WO2007071303A1 - Verfahren zur entfernung von kohlenstoffoxiden aus abgasströmen - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a process for the removal of carbon oxides, in particular carbon dioxide CO 2 , but also carbon monoxide CO and mixtures of carbon dioxide CO 2 and carbon monoxide CO, from exhaust gases or exhaust gas streams, in particular from the running under oxygen oxidation or combustion of fossil fuels to be obtained.
  • the present invention relates to a method for producing low-carbon or carbon-oxide-free exhaust gases or exhaust gas streams.
  • the present invention relates to a corresponding system for operating the aforementioned method.
  • oxidation or combustion of fossil fuels or energy sources for the purpose of energy generation produces a number of undesirable, usually gaseous, but also liquid to solid oxidation or combustion products, as will be detailed below, including nitrogen -, carbon and sulfur oxides, hydrocarbons, carbon blacks etc.
  • fossil fuels or synonymously, of the fossil fuels used in the present invention, is a generic term for natural fuels, such as, in particular, coal (eg, coal or lignite), petroleum, and petroleum derivatives (e.g. Kerosene, diesel, gas etc.), natural gas, peat and the like.
  • natural fuels such as, in particular, coal (eg, coal or lignite), petroleum, and petroleum derivatives (e.g. Kerosene, diesel, gas etc.), natural gas, peat and the like.
  • these are fuels or energy carriers which release their stored energy by oxidation, in particular chemical combustion with oxygen, or convert it into usable energy (eg mechanical or electrical energy).
  • the abovementioned fossil fuels are based on or contain carbon, in particular organic carbon compounds.
  • carbon in particular organic carbon compounds.
  • the corresponding oxidation products are formed, including carbon oxides, such as carbon monoxide and / or carbon dioxide - depending on the oxidation conditions.
  • combustion products such as hydrocarbons, nitrogen oxides NO x (eg., From the oxidation of nitrogen present in the air), sulfur oxides (eg Sulfur dioxide SO 2 , eg in the presence of sulphurous impurities), lead oxides (eg in the combustion of fuel with lead-containing additives), carbon blacks etc.
  • nitrogen oxides NO x eg., From the oxidation of nitrogen present in the air
  • sulfur oxides eg Sulfur dioxide SO 2 , eg in the presence of sulphurous impurities
  • lead oxides eg in the combustion of fuel with lead-containing additives
  • carbon blacks etc.
  • combustion products are of a fundamental nature and occurs wherever fossil fuels are used as an energy source and oxidized or burned, for example in exhaust gases from power plants, in exhaust gases from internal combustion engines of land, water and air vehicles (eg Motor vehicles, such as cars and trucks, motorcycles, railways, ships, aircraft, etc.), but also in exhaust gases from private households (eg heaters or stoves).
  • fossil fuels eg Motor vehicles, such as cars and trucks, motorcycles, railways, ships, aircraft, etc.
  • private households eg heaters or stoves.
  • NSR catalysts NO x storage-reduction catalysts
  • an alkali or alkaline earth metal mainly barium
  • a hydrocarbon-rich, so-called “rich” mixture is injected, under the effect of which the storage process is reversed and the nitrogen oxides are reduced to N 2 .
  • carbon oxides in particular carbon monoxide and carbon dioxide
  • Hollemann / Wieberg textbook of inorganic chemistry, Verlag Walter de Gruyter Berlin / New York, 1985, 91.-100. Edition, pages 716 ff, and on Römpp Chemielexikon (loc. Cit.), Volume 3, pages 2191 to 2194, keyword: “carbon dioxide”, pages 2197/2198, keyword: “carbon monoxide” and page 2201, keyword: “carbon oxides”, and on the literature reviewed there.
  • the problem underlying the present invention is thus to provide an efficient process for removing carbon oxides, in particular carbon dioxide CO 2 , but also carbon monoxide CO and mixtures of these two carbon oxides, from exhaust gases or exhaust gas streams resulting from the oxidation or combustion of fossil fuels or energy sources, and a corresponding facility for carrying out this process.
  • such a method or such a system should be universally applicable, especially in all relevant technical areas, such.
  • exhaust gases from internal combustion engines eg of motor vehicles, such as cars and trucks, motorcycles etc., land and water vehicles, eg ships and railways, aircraft, eg kerosene engines
  • exhaust gases from private Households eg heaters, furnaces, etc.
  • exhaust gases from power plants, chemical plants, etc. ie such a process or such a plant should be applicable with respect to any exhaust gases containing carbon dioxide or exhaust gas streams.
  • the removal of the carbon oxides should be the cause and ensure a permanent elimination of carbon oxides.
  • the subject of the present invention is thus a process for removing carbon oxides from a carbon monoxide-containing exhaust gas stream containing carbon oxides, in which the exhaust gas stream containing the carbon oxides is at least reduced by reducing carbon oxides Carbon oxides contained in the exhaust stream is brought into contact.
  • carbon oxides is used in the context of the present invention to refer on the one hand carbon monoxide CO and / or on the other hand carbon dioxide CO 2 (ie carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 or mixtures of carbon monoxide CO and carbon dioxide CO 2 ).
  • the reduction is carried out in particular in such a way, in particular the reducing agent and / or the reduction conditions selected such that the carbon content contained in the carbon oxides is reduced to elemental carbon C.
  • the reduction is carried out in particular in such a way, in particular the reducing agent and / or the reduction conditions chosen such that the oxygen contained in the carbon oxides reacts with the reducing agent and / or bound to the reducing agent, in particular chemically bonded, is.
  • the amount of reducing agent used can vary widely.
  • the reducing agent based on the amount of carbon oxide to be reduced, in an at least stoichiometric amount, and preferably in a stoichiometric excess, in particular in an at least 1.1 to 5 times, preferably at least 1.2 to 3 times, more preferably 1 3 to 2 times excess used.
  • it can be application-specific or case-by-case required be deviated from the aforementioned values, without departing from the scope of the present invention.
  • the reducing agent based on the amount of carbon oxide to be reduced, in a substoichiometric amount (ie in stoichiometric deficit), if it is intended not completely remove the amount of carbon oxide contained in the exhaust stream, but only partially their content or to lower incompletely.
  • the carbon dioxide-containing, in particular CO 2 -containing exhaust gas stream is brought into contact with the required amount of a reducing agent.
  • a cleavage of the carbon oxides, in particular the harmful carbon monoxide CO or carbon dioxide CO 2 into innocuous carbon C and harmless oxygen O 2 , which clearly and purely in summary corresponds to the following chemical processes: CQ 2 Red ⁇ ""' onsm '" el > C + O 2 or 2 CO Red " k "" s "" el > 2 C + O 2
  • a pollutant-containing exhaust gas stream which, in addition to carbon oxides, in particular carbon dioxide CO 2 and / or carbon monoxide CO, for example also sulfur dioxide SO 2 , hydrocarbons, nitrogen oxides NO x , soot particles, etc. may contain the required amount of the relevant Added reducing agent, so that thereby bound or split respective pollutants, with the result that a low-emission exhaust gas flow can be brought about.
  • the inventive method is applicable for any pollutant-containing exhaust gas stream.
  • the process is generalizable such that it can be used in all areas in which arise carbon monoxide, in particular CO 2 - containing exhaust gases.
  • combustion engines eg cars, trucks, motorcycles etc.
  • diesel engines eg railways, ships
  • kerosene engines eg airplanes
  • private households eg heaters
  • Power plants or chemical plants for example, called for the production of plastic.
  • any reducing agents can be used with the proviso that they are able to reduce under the chosen process conditions, the carbon oxides to be removed in the aforementioned manner.
  • the reducing agent can be used in any state of aggregation.
  • solid, liquid or gaseous reducing agents or else combinations of these can therefore be used under the chosen process or reduction conditions.
  • the reducing agent may be a solid under the reducing conditions.
  • the reducing agent present as a solid reducing agent as a fixed bed, wherein in this case the contacting of the carbon oxides containing exhaust gas stream with the reducing agent can be effected in particular by passing the exhaust gas stream through or over the reducing agent fixed bed.
  • the reducing agent present as a solid reducing agent may be processed to a preferably aqueous solution or suspension of the reducing agent, in which case contacting the exhaust gas stream containing the carbon oxides with the Reducing agent in particular by the fact that the exhaust stream can be passed through the solution or suspension containing the reducing agent or preferably that the reducing agent containing solution or suspension injected into the exhaust stream, injected, injected, pumped, etc. can be.
  • the reducing agent may be, for example, liquid under the reducing conditions.
  • bringing the exhaust gas flow containing the carbon oxides into contact with the reducing agent can be effected, in particular, by passing the exhaust gas flow through the liquid reducing agent or preferably by injecting, blowing, injecting, pumping, etc. the liquid reducing agent into the exhaust gas flow can.
