WO2016096363A1 - Device and method for the after-treatment of process exhaust air containing combustible substances - Google Patents

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WO2016096363A1
WO2016096363A1 PCT/EP2015/077742 EP2015077742W WO2016096363A1 WO 2016096363 A1 WO2016096363 A1 WO 2016096363A1 EP 2015077742 W EP2015077742 W EP 2015077742W WO 2016096363 A1 WO2016096363 A1 WO 2016096363A1
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Erhard Rieder
Martin Schröter
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Dürr Systems GmbH
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    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/20—Controlling one or more bypass conduits

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for the aftertreatment of process exhaust air containing combustible ingredients.
  • the invention has for its object to provide an improved device and an improved method for the aftertreatment of combustible ingredients containing process exhaust air, which are environmentally friendly.
  • a reduction of resource consumption, a reduction of energy consumption and / or a reduction of the emission of pollutants to the environment should be made possible.
  • the apparatus according to the invention for the aftertreatment of combustible constituents containing process exhaust air has: an oxidation catalyst for converting the combustible ingredients in the process exhaust air; a measuring device for detecting a content of combustible contents and / or an oxygen content in the process exhaust upstream of the oxidation catalyst; a media adding device for adding inert media, preferably water or water vapor, into the process exhaust upstream of the oxidation catalyst; and a control device for controlling the media adding device as a function of the content of combustible ingredients and / or oxygen content in the process exhaust air detected by the measuring device such that the content of combustible ingredients in the process exhaust air does not exceed a predetermined first limit value and / or the oxygen content in the process exhaust air Process air does not exceed a predetermined second limit.
  • the process according to the invention for the aftertreatment of process exhaust air containing combustible constituents has the following process steps: detecting a content of combustible ingredients and / or an oxygen content in the process exhaust air;
  • inert media preferably water or steam
  • the content of combustible ingredients and / or oxygen in a process exhaust air is kept below, preferably well below, a lower explosive limit (LEL) by the addition of inert, non-oxidizable media, preferably water or water vapor.
  • the predetermined first limit for the content of combustible ingredients in the process exhaust air is preferably 50% of the lower explosion limit (LEL) or less, more preferably 25% LEL or less.
  • LEL depends on the respective ingredients in the process exhaust air and can be used by the appropriate specialist taken from literature or determined by experiments. Due to the temperature dependence of the LEL, a concentration of 25% LEL is generally considered safe.
  • the predetermined second limit value for the oxygen content in the process exhaust air is preferably 8% by volume, more preferably 5% by volume, even more preferably 3% by volume. In general, an oxygen content of less than 3% by volume is considered non-explosive.
  • the optionally diluted with inert medium, preferably water, process exhaust air can then be controlled in an oxidation catalyst (to CO2 and water vapor) to be implemented. In this way, the risk of deflagration and explosions of the process exhaust air can be reduced.
  • the process exhaust air as the dilution medium is preferably not supplied with oxygen.
  • the process exhaust air by the addition of inert medium preferably
  • Water (steam) are diluted so strong that the oxidation temperature can be lowered, preferably up to the process outlet temperature of the process exhaust air. This can also save resources and energy.
  • the addition of an inert diluent medium with high heat capacity can also be used to control the temperature of the process exhaust air. In this context, it should be noted that water has about 20% higher heat capacity than air constituents.
  • the inert medium, which is added to the process exhaust air via the media addition device preferably has a specific heat capacity of at least about 1.5 kJ / kg-K, more preferably at least about 2.0 kJ / kg-K, even more preferably at least about 3.0 kJ / kg-K.
  • the evaporation energy of the added as inert diluent medium water for lowering and optionally also to control the gas temperature of the process exhaust air can be used.
  • process exhaust air is to be understood in this context in particular an exhaust gas and / or an exhaust air of at least one upstream process or an upstream source that includes a load or concentration of impurities.
  • the impurities are at least one combustible component, such as a volatile organic compound (VOC) of the exhaust gas / exhaust air.
  • VOC volatile organic compound
  • the process exhaust air may in particular be a solvent-containing process exhaust air which has a loading / concentration of a particularly volatile organic solvent.
