 0,25 g Braunkohle-Herdofenkoks vermischt.5 g of cement powder were mixed with 0.25 g of brown coal hearth coke.
Über 280 mg dieses Produktes wurden bei 188 Grad C 10,3 1 eines Abgases folgender Zusammensetzung geleitet:
Stickstoff 80 Vol.-»Over 280 mg of this product were passed at 188 ° C 10.3 l of an exhaust gas of the following composition: Nitrogen 80 vol.- »
Sauerstoff 20 Vol.-»Oxygen 20 vol.- »
Feuchte 294 mg/1Moisture 294 mg / 1
HC1 12,4 mg/1HC1 12.4 mg / 1
HgC12 0,7 ug/1HgC12 0.7 µg / 1
4,7 ug HgC12 wurden am Sorbens Koks abgeschieden, d.h. 66 » wurden absorbiert.4.7 µg of HgC12 was deposited on the sorbent coke, i.e. 66 »were absorbed.
Braunkohle-Herdofenkoks in Kombination mit inertem Material ist ebenfalls zur Hg-Abscheidung aus Abgasen geeignet.Lignite hearth coke in combination with inert material is also suitable for mercury separation from exhaust gases.
Beispiel 4:Example 4:
Über 260 mg Braunkohle-Herdofenkoks wurde bei 190 Grad C ein Abgas der obigen Zusammensetzung geleitet.An exhaust gas of the above composition was passed over 260 mg of lignite hearth coke at 190 degrees C.
Von 7,2 ug HgC12 wurden 7 ug HgC12 am Sorbens festgehalten, d.h. 97 » wurden absorbiert.Of 7.2 µg HgC12, 7 µg HgC12 was retained on the sorbent, i.e. 97 »were absorbed.
Beispiel 5:Example 5:
5 g Ca(0H)2 wurden mit 0,25 g feinpulvrigem A1203 gemischt. Über 280 mg dieser Mischung wurden bei 192 Grad C 10,3 1 eines Abgases folgender Zusammensetzung geleitet:5 g Ca (0H) 2 were mixed with 0.25 g fine powder A1203. Over 280 mg of this mixture were passed at 192 degrees C 10.3 l of an exhaust gas of the following composition:
- Stickstoff 80 Vol.-»- nitrogen 80 vol.- »
- Sauerstoff 20 Vol.-»- oxygen 20 vol.- »
- Feuchte 295 mg/1- Moisture 295 mg / 1
- HC1 12,4 mg/1- HC1 12.4 mg / 1
- HgC12 0,7 ug/1
Insgesamt wurden von 7,2 ug HgC12 3,6 ug absorbiert, d.h. 50 » abgeschieden.- HgC12 0.7 µg / 1 A total of 3.6 µg of 7.2 µg HgC12 was absorbed, ie 50 »deposited.
A1203 ist dementsprechend als Sorbens für die Abscheidung von Quecksilber aus Abgasen geeignet.A1203 is therefore suitable as a sorbent for the separation of mercury from exhaust gases.
Beispiel 6:Example 6:
Das Abgas einer Müllverbrennungsanlage wurde mit Ca(0H)2 bei 200 Grad C trocken gereinigt. Zur Entfernung von Queck¬ silber, dessen Gehalt im Rohgas 330 ug/m3 betruug, wurden pro t Müll 25 kg Ca(0H)2 und 1,25 kg Braunkohlen-Herdofen- koksstaub eingeblasen, in einem Reaktor durchmischt und an einem Gewebefilter abgeschieden. Ca(0H)2 und Koksstaub waren vorher gemischt worden.The waste gas from a waste incineration plant was dry cleaned with Ca (0H) 2 at 200 degrees Celsius. To remove mercury, the content of which in the raw gas was 330 µg / m3, 25 kg of Ca (0H) 2 and 1.25 kg of lignite-hearth furnace coke dust were blown in per ton of waste, mixed in a reactor and separated on a fabric filter. Ca (0H) 2 and coke dust had been mixed beforehand.
Im Reingas nach dem Gewebefilter wurden nur noch 90 ug/m3 gemssen. Dies ist eine Reduzierung des Hg-Gehaltes um mehr als 50 ».
Only 90 µg / m3 was measured in the clean gas after the fabric filter. This is a reduction of the mercury content by more than 50 ».