  • the reducing agent can be gaseous under the reduction conditions.
  • This embodiment is preferred according to the invention.
  • contacting the exhaust gas stream containing the carbon oxides with the gaseous reducing agent can be effected in particular by injecting, blowing in, injecting, pumping in, etc., in particular injecting or blowing in the gaseous reducing agent into the exhaust gas stream.
  • the reducing agent used can be selected, for example, from the group of inorganic oxides, hydroxides, carbides and mixtures thereof, in particular alkaline earth metal carbides and / or aluminum oxides, the latter optionally being used together with silica.
  • a metal-based reducing agent in particular a metallic, metal-oxide and / or metal-hydroxide reducing agent, can be used as the reducing agent.
  • the reducing agent preferably used according to the invention is hydrogen.
  • the use of hydrogen has a number of advantages: Firstly, the reduction of carbon oxides with hydrogen does not produce any unwanted secondary or waste products, but only elemental carbon and water or water vapor.
  • hydrogen is easy to handle, especially during storage and in the process of contacting with the exhaust stream:
  • the hydrogen can be readily stored as liquid in corresponding pressure vessels in a compressed and thus space-saving form, which is its use in motor vehicles without further enables; because he If it is present in gaseous form under the reduction or reaction conditions, it can be readily injected into the exhaust gas stream.
  • unreacted hydrogen, if any may present little environmental problems.
  • other harmful gases are reduced by hydrogen, such. B. in particular sulfur dioxide.
  • the aforementioned advantages make hydrogen the preferred reducing agent in the process of the invention.
  • reducing agents can also be used in the context of the process according to the invention, provided that they are suitable for reducing or reducing the carbon oxides in the desired manner under the reduction conditions.
  • the reducing agent may be selected such that it likewise reduces any sulfur oxides present in the exhaust gas stream (eg hydrogen as reducing agent or alkaline earth carbide as reducing agent).
  • the inventive method is carried out such that the exhaust gas stream at elevated temperatures, in particular at temperatures of at least 100 0 C, preferably at least 200 0 C, preferably at least 250 0 C, more preferably at least 300 0 C, most preferably at least 350 0 C, is brought into contact with the reducing agent.
  • the reduction rate is significantly increased - as well as the completeness of implementation.
  • At least 70%, in particular at least 80%, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, very particularly preferably almost 100% of the carbon oxides contained in the exhaust gas stream can be removed or reduced under real operating conditions with the process according to the invention.
  • the process according to the invention is carried out in the absence of a catalyst. Nevertheless, it is not excluded in principle to carry out the process according to the invention in the presence of a catalyst suitable for this purpose, the choice of which is at the discretion of the person skilled in the art.
  • a catalyst suitable for this purpose the choice of which is at the discretion of the person skilled in the art.
  • the mode of operation without using a catalyst is However, due to the ease of handling and cost reasons preferred according to the invention.
  • the inventive method is carried out such that the reduction of carbon oxides is followed by a particle filtration.
  • the particulate filtration is used in particular for the removal of solid products formed during the reduction, in particular elemental carbon C and other solid products which may be obtained, and moreover - in the case of using a reducing agent present as solid reducing agent - to remove excess or unreacted and / or entrained (eg fixed bed) reducing agent.
  • any exhaust gas streams containing carbon oxides can be treated by the process according to the invention, regardless of whether they originate from internal combustion engines of motor vehicles, power plants, heating systems of private households, etc.
  • the specific process control must be adapted to the particular conditions of use in a particular case: While in the treatment of waste gas streams from power plants, for example, the exhaust gases can be passed through large fixed bed towers with the reducing agent, z.
  • the chimneys or chimneys in their interior are made of stone material with the corresponding reducing agents (eg, stones of aluminum oxides and / or silicates, such as mullite, fireclay, corundum , Ceramics, etc., which, for example, lead to the decomposition reaction 2 Al 2 O 3 + CO 2 ⁇ 4 Al + C + 4 O 2 ), so that the exhaust gas flow is continuously conducted along these bricks and a reduction in the flow rate Carbon oxides contained therein causes.
  • the reducing agents eg, stones of aluminum oxides and / or silicates, such as mullite, fireclay, corundum , Ceramics, etc.
  • the exhaust gas must have a higher speed, and to ensure this, a specific stone form can be used; the overall efficiency of such a heating system increases when, for example, a heat exchanger made of metal is placed in the chimney. The flow and the return of the water circuit must be connected.
  • the carbon dioxide-containing exhaust gases originating from the internal combustion engines can be treated in the manner according to the invention.
  • a storage tank for purposes of storing the reducing agent, preferably hydrogen, provided that is designed for a certain mileage and must if necessary be replenished - similar to the so-called “AdBlue ®” technology or “Bluetec ®” -Technology for nitrogen oxide reduction, the urea solution.
  • Another object of the present invention - according to a second aspect of the present invention - is a plant for removing carbon oxides from a carbon oxides containing, derived from the combustion of fossil fuels exhaust stream, as described in claim 20 or 21 or 22, in particular for implementation of the method according to the invention described above.
  • the single FIGURE shows schematically and by way of example a typical sequence of a method according to the invention or a typical embodiment of a system according to the invention:
  • the exhaust gas stream originating from a combustion device I for a fossil fuel (eg motor) which contains variable amounts of nitrogen oxides, carbon oxides and
  • sulfur oxides are also present in a minor amount, initially supplied to an optional device 2 for the removal of nitrogen oxides (which can be operated, for example, with ammonia generated in situ from urea), which is shown in the diagram of a device 3 for removing the nitrogen oxides Carbon oxides can be connected upstream.
  • a combustion device I for a fossil fuel eg motor
  • sulfur oxides are also present in a minor amount, initially supplied to an optional device 2 for the removal of nitrogen oxides (which can be operated, for example, with ammonia generated in situ from urea), which is shown in the diagram of a device 3 for removing the nitrogen oxides
  • Carbon oxides can be connected upstream.
  • the device 3 for removing the carbon oxides comprises, according to a first embodiment, generally a storage container (not shown) for holding or storing the reducing agent for the carbon oxides (preferably hydrogen, which likewise reduces the sulfur oxides, in particular sulfur dioxide) equally not shown injection system for injecting the reducing agent in the carbon dioxide-containing exhaust stream and also not shown reaction space for contacting the reducing agent with the carbon oxides contained in the exhaust stream;
  • the reducing agent for the carbon oxides preferably hydrogen, which likewise reduces the sulfur oxides, in particular sulfur dioxide
  • This embodiment is particularly preferred when a gaseous or liquid reducing agent or a preferably aqueous solution or suspension of a reducing agent is used.
  • the device can be used to reduce the rate of a reducing agent which is present as solid under the selected reduction conditions.
  • Carbon oxides a in the figure equally not shown fixed bed, which comprises the reducing agent, and a system for passing the carbon oxide-containing exhaust gas flow over or through the fixed bed have.
  • the device 3_ downstream of the removal of the carbon oxides is generally a particle filtration device 4, which in particular for removing solid products formed in the reduction, in particular elemental carbon C and any other solid reaction products, and - in the case of using a solid as a solid under reduction conditions Reducing agent for removing excess or unreacted and / or entrained reducing agent.
  • the result is an at least substantially pollutant and particle-free purified exhaust gas stream, which can be discharged into the environment 5 without further ado.
  • the method or system according to the present invention is universally applicable, especially in all relevant technical areas, such.
  • exhaust gases from internal combustion engines eg of motor vehicles, such as cars and trucks, motorcycles etc., land and water vehicles, eg ships and railways, aircraft, eg kerosene engines
  • exhaust gases from private Households eg heaters, stoves, etc.
  • exhaust gases from power plants eg plastic production etc.
  • inventive method or system according to the invention with respect to any carbon dioxide-containing exhaust gases or exhaust gas streams is applicable.
  • the method according to the invention or the invention The system according to the invention is thus generalizable such that it or they can be used wherever carbon dioxide-containing exhaust gases are formed.
  • the inventive method or the system according to the invention can be realized for any CO and / or CO 2 -containing exhaust gas flow.
  • the method according to the invention or the system according to the invention is preferably used in motor vehicles, in particular passenger cars such as trucks.
  • the result of the invention is that, in the future, emissions of, in particular, harmful CO 2 can be causally prevented in exhaust gas streams. As a result, the further progression of the greenhouse effect can be prevented.
  • the removal of the carbon oxides is the cause.
  • the process according to the invention or the plant according to the invention ensures permanent removal of the carbon oxides.
  • Exemplary Embodiment 1 The present invention can be illustrated using the example of the exhaust gas flow of a motor vehicle internal combustion engine.