  • oxidation catalyst in this context includes any type of device which is capable of oxidation and / or reduction pollutants such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) in non-toxic substances such as carbon dioxide (C0 2 ) and water (H 2 0 ) implement.
  • oxidation catalysts encompasses both bulk and monolith catalysts as well as other media which, by the application of catalytic material, perform a catalytic oxidation process, such as catalytically activated filters.
  • media addition device preferably water addition device
  • media addition device in this context encompasses any type of device which is able to supply an inert medium, preferably water or water vapor, to a process exhaust stream in a controlled or metered manner.
  • suitable media addition devices are preferably injection or injection systems are used, preferably those that lead to an excellent mixing and, for example, have a baffle plate or a nozzle grid.
  • control device in this connection all kinds of
  • the control device preferably has a control, which is connected on the one hand to the measuring device and on the other hand is connected to the media adding device and which can preferably evaluate the measured values of the measuring device.
  • the control device can also be formed simply by a direct connection of the measuring device or its individual measuring devices to the media adding device.
  • the measuring device has at least one measuring device, which is selected from a first measuring device for detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust upstream of the media addition device, a second measuring device for detecting the content of combustible contents substances in the process exhaust air downstream of the media addition device, and a third measuring device for detecting the oxygen content in the process exhaust air downstream of the media addition device.
  • the third measuring device for detecting the oxygen content preferably has a lambda probe.
  • downstream of the media adding device is a mixing device, e.g. a baffle plate or a static mixer, for mixing the inert medium, preferably water or steam, provided with the process exhaust air.
  • the mixing device should preferably a homogeneous mixture of process exhaust air and inert medium is achieved, which can meet the first and / or the second limit at all points.
  • a second temperature measuring device for detecting a temperature of the process exhaust air is provided downstream of the oxidation catalytic converter.
  • the control device is then preferably designed to the Media addition device also depending on the detected by the second temperature measuring device temperature of the process exhaust air to control.
  • the process exhaust air with inert medium, preferably water (steam) be diluted so that the concentration of combustible ingredients in the oxidation in the oxidation catalyst produces a maximum increase in temperature of the process exhaust air, which has a predetermined limit (for example, about 200 ° C).
  • a heating device for heating the process exhaust air is provided upstream of the oxidation catalyst.
  • the heating device is preferably provided downstream of the media addition device for the inert medium and preferably also downstream of the mixing device. With the help of the heater, the process exhaust air can be brought to the required oxidation temperature if necessary.
  • a bypass line for bypassing the heating device and a bypass valve device for controlling a proportion of the process exhaust air flowing through the bypass line are preferably provided.
  • a first temperature measuring device for detecting a temperature of the process exhaust air is preferably provided upstream of the oxidation catalyst in this embodiment.
  • the control device is then preferably designed such that it controls the bypass valve device as a function of the temperature of the process exhaust air detected by the first temperature measuring device.
  • the first temperature measuring device is preferably arranged upstream and / or downstream of the heating device. With this embodiment, it can be ensured that the process exhaust air flows into the oxidation catalytic converter with the lowest possible expenditure of energy at a controlled oxidation temperature.
  • the heating device has a heat exchanger to which a heat of reaction of the oxidation catalyst is supplied.
  • the heat of reaction of the oxidation catalyst can alternatively or additionally also be used as a secondary energy source, for example for generating water vapor, electricity, hot water, etc. and / or for preheating the inert medium to be added to the process exhaust air.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of a device for the aftertreatment of process exhaust air according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a system for after-treatment of process exhaust air containing combustible ingredients according to one embodiment of the present invention.
  • the process exhaust air is supplied via a process exhaust line 10 to an oxidation catalyst 12.
  • volatile organic compounds (VOC) of the process exhaust air such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) are converted into non-toxic substances such as carbon dioxide (C0 2 ) and water (H 2 0).
  • the oxidation temperature of the process exhaust air required for this reaction is, for example, about 300.degree.
  • the oxidation catalyst 12 is ideally heated and maintained at the required operating temperature by the enthalpy contained in the process exhaust air.
  • the process exhaust air flows through the oxidation catalyst 12 it is passed through a water addition device 14 as an example of a media supply device provided according to the invention, a mixing device 16 and a heating device 18.
  • a water addition device 14 as an example of a media supply device provided according to the invention, a mixing device 16 and a heating device 18.
  • the content of combustible ingredients is regulated below a predetermined first limit of, for example, about 25% of the lower explosive limit (LEL) and / or the oxygen content in the process exhaust air is controlled below a predetermined second limit of, for example, about 3% by volume.
  • LEL lower explosive limit
  • a first measuring device 30 is provided for continuously detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust air.
  • a second measuring device 32 for continuous
  • the three measuring devices 30, 32, 34 together form the measuring device of the invention.
  • Water (vapor) is injected into the process exhaust air with the water addition device 14 until the content of combustible ingredients has fallen below 25% LEL and / or the oxygen content has fallen below 3% by volume.
  • water which has a specific heat capacity of about 4.1 kJ / kg-K at a temperature of about 20 ° C, can be used to control the gas temperature of the process exhaust air.
  • the diluted with water (steam) process exhaust stream is heated by the heater 18 to the operating temperature of the oxidation catalyst 12 of about 300 ° C, if necessary.
  • the heating device 18 has, for example, a heat exchanger to which the heat of reaction of the oxidation catalytic converter 12 is supplied. In this embodiment, the resource and power consumption of the heater 18 can be kept low.
  • the combustible ingredients are converted in the process exhaust air to C0 2 and water.
  • the outlet temperature of the process exhaust air from the oxidation catalyst 12 is preferably at most about 500 ° C.
  • a bypass line 20 is also provided, which bypasses the heater 18. If the process exhaust already (approximately) the operating temperature of the
  • Process exhaust air upstream of the oxidation catalyst is not required and the process exhaust air can therefore be passed by the bypass line 20 to the heater 18.
  • a bypass valve device 22 is provided upstream of the heater.
  • This bypass valve device 22 has, for example, a bypass valve in the bypass line 20 and / or a bypass valve in the process exhaust line 10 or has a two-way bypass valve.
  • At least one first temperature measuring device 36 is provided downstream of and / or upstream of the heating device 18 upstream of the oxidation catalytic converter 12.
  • a second temperature measuring device 38 is provided downstream of the oxidation catalyst 12. If the outlet temperature of the process exhaust air from the oxidation catalyst 12 exceeds a limit temperature of, for example, about 500 ° C, the process exhaust air can be injected via the water addition device more water.
  • the heat of reaction of the oxidation in the oxidation catalyst 12 can, as shown in Fig. 1, be used to heat the process exhaust air in the heater 18.
  • this heat of reaction can also be used as a secondary energy source, for example for generating water vapor, electricity, hot water, etc.
  • the clean gas flow after the heat exchanger 18 can optionally be supplied to a heat exchanger 24, in which it is in heat exchange with the water to be injected into the process exhaust air via the water addition device 14.
  • the clean gas flow is further cooled and the Hädüsende water is preheated.
  • the water contained in the clean gas flow can be recovered by condensation in the heat exchanger 24.
  • the condensate 26 can then be returned to the process.
  • the measuring devices 30, 32, 34 and the temperature measuring devices 36, 38 are wired or wireless (e.g., by radio) to a controller 40.
  • This controller 40 is further wired or wirelessly (e.g., by radio) connected to the water adding device 14 and the bypass valve device 22.
  • the controller 40 is also connected to this.
  • the controller 40 is designed to control the water addition device 14, the bypass valve device 22 and possibly the heating device 18 as a function of the measured values of the various measuring devices 30-38.
  • control device of the invention may also be formed by a direct connection (conducted or wireless) of the various measuring devices 30-38 with the components 14, 18, 22 to be controlled.

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Abstract

The invention relates to a method for the after-treatment of process exhaust air containing combustible substances, in which the combustible substances in the process exhaust air are converted in an oxidation catalyst (12). Upstream of said oxidation catalyst (12), a concentration of combustible substances and/or an oxygen concentration are detected in the process exhaust air by means of a measurement device (30-34). In addition, inert media, preferably water or steam, are added into said process exhaust air by means of a media feed device (14), upstream of the oxidation catalyst (12), such that the concentration of combustible substances in the process exhaust air does not exceed a predetermined first threshold value and/or the oxygen concentration in the process exhaust air does not exceed a predetermined second threshold value.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender  Apparatus and method for the aftertreatment of combustible ingredients containing
Prozessabluft Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender Prozessabluft.  The present invention relates to a device and a method for the aftertreatment of process exhaust air containing combustible ingredients.