  • carbon dioxide CO 2 is released among other things. This passes through the exhaust gas flow into the earth's atmosphere.
  • Carbon dioxide CO 2 can be neutralized by the present invention in an exhaust stream, according to the chemical process
  • Reducing agent + CO 2 ⁇ C + O 2 This is a reaction equation of the first order.
  • calcium carbide CaC 2 can be used as a reducing agent.
  • the calcium carbide reduces CO 2 and , on the other hand, it can be used to bind sulfur dioxide SO 2 , which can be produced during the combustion of fuel, according to the following chemical process:
  • the calcium carbide CaC 2 can for example be injected into the exhaust gas stream.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • Hydrogen is preferably used in accordance with the invention: in general, vehicle exhaust gas streams contain the following pollutants:
  • Carbon dioxide CO 2 CO 2 + 2 H 2 ⁇ C + 2 H 2 O
  • Hydrocarbons HC 2 KW + 2 O 2 + 2 H 2 ⁇ 2 H 2 O + 2 CO + H 2
  • Nitrogen oxides NO x (NO x NO + N 2 O): NO x + 2 NH 3 ⁇ 2 N 2 + 3 H 2 O
  • Carbon monoxide CO 2 CO ⁇ CO 2 + C
  • Carbon monoxide CO will dissolve because of the oxygen partial pressure.
  • pollutants in automotive exhaust gas streams can be neutralized by the addition of suitable reducing agents, in particular by - hydrogen H 2 : reduction of carbon oxides
  • Bluetec ® technology from DaimlerChrysler: The consumption of urea is 0.1 liter / 100 km. The reservoir in the trunk is 25 liters for 100,000 miles. In Europe, 1,500 filling stations already supply urea. Likewise, the urea is offered nationwide in the US. The price is about € 0.40 / liter urea; Cost per tank € 10. The consumption of hydrogen is 0, 1 liter / 100 km. The reservoir is 25 liters for 100,000 miles. The price is about € 0.54 / liter of hydrogen; Cost per tank € 13.50.
  • the total cost is therefore € 23.50.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, bei dem der Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstrom mit mindestens einem Kohlenstoffoxide reduzierenden Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird derart, daß die Kohlenstoffoxide zu Kohlenstoff reduziert werden, sowie eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens. Das Verfahren bzw. die Anlage nach der vorliegenden Erfindung sind universell anwendbar, um kohlenstoffoxidhaltige Abgasströme unterschiedlichster Provenienz (z. B. aus Verbrennungsmotoren, Kraftwerken, privaten Haushalten etc.) von den Kohlenstoffoxiden ursächlich zu befreien.

Description

Verfahren zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus Abgasströmen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden, insbesondere Kohlendioxid CO2, aber auch Kohlenmonoxid CO sowie Mischungen von Kohlendioxid CO2 und Kohlenmonoxid CO, aus Abgasen bzw. Abgasströmen, wie sie insbesondere aus der unter Sauerstoff ablaufenden Oxidation bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe erhalten werden. Mit anderen Worten betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung kohlenstoffoxidarmer bzw. kohlenstoffoxidfreier Abgase bzw. Ab- gasströme. Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Anlage zum Betreiben des vorgenannten Verfahrens.
Bei der im allgemeinen unter einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführten Oxidation bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe bzw. Energieträger zu Zwecken der Energiegewinnung entstehen eine Reihe unerwünschter, meist gasförmiger, aber auch flüssiger bis fester Oxidations- bzw. Verbrennungsprodukte, wie nachfolgend noch detailliert ausgeführt wird, hierunter Stickstoff-, Kohlenstoff- und Schwefeloxide, Kohlenwasserstoffe, Ruße etc.
Unter dem Begriff der fossilen Brennstoffe oder synonym der fossilen Energieträger, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine Sammelbezeichnung für natürliche Brennstoffe, wie insbesondere Kohle (z. B. Stein- oder Braunkohle), Erdöl und Erdölderivate (z. B. Kerosin, Diesel, Benzin etc.), Erdgas, Torf und dergleichen, zu verstehen. Im allgemeinen handelt es sich um solche Brennstoffe bzw. Energieträger, die ihre gespeicherte Energie durch Oxidation, insbesondere chemische Verbrennung mit Sauerstoff, abgeben bzw. in nutzbare Energie (z. B. mechanische oder elektrische Energie) umwandeln. Für weitergehende Einzelheiten zu dem Begriff der fossilen Brennstoffe bzw. fossilen Energieträger kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Band 2, 1997, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 1413, Stichwort: "Fossile Brennstoffe", sowie auf die dort referierte Literatur, insbesondere Chem. Eng. News 67, Nr. 7, Seiten 28 bis 36 (1989).
Die zuvor genannten fossilen Brennstoffe basieren auf bzw. enthalten Kohlenstoff, insbesondere organische Kohlenstoffverbindungen. Bei der Oxidation bzw. Verbrennung der fossilen Brennstoffe mit Sauerstoff wird daher nicht nur Energie in Form von Wärme freigesetzt, sondern werden auch die entsprechenden Oxidationsprodukte gebildet, hierunter auch Kohlenstoffoxide, wie Kohlenstoffmonoxid und/oder Kohlenstoffdioxid - je nach Oxidationsbe- dingungen. Je nach Zusammensetzung und Reinheit der jeweiligen fossilen Brennstoffe einerseits und je nach Oxidati onsbedingungen andererseits werden daneben weitere Verbrennungsprodukte erzeugt, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Stickstoffoxide NOx (z. B. überwiegend aus der Oxidation des in der Luft vorhandenen Stickstoffs), Schwefeloxide (z. B. Schwefeldioxid SO2, z. B. bei Anwesenheit schwefelhaltiger Verunreinigungen), Bleioxide (z. B. bei der Verbrennung von Treibstoff mit bleihaltigen Additiven), Ruße etc.
Das Auftreten der vorgenannten Verbrennungsprodukte ist grundsätzlicher Natur und tritt überall dort auf, wo fossile Brennstoffe als Energiequelle genutzt und oxidiert bzw. verbrannt werden, so beispielsweise in Abgasen von Kraftwerken, in Abgasen von Verbrennungsmotoren von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen (z. B. Kraftfahrzeugen, wie PKW und LKW, Motorrädern, Eisenbahnen, Schiffen, Flugzeugen etc.), aber auch in Abgasen von privaten Haushalten (z. B. Heizungen oder Öfen).
Bei den vorgenannten Verbrennungsprodukten hat insbesondere die Automobilindustrie ein Augenmerk auf die Entfernung von Stickoxiden NOx gerichtet, um die Schadstoffreduktion in bezug auf diese Stickoxide zu reduzieren: Bei Benzin-PKW wird der bekannte Dreiwegekatalysator (TWC) in der Bundesrepublik Deutschland zwischenzeitlich flächendeckend eingesetzt; die zu- sätzliche Steuerfunktion seiner Lambda-Sonde sichert optimale Funktionsbedingungen. Daneben gibt es sogenannte NOx-Speicher-Reduktions-Katalysa- toren (NSR-Katalysatoren), welche auf dem Dreiwegekatalysator basieren, aber als zusätzliche Komponente ein Alkali- oder Erdalkalimetall, vorwiegend Barium, enthalten, wobei die Stickoxide im Abgas dann am Dreiwegekataly- sator zu NO2 oxidiert und - teilweise über die Bildung von Nitriten - schließlich in Form von Nitrat an der Speicherkomponente fixiert werden, wobei über NOx-Sensoren bei Erreichung eines bestimmten Sättigungszustandes des NOx-Speichers dafür gesorgt wird, daß kurzzeitig ein kohlenwasserstoffreiches, sogenanntes "fettes" Gemisch eingespritzt wird, unter dessen Wirkung sich der Speichervorgang umkehrt und die Stickoxide zu N2 reduziert werden. Daneben ist, insbesondere für Dieselmotoren, das sogenannte KW-SCR- Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas entwickelt worden, wobei hierbei zur Reduktion von Stickoxiden im Abgas hauptsächlich Kohlenmono- xid aus der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen und un- verbrannte Reste des Dieselkraftstoffs dienen, wobei diese Reaktion durch platin- und/oder silberhaltige Trägerkatalysatoren katalysiert werden muß.
In jüngster Zeit wird in bezug auf Abgase von Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen auch die Reduktion von Stickoxiden mit in situ aus Harnstoff generier- tem Ammoniak NH3 angewendet (sogenanntes NH3-SCR- Verfahren). Die Methode zur Reduktion von Stickoxiden aus Rauchgasen bei Kohlekraftwerken ist seit langem etabliert. Im Automobilbereich wurde diese Methode jedoch erst durch die in-situ-Generierung von Ammoniak ausgehend von einer Harnstofflösung in Zusammenwirkung mit einem komplexen Katalysatorsy- stem aus Vorkatalysator, der NO partiell zu NO2 oxidiert, Hydrolysekatalysator zur Hydrolyse des Harnstoffs, SCR-Katalysator zur eigentlichen Reduktion der Stickoxide sowie Oxidationskatalysator zur Oxidation von nichtumge- setztem Ammoniak und somit zur Verhinderung von unerwünschten Ammoniakemissionen nichtreagierten Ammoniaks möglich (sogenannte "AdBlue®"- Technologie bzw. "Bluetec®"-Technologie, vgl. hierzu auch: Europäischer Automobilherstellerverband (ACEA): "Statement on the Adoption of SCR Technology to Reduce Emission Levels of Heavy-Duty Vehicles" vom 30. Juni 2003).
Was die Beseitigung von Rußen, insbesondere aus der Verbrennung von Dieselabgasen, anbelangt, so kommen hier mechanische Filter (Partikelfilter), wie das FAP-System (FAP = filtre ä particules), zum Einsatz, welche mit einem diskontinuierlichen Abbrennen des Rußes arbeiten, welche jedoch einen zusätzlichen Tank für eine die Zündtemperatur herabsetzende cerorganische Lö- sung benötigen. Hierbei werden gleichermaßen Kohlenstoffoxide, insbesondere Kohlendioxid CO2, gebildet, welche dann an die Umwelt abgegeben werden.
Bezüglich einer Übersicht der katalytischen Schadstoffreduktion in Autoabga- sen kann beispielsweise verwiesen werden auf "Nachrichten aus der Chemie",
54 (05), Seiten 520 bis 523 (Mai 2006), R. Fricke und M. Richter, "Katalyti- - A -
sche Schadstoffreduktion in Autoabgasen", sowie auf die dort referierte Literatur.
Während das Problem der Schadstoffreduktion von Abgasen im Hinblick auf Stickoxide NOx, Ruße und Schwefeloxide im Stand der Technik - zumindest partiell - gelöst werden konnte, gibt es noch keine zufriedenstellende Lösungen für Reduktion des Kohlenstoffoxidanteils, insbesondere des CO- und/oder CO2-Anteils, in den vorgenannten Verbrennungsabgasen.
Erste Ansätze bei stationären Kraftwerken gehen dahin, ausgestoßene Kohlenstoffoxide, insbesondere Kohlendioxid, zu verflüssigen und in unterirdischen Tanks oder Kavernen einzulagern. Hierdurch wird das ausgestoßene CO2 aber nicht entfernt bzw. beseitigt, sondern allenfalls einer Zwischenlagerung zugeführt. Für mobile Verbrennungsmotoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ist ein derartiges Konzept ohnehin nicht anwendbar.
Im Bereich der Automobilindustrie wurde dem Problem der Kohlenstoffoxidemissionen, insbesondere CO2-Emissionen, bislang nur dadurch begegnet, daß effizientere Antriebssysteme bereitgestellt wurde (sogenannte "Magerkonzep- te", vgl. hierzu z. B. C. Brinkmeier et al. in: Chem. Ing. Tech. 2005, 77, 1333); effizientere Antriebssysteme verbrauchen ca. 20 bis 30 % weniger Kraftstoff als konventionelle Otto-Motoren, und - wie vom Dieselmotor bekannt - verbessert eine höhere Sauerstoffzufuhr die Verbrennung deutlich, so daß ein geringerer Treibstoffverbrauch und damit eine verringerte CO2- Emission der positive Effekt sind. Dennoch wird hierdurch dem Problem der Kohlenstoffoxidemissionen, insbesondere CO2-Emissionen, nicht ursächlich begegnet.
Dabei sind mit Kohlenstoffoxiden schwerwiegende Probleme in bezug auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt verbunden: So kann die direkte Wirkung des Kohlendioxidanstiegs auf die Biosphäre unkalkulierbare Folgen haben: Beispielsweise greift Kohlendioxid in die energetische und Stoffwechselprozesse aller Lebewesen ein, z. B. über eine physiologisch relevante pH- Wert- Verschiebung und eine Beeinflussung von Enzymfunktionen. Darüber hinaus wird Kohlendioxid - neben anderen anthropogenen Spurengase - als sogenanntes Treibhausgas für eine drohende weltweite Klimaveränderung, insbesondere eine Erwärmung der Erdatmosphäre und das damit verbundene Fortschreiten des sogenannten Treibhauseffektes, mitverantwortlich gemacht. Kohlenmonoxid dagegen, wie es beispielsweise aus der unvollständigen Verbrennung fossiler Brennstoffe stammt, ist für den Menschen sogar toxisch, da es mit dem im menschlichen Blut vorhandenen Hämoglobin eine Koordi- nationsverbindung ausbildet.
Für weitergehende Einzelheiten zu den Kohlenstoffoxiden, insbesondere Kohlenmonoxid und des Kohlendioxid, kann beispielsweise verwiesen werden Hollemann/Wieberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Verlag Walter de Gruyter Berlin/New York, 1985, 91.-100. Auflage, Seiten 716 ff, sowie auf Römpp Chemielexikon (a.a.O.), Band 3, Seiten 2191 bis 2194, Stichwort: "Kohlendioxid", Seiten 2197/2198, Stichwort: "Kohlenoxid" und Seite 2201 , Stichwort: "Kohlenstoffoxide", sowie auf die dort jeweils referierte Literatur.
Trotz der schwerwiegenden Folgen, die mit der Emission von Kohlenstoffoxiden verbunden sind, ist es bislang nicht gelungen, dieses Problem in zufriedenstellender Weise zu lösen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem liegt also in der Bereitstellung eines effizient arbeitenden Verfahrens zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden, insbesondere Kohlendioxid CO2, aber auch Kohlenmonoxid CO sowie Mischungen dieser beiden Kohlenstoffoxide, aus Abgasen bzw. Abgasströmen, welche aus der Oxidation bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe bzw. Energieträger stammen, und einer entsprechenden Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Dabei soll ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage universell einsetzbar sein, insbesondere in allen relevanten technischen Bereichen, so z. B. in bezug auf Abgase aus Verbrennungsmotoren (z. B. von Kraftfahrzeugen, wie PKW und LKW, Motorrädern etc., Land- und Wasserfahrzeugen, z. B. Schiffen und Eisenbahnen, Flugzeuge, z. B. Kerosinmotoren), Abgase aus privaten Haushalte (z. B. Heizungen, Öfen etc.), Abgase aus Kraftwerken, chemischen Anlagen etc., d. h. ein solches Verfahren bzw. eine solche Anlage soll in bezug auf beliebige kohlenstoffoxidhaltige Abgase bzw. Abgasströme anwend- bar sein. Vorzugsweise soll die Entfernung der Kohlenstoffoxide dabei ursächlich erfolgen und eine dauerhafte Beseitigung der Kohlenstoffoxide gewährleistet sein. Zur Lösung des vorgenannten Problems wird ein Verfahren nach Patentanspruch 1 bzw. eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 20 vorgeschlagen. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage sind Ge- genstand der betreffenden abhängigen Patentansprüche.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem e r s t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit ein Verfahren zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, bei dem der die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstrom mit mindestens einem Kohlenstoffoxide reduzierenden Reduktionsmittel unter Reduktion der im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffoxide in Kontakt gebracht wird.
Der Begriff der Kohlenstoffoxide wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, um einerseits Kohlenmonoxid CO und/oder anderseits Kohlendioxid CO2 (d. h. also Kohlenmonoxid CO, Kohlendioxid CO2 oder Mischungen von Kohlenmonoxid CO und Kohlendioxid CO2) zu bezeichnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Reduktion insbesondere derart durchgeführt, insbesondere das Reduktionsmittel und/oder die Reduktionsbedingungen derart gewählt, daß der in den Kohlenstoffoxiden enthaltene Kohlenstoffanteil zu elementarem Kohlenstoff C reduziert wird.
Weiterhin wird die Reduktion insbesondere derart durchgeführt, insbesondere das Reduktionsmittel und/oder die Reduktionsbedingungen derart gewählt, daß der in den Kohlenstoffoxiden enthaltene Sauerstoffanteil mit dem Reduktionsmittel reagiert und/oder an das Reduktionsmittel gebunden, insbesondere chemisch gebunden, wird.
Was die Menge an eingesetztem Reduktionsmittel anbelangt, so kann diese in weiten Bereich variieren. Im allgemeinen wird das Reduktionsmittel, bezogen auf die zu reduzierende Kohlenstoffoxidmenge, in einer mindestens stöchio- metrischen Menge und vorzugsweise in einem stöchiometrischen Überschuß, insbesondere in einem mindestens 1,1- bis 5fachen, vorzugsweise mindestens 1,2- bis 3fachen, besonders bevorzugt 1,3 bis 2fachen Überschuß, eingesetzt. Dennoch kann es anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt erforderlich sein, von den vorgenannten Werten abzuweichen, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.
Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, das Reduktionsmittel, bezogen auf die zu reduzierende Kohlenstoffoxidmenge, in einer unterstöchiometrischen Menge (d. h. in stöchiometrischem Unterschuß) einzusetzen, sofern beabsichtigt ist, die im Abgasstrom enthaltene Kohlenstoffoxidmenge nicht vollständig zu entfernen, sondern nur deren Gehalt partiell bzw. unvollständig abzusenken.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also der die Kohlenstoffoxide enthaltende, insbesondere CO2-haltige Abgasstrom mit der erforderlichen Menge eines Reduktionsmittels in Kontakt gebracht. Insbesondere wird hierdurch anschaulich sozusagen eine Spaltung der Kohlenstoffoxide, insbesondere des schädlichen Kohlenstoffmonoxids CO bzw. Kohlendioxids CO2, in unschädlichen Kohlenstoff C und unschädlichen Sauerstoff O2 erreicht, was anschaulich und rein summarisch den folgenden chemischen Vorgängen entspricht: CQ2 Redι""'onsm'"el > C + O2 bzw. 2 CO Red"k"°"s™"el >2 C + O2
Bei der Verfahrensführung ist insbesondere auch das sogenannte Boudouard- Gleichgewicht entsprechend der Reaktionsgleichung 2 CO <s> 2 C + O2 zu beachten.
Im allgemeinen wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einem schadstoffhaltigen Abgasstrom, welcher neben Kohlenstoffoxiden, insbesondere Kohlendioxid CO2 und/oder Kohlenmonoxid CO, beispielsweise auch noch Schwefeldioxid SO2, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide NOx, Rußpartikel etc. enthalten kann, die erforderliche Menge des betreffenden Reduktionsmittels hinzugefügt, so daß hierdurch entsprechende Schadstoffe abgebunden bzw. aufgespalten werden, und zwar mit der Folge, daß ein schadstoffarmer Abgasstrom herbeigefügt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für jeden beliebigen schadstoffhaltigen Abgasstrom anwendbar. Das Verfahren ist derart verallgemeinerungsfähig, daß es in allen Bereichen angewendet werden kann, in denen kohlenstoffoxidhaltige, insbesondere CO2- haltige Abgase entstehen. Nur rein beispielhaft seien hier Verbrennungsmotoren (z. B. PKW, LKW, Motorräder etc.), insbesondere auch Dieselmotoren (z. B. Eisenbahnen, Schiffe), Kerosinmotoren (z. B. Flugzeuge), private Haushalte (z. B. Heizungen), Kraftwerke oder chemische Anlagen beispielsweise für die Kunststoffherstellung genannt.
Grundsätzlich können beliebige Reduktionsmittel eingesetzt werden mit der Maßgabe, daß sie imstande sind, unter den gewählten Verfahrensbedingungen die zu entfernenden Kohlenstoffoxide in der vorgenannten Weise zu reduzieren.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Reduktionsmittel in beliebigem Aggregatzustand eingesetzt werden. Grundsätzlich können also unter den gewählten Verfahrens- bzw. Reduktionsbedingungen feste, flüssige oder gasförmige Reduktionsmittel oder aber auch Kombinationen hiervon zum Einsatz kommen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen beispielsweise ein Feststoff sein. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, das unter den Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegende Reduktionsmittel als Festbett anzuordnen, wobei hierbei das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel insbesondere dadurch erfolgen kann, daß der Abgasstrom durch bzw. über das Reduktionsmittelfestbett geleitet wird. Alternativ kann bei dieser Ausführungsform, gemäß der das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen ein Feststoff ist, das unter den Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegende Reduktionsmittel zu einer vorzugsweise wäßrigen Lösung oder Suspension des Reduktionsmittels verarbeitet sein, wobei in diesem Fall das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel insbesondere dadurch erfolgen, daß der Abgasstrom durch die das Reduktionsmittel enthaltende Lösung oder Suspension geleitet werden kann oder aber vorzugsweise daß die das Reduktionsmittel enthaltende Lösung oder Suspension in den Abgasstrom injiziert, eingeblasen, eingespritzt, eingepumpt etc. werden kann. Gemäß einer anderen, alternativen Ausfuhrungsform kann das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen beispielsweise flüssig sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel insbesondere dadurch er- folgen, daß der Abgasstrom durch das flüssige Reduktionsmittel geleitet werden kann oder aber vorzugsweise daß das flüssige Reduktionsmittel in den Abgasstrom injiziert, eingeblasen, eingespritzt, eingepumpt etc. werden kann.
Schließlich kann gemäß einer weiteren, wiederum alternativen Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen gasförmig sein. Diese Ausführungsform ist erfindungsgemäß bevorzugt. Bei dieser Ausführungsform kann das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem gasförmigen Reduktionsmittel insbesondere dadurch erfolgen, daß das gasförmige Reduktions- mittel in den Abgasstrom injiziert, eingeblasen, eingespritzt, eingepumpt etc., insbesondere injiziert oder eingeblasen, wird.
Was die chemische Natur des Reduktionsmittels anbelangt, so kann das eingesetzte Reduktionsmittel beispielsweise ausgewählt werden aus der Gruppe von anorganischen Oxiden, Hydroxiden, Carbiden sowie deren Mischungen, insbesondere Erdalkalicarbiden und/oder Aluminiumoxiden, wobei letztere gegebenenfalls zusammen mit Siliciumdioxid eingesetzt werden können.
Alternativ kann als Reduktionsmittel ein metallbasiertes Reduktionsmittel, insbesondere ein metallisches, metalloxidisches und/oder metallhydroxidi- sches Reduktionsmittel, eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzt Reduktionsmittel ist Wasserstoff. Die Verwendung von Wasserstoff ist mit einer Reihe von Vorteilen verbun- den: Zum einen entstehen bei der Reduktion der Kohlenstoffoxide mit Wasserstoff keine unerwünschten Neben- bzw. Abfallprodukte, sondern ausschließlich elementarer Kohlenstoff und Wasser bzw. Wasserdampf. Zum anderen ist Wasserstoff einfach in der Handhabung, insbesondere bei der Lagerung und bei dem Vorgang des Inkontaktbringens mit dem Abgasstrom: So kann der Wasserstoff ohne weiteres als Flüssigkeit in entsprechenden Druckbehältern in komprimierter und somit raumsparender Form gelagert werden, was seinen Einsatz auch in Kraftfahrzeugen ohne weiteres ermöglicht; da er unter den Reduktions- bzw. Reaktionsbedingungen gasförmig vorliegt, kann er ohne weiteres in den Abgasstrom injiziert werden. Des weiteren bereitet gegebenenfalls in geringen Mengen nichtreagierter Wasserstoff keine Umweltprobleme. Schließlich werden durch Wasserstoff auch andere Schadgase reduziert, so z. B. insbesondere Schwefeldioxid. Die vorgenannten Vorzüge machen den Wasserstoff zu dem bevorzugten Reduktionsmittel im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dennoch können auch noch andere Reduktionsmittel im Rahmen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen, sofern sie geeignet sind, unter den Reduktionsbedingungen die Kohlenstoffoxide in der gewünschten Weise abzubauen bzw. zu reduzieren.
Insbesondere kann das Reduktionsmittel derart ausgewählt werden, daß es gleichermaßen etwaige im Abgasstrom enthaltene Schwefeloxide reduziert (z. B. Wasserstoff als Reduktionsmittel oder aber Erdalkalicarbide als Reduktionsmittel).
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß der Abgasstrom bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen von mindestens 100 0C, vorzugsweise mindestens 200 0C, bevorzugt mindestens 250 0C, besonders bevorzugt mindestens 300 0C, ganz besonders bevorzugt mindestens 350 0C, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Hierdurch wird die Reduktionsgeschwindigkeit deutlich erhöht - wie auch die Vollständigkeit der Umsetzung.
Im allgemeinen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter realen Betriebsbedingungen mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, ganz be- sonders bevorzugt nahezu 100 % der im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffoxide entfernt bzw. reduziert werden.
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt wird. Dennoch ist es grundsätzlich nicht ausge- schlössen, das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines zu diesem Zweck geeigneten Katalysators durchzuführen, dessen Auswahl im Ermessen des Fachmanns ist. Die Betriebsweise ohne Verwendung eines Katalysators ist jedoch aufgrund der einfacheren Handhabbarkeit und aus Kostengründen erfindungsgemäß bevorzugt.