Im Notbetrieb chemischer Prozesse oder starker Aufheizvorgänge wie zum Beispiel in Schmelzöfen können Abgase mit hochkonzentrierten brennbaren Inhaltsstoffen entstehen. Kommen solche Abgase unkontrolliert mit Sauerstoff in Kontakt, können Verpuffungen oder sogar Explosionen die Folge sein. In herkömmlichen Anlagen mit chemischen oder petro- chemischen Prozessen werden deshalb häufig Fackelsysteme zur kontrollierten Verbrennung der Abgase eingesetzt. Im Allgemeinen versuchen Nutzer von chemischen und petrochemischen Produktionsverfahren oder von Prozessen mit starken Aufheizvorgängen das Auftreten eines Notbetriebs auf ein Minimum zu reduzieren, wenn sie ihn schon nicht vermeiden können. Dementsprechend müssen Notentlastungssysteme wie Fackeln in der Regel über einen langen Zeitraum dauerhaft in einem Wartebetrieb gehalten werden, wodurch ein hoher Verbrauch an Ressourcen entsteht. Fackelsysteme sind so zum Beispiel mit einem hohen Brennstoffverbrauch und mit der Produktion von C02 durch den Betrieb der Stützflamme verbunden. In emergency operation of chemical processes or strong heating processes, such as in smelting furnaces, exhaust gases can be produced with highly concentrated combustible ingredients. If such exhaust gases uncontrollably come into contact with oxygen, deflagrations or even explosions can result. In conventional systems with chemical or petrochemical processes, therefore, flare systems are frequently used for controlled combustion of the exhaust gases. In general, users of chemical and petrochemical production processes or processes with high heat-up processes are trying to minimize the occurrence of emergency operation when they can not avoid it. Accordingly, emergency relief systems such as torches generally need to be kept in a long-lasting waiting mode for a long period of time, resulting in a high consumption of resources. Torch systems are associated, for example, with a high fuel consumption and with the production of C0 2 by the operation of the supporting flame.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender Prozessabluft zu schaffen, die umweltverträglich sind. Insbesondere sollen eine Reduzierung des Ressourcenverbrauchs, eine Reduzierung des Energieverbrauchs und/oder eine Reduzierung der Abgabe von Schadstoffen an die Umwelt ermöglicht werden. The invention has for its object to provide an improved device and an improved method for the aftertreatment of combustible ingredients containing process exhaust air, which are environmentally friendly. In particular, a reduction of resource consumption, a reduction of energy consumption and / or a reduction of the emission of pollutants to the environment should be made possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevor- zugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender Prozessabluft weist auf: einen Oxidationskatalysator zum Umsetzen der brennbaren Inhaltsstoffe in der Prozessabluft; eine Messvorrichtung zum Erfassen eines Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder eines Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators; eine Medienzugabeeinrichtung zum Zugeben von inerten Medien, vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf, in die Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators; und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Medienzugabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem durch die Messvorrichtung erfassten Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft derart, dass der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft einen vorgegebenen ersten Grenzwert nicht überschreitet und/oder der Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft einen vorgegebenen zweiten Grenzwert nicht überschreitet. This object is achieved by the teaching of the independent claims. Particularly preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The apparatus according to the invention for the aftertreatment of combustible constituents containing process exhaust air has: an oxidation catalyst for converting the combustible ingredients in the process exhaust air; a measuring device for detecting a content of combustible contents and / or an oxygen content in the process exhaust upstream of the oxidation catalyst; a media adding device for adding inert media, preferably water or water vapor, into the process exhaust upstream of the oxidation catalyst; and a control device for controlling the media adding device as a function of the content of combustible ingredients and / or oxygen content in the process exhaust air detected by the measuring device such that the content of combustible ingredients in the process exhaust air does not exceed a predetermined first limit value and / or the oxygen content in the process exhaust air Process air does not exceed a predetermined second limit.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe ent- haltender Prozessabluft weist die folgenden Verfahrensschritte auf: Erfassen eines Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder eines Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft; The process according to the invention for the aftertreatment of process exhaust air containing combustible constituents has the following process steps: detecting a content of combustible ingredients and / or an oxygen content in the process exhaust air;
Zugeben von inerten Medien, vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf, in die Prozessabluft derart, dass der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft einen vorgegebenen ersten Grenzwert nicht überschreitet und/oder der Sauerstoffgehalt in der Prozess- abluft einen vorgegebenen zweiten Grenzwert nicht überschreitet; und Umsetzen der brennbaren Inhaltsstoffe in der Prozessabluft in einem Oxidationskatalysator. Adding inert media, preferably water or steam, into the process exhaust air in such a way that the content of combustible constituents in the process exhaust air does not exceed a predetermined first limit value and / or the oxygen content in the process exhaust air does not exceed a predetermined second limit value; and reacting the combustible ingredients in the process exhaust air in an oxidation catalyst.