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß der Reduktion der Kohlenstoffoxide eine Partikelfiltration nachgeschaltet ist. Die Partikelfiltration dient insbesondere zur Entfernung von bei der Reduktion gebildeten Feststoffprodukten, insbesondere elementarem Kohlenstoff C und anderen gegebenenfalls anfallenden Feststoffprodukten, und darüber hinaus - im Fall der Verwendung eines unter Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegenden Reduktionsmittels - zur Entfernung von überschüssigem bzw. nichtreagiertem und/oder mitgerissenem (z. B. Festbett) Reduktionsmittel.
Besonders vorteilhaft kann es sein, das erfindungsgemäße Verfahren zur Ent- fernung von Kohlenstoffoxiden bedarfsweise mit einem Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden und/oder mit einem Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden zu kombinieren. Derartige Verfahren sind dem Fachmann als solches bekannt und zum Teil auch eingangs bereits in ihren Grundzügen geschilderten worden. In diesem Fall kann die Entfernung von Stickstoffoxiden und/oder Schwefeloxiden der Reduktion der Kohlenstoffoxide vor- oder nachgeschaltet, vorzugsweise vorgeschaltet, werden. Alternativ, aber erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist die gleichzeitige Durchführung dieser unterschiedlichen, kombinierten Verfahren (z. B. Kombination unterschiedlicher Reduktionsmittel in einer gemeinsamen Reduktionslösung mit Reduktionsmit- teln für die Stickoxidreduktion und/oder Reduktionsmitteln für die Kohlenstoffoxidreduktion und/oder Reduktionsmitteln für die Schwefeloxidreduktion oder Reduktionsmittel mit universellem Reduktionspotential etc.). Die Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten ist hier schier grenzenlos, je nach Anwendung, und eröffnet erstmals die Möglichkeit, vollkommen schadstofffreie Ab- gase zu erhalten (d. h. Abgase ohne Stickoxide, Schwefeloxide und Kohlenstoffoxide).
Wie zuvor geschildert, ist das erfindungsgemäße Verfahren universell anwendbar. So können beliebige, Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasströme nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, unabhängig davon, ob sie aus Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, Kraftwerken, Heizungsanlagen privater Haushalte etc. stammen. Die konkrete Verfahrensführung ist den jeweiligen Anwendungsbedingungen im Einzelfall anzupassen: Während bei der Behandlung von Abgasströmen aus Kraftwerken beispielsweise die Abgase durch große Festbettürme mit dem Reduktionsmittel geleitet werden können, können z. B. im Fall von Abgasen aus Heizungsanlagen privater Haushalte die Kamine bzw. Schornsteine in ihrem Inneren aus Steinmaterial mit den entsprechenden Reduktionsmitteln gefertigt sein (z. B. Steine aus Aluminiumoxiden und/oder -Silikaten, wie z. B. Mullit, Schamott, Korund, Keramik etc., welche z. B. zu der Abbaureaktion 2 Al2O3 + CO2 → 4 Al + C + 4 O2 führen), so daß der Abgasstrom kontinuier- lieh an diesen Steinen entlang geführt wird und eine Reduktion der hierin enthaltenen Kohlenstoffoxide bewirkt. Damit ein möglichst hoher Stoffübergang gewährleistet ist, muß das Abgas eine höhere Geschwindigkeit haben, und um dies zu gewährleisten, kann eine spezifische Steinform verwendet werden; der Gesamtwirkungsgrad einer solchen Heizungsanlage erhöht sich, wenn in den Kamin beispielsweise ein Wärmetauscher aus Metall angebracht wird. Der Vorlauf und der Rücklauf des Wasserkreislaufes muß angeschlossen werden.
In erfindungsgemäß bevorzugter Weise wird jedoch das erfindungsgemäße Verfahren in der Automobilindustrie eingesetzt. Dort können die aus den Verbrennungsmotoren stammenden kohlenstoffoxidhaltigen Abgase in der erfindungsgemäßen Weise behandelt werden. Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise ein Vorratsbehälter zu Zwecken der Bevorratung des Reduktionsmittels, bevorzugt Wasserstoff, vorzusehen, der für eine bestimmte Kilometerleistung ausgelegt ist und bedarfsweise wieder aufgefüllt werden muß - ähnlich wie bei der sogenannten "AdBlue®"-Technologie bzw. "Bluetec®"-Technolo- gie zur Stickoxidreduktion die Harnstofflösung.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem z w e i t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist Anlage zur Entfernung von Kohlen- stoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, wie in Anspruch 20 bzw. 21 bzw. 22 beschrieben, insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Anlage kann auf die diesbezüglichen abhängigen Patentansprüche und - zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen - auf die vorstehenden Ausführungen zu dem erfin- dungsgemäßen Verfahren verwiesen werden, welche in bezug auf die erfindungsgemäße Anlage entsprechend gelten.
Die einzige Figur zeigt schematisch und beispielhaft veranschaulichend einen typischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. eine typische Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage: Der aus einer Verbrennungseinrichtung I für einen fossilen Brennstoff (z. B. Motor) stammende Abgasstrom, welcher variable Mengen an Stickoxiden, Kohlenstoffoxiden und daneben auch Schwefeloxiden in untergeordneter Menge enthält, wird zu- nächst einer optionalen Einrichtung 2 zur Entfernung von Stickoxiden zugeführt (welche z. B. mit in situ aus Harnstoff generiertem Ammoniak betrieben werden kann), welche im beispielhaft dargestellten Schema einer Einrichtung 3 zur Entfernung der Kohlenstoffoxide vorgeschaltet sein kann.
Die Einrichtung 3 zur Entfernung der Kohlenstoffoxide umfaßt - gemäß einer ersten Aus führungs form - im allgemeinen ein nicht dargestelltes Vorratsbe- hältnis zur Aufnahme bzw. Bevorratung des Reduktionsmittels für die Kohlenstoffoxide (bevorzugt Wasserstoff, der gleichermaßen die Schwefeloxide, insbesondere Schwefeldioxid, reduziert), ein gleichermaßen nicht dargestelltes Einspritzsystem zum Injizieren des Reduktionsmittels in den kohlenstoffoxid- haltigen Abgasstrom und einen ebenfalls nicht dargestellten Reaktionsraum zum Inkontaktbringen des Reduktionsmittel mit den im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffoxiden; diese Ausführungsform ist insbesondere dann bevorzugt, wenn ein gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel oder eine vor- zugsweise wäßrige Lösung oder Suspension eines Reduktionsmittels eingesetzt wird.
Alternativ hierzu kann jedoch - gemäß einer anderen Ausführungsform - die Einrichtung 3_ zur Entfernung der Kohlenstoffoxide neben einem nicht darge- stellten Vorratsbehältnis zur Aufnahme bzw. Bevorratung des Reduktionsmittels für die Kohlenstoffoxide - anstelle des Einspritzsystems zum Injizieren des Reduktionsmittels in den kohlenstoffoxidhaltigen Abgasstrom - ein Einleitungssystem zum Einleiten des kohlenstoffoxidhaltigen Abgasstroms in das Vorratsbehältnis zur Aufnahme bzw. Bevorratung des Reduktionsmittels für die Kohlenstoffoxide vorgesehen sein, mittels dessen Hilfe dann der kohlen- stoffoxidhaltige Abgasstrom in das Reduktionsmittel eingeleitet bzw. durch das Reduktionsmittel hindurchgeleitet wird, so daß die im Abgasstrom enthal- tenen Kohlenstoffoxide hiermit in Kontakt gebracht und zur Reaktion gebracht werden.
Für den Fall, daß ein unter den gewählten Reduktionsbedingungen als Fest- stoff vorliegendes Reduktionsmittel eingesetzt wird, kann die Einrichtung 3 -
- gemäß einer wiederum alternativen Ausführungsform - zur Entfernung der
Kohlenstoffoxide ein in der Figur gleichermaßen nicht dargestelltes Festbett, welches das Reduktionsmittel umfaßt, sowie ein System zum Hindurchleiten des kohlenstoffoxidhaltigen Abgasstroms über bzw. durch das Festbett auf- weisen.
Der Einrichtung 3_ zur Entfernung der Kohlenstoffoxide nachgeschaltet ist im allgemeinen eine Partikelfiltrationseinrichtung 4, welche insbesondere zur Entfernung von bei der Reduktion gebildeten Feststoffprodukten, insbesonde- re elementarem Kohlenstoff C und etwaigen anderen festen Reaktionsprodukten, und - im Fall der Verwendung eines unter Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegenden Reduktionsmittels zur Entfernung von überschüssigem bzw. nichtumgesetztem und/oder mitgerissenem Reduktionsmittel. Es resultiert ein zumindest im wesentlichen Schadstoff- und partikelfreier aufgereinig- ter Abgasstrom, der ohne weiteres in die Umwelt 5 abgeführt werden kann.