Gemäß der Erfindung wird der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder von Sauerstoff in einer Prozessabluft durch die Zugabe von inerten, nicht oxidierbaren Medien, vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf, unterhalb, bevorzugt deutlich unterhalb einer unteren Explosionsgrenze (UEG) gehalten. Der vorgegebene erste Grenzwert für den Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft beträgt vorzugsweise 50% der unteren Explosionsgrenze (UEG) oder weniger, bevorzugter 25% UEG oder weniger. Die UEG hängt dabei von den jeweiligen Inhaltsstoffen in der Prozessabluft ab und kann der entsprechenden Fach- literatur entnommen oder durch Versuche ermittelt werden. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der UEG gilt eine Konzentration von 25% UEG im Allgemeinen als sicher. Für direkte Oxidationssysteme mit z.B. rekuperativer oder nicht-rekuperativer katalytischer Oxidation ist mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen (statische oder dynamische Flammen- sperre, Detonationsscheibe, mehrfache Konzentrationsmessung, etc.) ein Betrieb von bis zu 50% UEG möglich. Der vorgegebene zweite Grenzwert für den Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft beträgt vorzugsweise 8 Vol.-%, bevorzugter 5 Vol.-%, noch bevorzugter 3 Vol.-%. Im Allgemeinen gilt ein Sauerstoffgehalt von unter 3 Vol.-% als nicht explosionsfähig. Die ggf. mit inertem Medium, vorzugsweise Wasser, verdünnte Prozessabluft kann dann in einem Oxidationskatalysator kontrolliert (zu CO2 und Wasserdampf) umgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Gefahr von Verpuffungen und Explosionen der Prozessabluft reduziert werden, Durch den Einsatz des leicht verfügbaren und vergleichsweise kostengünstigen Inertmediums Wasser kann auf Notentlastungssysteme mit hohem Ressourcen- und Energie- verbrauch wie Fackeln verzichtet werden. Durch die Vermeidung eines zusätzlichen Brennstoffverbrauches kann zudem der CGvAusstoß reduziert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen wird der Prozessabluft als Verdünnungsmedium bevorzugt kein Sauerstoff zugeführt. Außerdem kann die Prozessabluft durch die Zugabe von inertem Medium, vorzugsweiseAccording to the invention, the content of combustible ingredients and / or oxygen in a process exhaust air is kept below, preferably well below, a lower explosive limit (LEL) by the addition of inert, non-oxidizable media, preferably water or water vapor. The predetermined first limit for the content of combustible ingredients in the process exhaust air is preferably 50% of the lower explosion limit (LEL) or less, more preferably 25% LEL or less. The LEL depends on the respective ingredients in the process exhaust air and can be used by the appropriate specialist taken from literature or determined by experiments. Due to the temperature dependence of the LEL, a concentration of 25% LEL is generally considered safe. For direct oxidation systems with, for example, recuperative or non-recuperative catalytic oxidation, operation of up to 50% LEL is possible with additional safety measures (static or dynamic flame arrestor, detonation disk, multiple concentration measurement, etc.). The predetermined second limit value for the oxygen content in the process exhaust air is preferably 8% by volume, more preferably 5% by volume, even more preferably 3% by volume. In general, an oxygen content of less than 3% by volume is considered non-explosive. The optionally diluted with inert medium, preferably water, process exhaust air can then be controlled in an oxidation catalyst (to CO2 and water vapor) to be implemented. In this way, the risk of deflagration and explosions of the process exhaust air can be reduced. By using the easily available and comparatively inexpensive inert medium water, emergency relief systems with high resource and energy consumption such as flares can be dispensed with. By avoiding additional fuel consumption, the CGv output can also be reduced. In contrast to conventional systems, the process exhaust air as the dilution medium is preferably not supplied with oxygen. In addition, the process exhaust air by the addition of inert medium, preferably