Das Verfahren bzw. die Anlage nach der vorliegenden Erfindung ist mit einer Reihe von Vorteilen verbunden, wobei nachfolgend nur rein beispielhaft und veranschaulichend genannt sein sollen, ohne die Erfindung jedoch hierauf zu beschränken:
Das Verfahren bzw. die Anlage nach der vorliegenden Erfindung ist universell einsetzbar, insbesondere in allen relevanten technischen Bereichen, so z. B. in bezug auf Abgase aus Verbrennungsmotoren (z. B. von Kraftfahrzeugen, wie PKW und LKW, Motorrädern etc., Land- und Wasserfahrzeugen, z. B. Schiffen und Eisenbahnen, Flugzeuge, z. B. Kerosinmotoren), Abgase aus privaten Haushalte (z. B. Heizungen, Öfen etc.), Abgase aus Kraftwerken, chemischen Anlagen (z. B. Kunststoffherstellung etc.) etc.
Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage in bezug auf beliebige kohlenstoffoxidhaltige Abgase bzw. Abgasströme anwendbar. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfin- dungsgemäße Anlage ist somit derart verallgemeinerungsfähig, daß es bzw. sie überall dort angewendet werden kann, wo kohlenstoffoxidhaltige Abgase entstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage ist für jeden CO- und/oder CO2-haltigen Abgasstrom realisierbar. Bevor- zugt eingesetzt wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage in Kraftfahrzeugen, insbesondere Pkw wie Lkw.
Die Erfindung hat zur Folge, daß zukünftig in Abgasströmen der Ausstoß insbesondere von schädlichem Kohlendioxid CO2 ursächlich verhindert werden kann. Hierdurch kann das weitere Fortschreiten des Treibhauseffektes verhindert werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Entfernung der Kohlenstoffoxide dabei ursächlich. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anlage gewährleistet eine dauerhafte Beseitigung der Kohlenstoffoxide.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken sollen.
Ausführungsbeispiele:
Ausführungsbeispiel 1: Die vorliegende Erfindung kann am Beispiel des Abgasstromes eines Kfz- Verbrennungsmotors veranschaulicht werden:
Während des Verbrennungsprozesses wird unter anderem Kohlendioxid CO2 freigesetzt. Dieses gelangt durch den Abgasstrom in die Erdatmosphäre.
Kohlendioxid CO2 kann durch die vorliegende Erfindung in einem Abgasstrom neutralisiert werden, und zwar entsprechend dem chemischen Vorgang
Reduktionsmittel + CO2 → C + O2. Hierbei handelt es sich um eine Reaktionsgleichung erster Ordnung.
Es gibt die direkte Reduktion mit Kohlenstoff C. Die Reduktion mit Kohlen- monoxid CO nennt sich indirekte Reduktion. Hierbei spielt das Boudouard- Gleichgewicht eine Rolle. Die Boudouard-Reaktion lautet CO2 + C = 2 CO.
Beispielsweise kann erfindungsgemäß Calciumcarbid CaC2 als Reduktionsmittel verwendet werden. Das Calciumcarbid reduziert einerseits CO2 dient andererseits zur eventuellen Abbindung von Schwefeldioxid SO2, das bei der Verbrennung von Treibstoff entstehen kann, und zwar entsprechend dem folgenden chemischen Vorgang:
CaC2 + SO2 + CO2 → 3 C + 2 O2 + CaS
Angewandt auf derzeitige Kraftfahrzeuge am Beispiel der Mercedes- S-Klasse ergibt sich folgende Berechnung:
Figure imgf000017_0001
Im Rahmen des Ausführungsbeispiels kann das Calciumcarbid CaC2 beispielsweise in den Abgasstrom eingeblasen werden.
Ausführungsbeispiel 2:
Alternativ können auch andere Reduktionsmittel zum Einsatz kommen. Weitere feste Reduktionsmittel ergeben sich beispielsweise aus den nachfolgenden Reaktionsgleichgewichten :
MnO: CO2 + MnO → CO + MnO2
Fe (Hämatit): 3 CO2 + 2 Fe → Fe2O3 + 3CO
FeO: CO2 + 3 FeO → Fe3O4 + CO
Fe: 4 CO2 + 3 Fe → Fe3O4 + 4 CO Fe (Wüstit): CO2 + Fe → FeO + CO Fe (Magnetit): CO2 + 2 Fe3O4 → 3 Fe2O3 + CO Na2S: 3 CO2 + Fe + Na2S → 2C + Na2CO3 + FeS
Ausführungsbeispiel 3:
Erfindungsgemäß bevorzugt kommt Wasserstoff zum Einsatz: Denn im all- gemeinen enthalten Kfz-Abgasströmen folgende Schadstoffe:
- Kohlendioxid CO2,
- Schwefeldioxid SO2,
- Kohlenwasserstoffe,
- Stickoxide NOx, - Kohlenmonoxid CO,
- Bleioxid PbO2 (bei der Verbrennung von verbleitem Kraftstoff),
- Rußpartikel (bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff).
Durch die Zugabe entsprechender Reduktionsmittel, hier: Wasserstoff H2, zum Abgasstrom können diese Schadstoffe neutralisiert werden. Durch die zuvor beschriebene Erfindung können also auch weitere Schadstoffe abgebunden bzw. aufgespalten werden. Es kann ein schadstoffarmer Abgasstrom herbeigeführt werden.
Verbrennung von bleifreiem Kraftstoff (Super bleifrei, Benzin bleifrei) a) CO2-freie Abgase
CO2 + 2 H2 → C + 2H2O b) SO2-freie Abgase
Für den Fall, daß der Kraftstoff schwefelhaltig ist, entsteht bei der Verbrennung des Kraftstoffs Schwefeldioxid SO2. SO2 + 3 H2 → 2 H2O + H2S c) Kohlenwasserstofffreie (KW-freie) Abgase 2 KW + 2 O2 + 2 H2 → 2 H2O + 2 CO + H2
Kohlenmonoxid ist zwar grundsätzlich giftig, löst sich hier aber wegen des Sauerstoffpartialdrucks auf. d) NO2-freie Abgase
NOx + 2 NH3 → N2 + 3H2O NOx → NO + N2O + N3O
N3O + 2 NH3 → N2O + 3 H2O N2O + 2 NH3 → NO + 3 H2O
NO + 2 NH3 → N2 + 3 H2O
Gesamt:
N3O + N2O + NO + 6 NH3 → N2O + NO + N2 + 9 H2O e) CO-freie Abgase 2 CO → CO2 + C f) Gesamtbetrachtung:
Kohlendioxid CO2: CO2 + 2 H2 → C + 2 H2O
Schwefeldioxid SO2: SO2 + 3 H2 → 2 H2O + H2S
Kohlenwasserstoffe KW: 2 KW + 2 O2 + 2 H2 → 2 H2O + 2 CO + H2 Stickoxide NOx (NOx = NO + N2O): NOx + 2 NH3 → 2 N2 + 3 H2O
Kohlenmonoxid CO: 2 CO → CO2 + C
Kohlenmonoxid CO wird sich wegen des Sauerstoffpartialdrucks auflösen.
Verbrennung von verbleitem Kraftstoff (Super verbleibt, z. B. Schweiz) Der schadstoffhaltige Abgasstrom kann auch hier auf dieselbe Art und Weise sozusagen neutralisiert werden. Bei der Verbrennung von verbleitem Kraftstoff entsteht zusätzlich Bleioxid PbO2. Dieses kann ebenfalls neutralisiert werden. Durch die Zugabe von Wasserstoff wird zusätzlich folgende Reaktion ausgelöst:
PbO2 + CO2 → Pb + 2 O2 + C Verbrennung von Dieselkraftstoff
Die Neutralisierung erfolgt auf dieselbe Art und Weise. Bei Dieselfahrzeugen wird in Zukunft darüber hinaus kein Partikelfilter zur Abscheidung von Rußpartikeln mehr erforderlich sein. Durch die Zugabe von Wasserstoff wird zu- sätzlich folgende Reaktion ausgelöst werden:
C + CO2 → 2CO C = Kohlenstoff in Form von Rußpartikeln
Ergebnis
Es kann gezeigt werden, daß Schadstoffe in Kfz- Abgasströmen durch die Zugabe von geeigneten Reduktionsmitteln neutralisiert werden können, insbesondere durch - Wasserstoff H2: Reduktion der Kohlenstoffoxide
- Ammoniak NH3 (in situ aus Harnstoff): Reduktion der Stickoxide
Für die Neutralisierung sind ebenfalls Sauerstoff und Kohlendioxid erforderlich, die jedoch bereits im Abgasstrom vorhanden sind. Daraus ergibt sich, daß lediglich Wasserstoff und Ammoniak hinzugefügt werden müssen. Die Hinzufügung kann durch einen entsprechenden Tank im Kofferraum eines Fahrzeugs abgesichert werden.
"Bluetec®"-Technologie von DaimlerChrysler: Der Verbrauch von Harnstoff beträgt 0,1 Liter/ 100 km. Der Vorratsbehälter im Kofferraum beträgt 25 Liter für 100.000 Meilen. In Europa bieten bereits 1.500 Tankstellen Harnstoff an. Ebenso wird der Harnstoff flächendeckend in den USA angeboten. Der Preis beträgt ca. € 0,40/Liter Harnstoff; Kosten pro Tankfüllung € 10. Der Verbrauch von Wasserstoff beträgt 0, 1 Liter/100 km. Der Vorratsbehälter beträgt 25 Liter für 100.000 Meilen. Der Preis beträgt ca. € 0,54/Liter Wasserstoff; Kosten pro Tankfüllung € 13,50.
Die Gesamtkosten belaufen sich also auf € 23,50.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstrom mit mindestens einem Kohlenstoffoxide reduzierenden Reduktionsmittel unter Reduktion der im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffoxide in Kontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion derart durchgeführt, insbesondere das Reduktionsmittel und/oder die Reduktionsbedingungen derart gewählt werden, daß der in den Kohlenstoffoxiden enthaltene Kohlenstoffanteil zu elementarem Kohlenstoff C reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion derart durchgeführt, insbesondere das Reduktionsmittel und/oder die Reduktionsbedingungen derart gewählt werden, daß der in den Kohlenstoffoxiden enthaltene Sauerstoffanteil mit dem Reduktionsmittel reagiert und/oder an das Reduktionsmittel gebunden, insbesondere che- misch gebunden, wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen ein Feststoff ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unter den Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegende Reduktionsmittel als Festbett angeordnet ist, insbesondere wobei das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel dadurch erfolgt, daß der Abgasstrom durch das Reduktionsmittelfestbett geleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unter den Reduktionsbedingungen als Feststoff vorliegende Reduktionsmittel in einer vorzugsweise wäßrigen Lösung oder Suspension des Reduktionsmittels vorliegt, insbesondere wobei das Inkontaktbringen des die Koh- lenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel dadurch erfolgt, daß der Abgasstrom durch die das Reduktionsmittel enthaltende Lösung oder Suspension geleitet wird oder aber daß die das Reduktionsmittel enthaltende Lösung oder Suspension in den Abgasstrom injiziert oder eingeblasen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen flüssig ist, insbesondere wobei das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem Reduktionsmittel dadurch erfolgt, daß der Abgasstrom durch das flüssige Reduktionsmittel geleitet wird oder aber daß das flüssige Reduktionsmittel in den Abgasstrom injiziert oder eingeblasen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel unter den Reduktionsbedingungen gasförmig ist, insbesondere wobei das Inkontaktbringen des die Kohlenstoffoxide enthaltende Abgasstroms mit dem gasförmigen Reduktionsmittel dadurch erfolgt, daß das gasförmige Reduktionsmittel in den Abgasstrom injiziert oder eingeblasen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von anorganischen Oxiden, Hydroxiden, Carbiden und deren Mischungen, insbesondere Erdalkalicarbiden und/oder Aluminiumoxiden, letztere gegebenen- falls zusammen mit Siliciumdioxid.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel ein metallbasiertes Reduktionsmittel, insbesondere ein metallisches, metalloxidisches und/oder metallhydroxidisches Reduktionsmittel, eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Wasserstoff eingesetzt.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Reduktionsmittel, bezogen auf die zu reduzierende
Kohlenstoffoxidmenge, in einer mindestens stöchiometrischen Menge, vorzugsweise in einem stöchiometrischen Überschuß, insbesondere in einem mindestens 1,1- bis 5 fachen, vorzugsweise mindestens 1,2- bis 3fachen, besonders bevorzugt 1,3 bis 2fachen Überschuß, eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel gleichermaßen etwaige im Abgasstrom enthaltene Schwefeloxide reduziert.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen von mindestens 100 0C, vorzugsweise mindestens 200 0C, bevorzugt mindestens 250 0C, besonders bevorzugt mindestens 300 0C, ganz besonders bevorzugt mindestens 350 0C, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktion eine Partikelfiltration nachgeschaltet ist, insbesondere zur Entfernung von bei der Reduktion gebildeten Feststoffprodukten, insbesondere elementarem Kohlenstoff C, und/oder im Fall der Verwendung eines unter Reduktionsbedingungen als Feststoff vor- liegenden Reduktionsmittels zur Entfernung von überschüssigem und/oder mitgerissenem Reduktionsmittel.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren mit einem Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden und/oder mit einem Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden kombiniert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung von Stickstoffoxiden und/oder Schwefeloxiden der Reduktion der Kohlenstoffoxide vor- oder nachgeschaltet ist oder aber gleichzeitig hiermit durchgeführt wird.
20. Anlage zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anlage eine Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide umfaßt, wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoff- oxide stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einer Verbrennungseinrichtung (1) für einen fossilen Brennstoff, insbesondere stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einem Verbrennungsmotor, angeordnet ist und wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide ein Vorratsbehältnis zur Aufnahme und/oder Bevorratung eines Redukti- onsmittels für die Kohlenstoffoxide, bevorzugt Wasserstoff, eine Einspritzeinrichtung zum Injizieren des Reduktionsmittels in den kohlen- stoffoxidhaltigen Abgasstrom und einen Reaktionsraum zum Inkontakt- bringen des Reduktionsmittel mit den im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffoxiden umfaßt, und daß gegebenenfalls stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu der Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide eine Partikelfiltrations- einrichtung (4) angeordnet ist.
21. Anlage zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anlage eine Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide umfaßt, wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoff- oxide stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einer Verbrennungseinrichtung (1) für einen fossilen Brennstoff, insbesondere stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einem Verbrennungsmotor, angeordnet ist und wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide ein Vorratsbehältnis zur Aufnahme und/oder Bevorratung eines Reduktions- mittels für die Kohlenstoffoxide und ein Einleitungssystem zum Einleiten des kohlenstoffoxidhaltigen Abgasstroms in das Vorratsbehältnis umfaßt, wobei mittels der Hilfe des Einleitungssystems der kohlenstoff- oxidhaltige Abgasstrom in das Reduktionsmittel einleitbar und/oder durch das Reduktionsmittel hindurchleitbar ist derart, daß die im Abgas- ström enthaltenen Kohlenstoffoxide mit dem Reduktionsmittel in Kontakt und zur Reaktion gebracht werden, und daß gegebenenfalls stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu der Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide eine Partikelfiltrations- einrichtung (4) angeordnet ist.
22. Anlage zur Entfernung von Kohlenstoffoxiden aus einem Kohlenstoffoxide enthaltenden, aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammenden Abgasstrom, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anlage eine Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxi- de umfaßt, wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einer Verbrennungseinrichtung (1) für einen fossilen Brennstoff, insbesondere stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu einem Verbrennungsmotor, angeordnet ist und wobei die Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide ein Festbett, welches ein unter den gewählten Reduktionsbedingungen als
Feststoff vorliegendes Reduktionsmittel für die Kohlenstoffoxide enthält, und ein System zum Hindurchleiten des kohlenstoffoxidhaltigen Abgasstroms über und/oder durch das Festbett umfaßt, und daß gegebenenfalls stromabwärts und/oder nachgeschaltet zu der Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide eine Partikelfiltrationseinrichtung (4) angeordnet ist.
23. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelfiltrationseinrichtung (4) zur Entfernung von bei der Reduktion gebildeten Feststoffprodukten, insbesondere elementarem Kohlenstoff C und etwaigen anderen festen Reaktionsprodukten, und/oder im Fall der Verwendung eines unter Reduktionsbedingun- gen als Feststoff vorliegenden Reduktionsmittels gleichermaßen zur Entfernung von überschüssigem und/oder nichtumgesetztem und/oder mitgerissenem Reduktionsmittel dient.
24. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Anlage zusätzlich eine Einrichtung (2) zur Entfernung von in dem zu behandelnden Abgasstrom gleichermaßen vorhandenen Stickoxiden umfaßt.
25. Anlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur Entfernung der Stickoxide mit Ammoniak, insbesondere mit in situ aus Harnstoff generiertem Ammoniak, betreibbar ist.
26. Anlage nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur Entfernung der Stickoxide stromaufwärts oder stromab- wärts, vorzugsweise stromaufwärts, zu der Einrichtung (3) zur Entfernung der Kohlenstoffoxide angeordnet ist.
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