Wasser(dampf), so stark verdünnt werden, dass die Oxidationstemperatur abgesenkt werden kann, vorzugsweise bis zur Prozessaustrittstemperatur der Prozessabluft. Auch hierdurch können Ressourcen- und Energieeinsparungen erzielt werden. Die Zugabe eines inerten Verdünnungsmediums mit hoher Wärmekapazität kann zudem zum Kontrollieren der Temperatur der Prozessabluft verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass Wasser über eine etwa 20% höhere Wärmekapazität als Luft- bestandteile verfügt. Das inerte Medium, das der Prozessabluft über die Medienzugabe- einrichtung zugegeben wird, hat vorzugsweise eine spezifische Wärmekapazität von wenigstens etwa 1,5 kJ/kg-K, bevorzugter von wenigstens etwa 2,0 kJ/kg-K, noch bevorzugter von wenigstens etwa 3,0 kJ/kg-K. Water (steam) are diluted so strong that the oxidation temperature can be lowered, preferably up to the process outlet temperature of the process exhaust air. This can also save resources and energy. The addition of an inert diluent medium with high heat capacity can also be used to control the temperature of the process exhaust air. In this context, it should be noted that water has about 20% higher heat capacity than air constituents. The inert medium, which is added to the process exhaust air via the media addition device, preferably has a specific heat capacity of at least about 1.5 kJ / kg-K, more preferably at least about 2.0 kJ / kg-K, even more preferably at least about 3.0 kJ / kg-K.
Außerdem kann die Verdampfungsenergie des als inertes Verdünnungsmedium zugegebenen Wassers zum Senken und gegebenenfalls auch zum Kontrollieren der Gastemperatur der Prozessabluft genutzt werden. In addition, the evaporation energy of the added as inert diluent medium water for lowering and optionally also to control the gas temperature of the process exhaust air can be used.
Unter dem Begriff Prozessabluft soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Abgas und/oder eine Abluft zumindest eines vorgelagerten Prozesses bzw. einer vorgelagerten Quelle verstanden werden, das/die eine Beladung oder Konzentration von Verunreinigungen beinhaltet. Bei den Verunreinigungen handelt es sich um zumindest eine brennbare Teilkomponente wie zum Beispiel einen flüchtigen organischen Bestandteil (VOC) des Abgases / der Abluft. Bei der Prozessabluft kann es sich insbesondere um eine lösemittelhaltige Prozessabluft handeln, die eine Beladung / Konzentration eines insbesondere flüchtigen organischen Lösemittels aufweist. The term process exhaust air is to be understood in this context in particular an exhaust gas and / or an exhaust air of at least one upstream process or an upstream source that includes a load or concentration of impurities. The impurities are at least one combustible component, such as a volatile organic compound (VOC) of the exhaust gas / exhaust air. The process exhaust air may in particular be a solvent-containing process exhaust air which has a loading / concentration of a particularly volatile organic solvent.
Der Begriff Oxidationskatalysator umfasst in diesem Zusammenhang jede Art von Einrichtung, die in der Lage ist, durch Oxidation und/oder Reduktion Schadstoffe wie Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in ungiftige Stoffe wie Kohlenstoffdioxid (C02) und Wasser (H20) umzusetzen. Der Begriff Oxidationskatalysatoren umfasst dabei insbesondere sowohl Schüttgut- wie Monolith-Katalysatoren als auch andere Medien, die durch das Anbringen von katalytischem Material eine katalytischen Oxidationsprozess ausführen, wie zum Beispiel katalytisch aktivierte Filter. The term oxidation catalyst in this context includes any type of device which is capable of oxidation and / or reduction pollutants such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) in non-toxic substances such as carbon dioxide (C0 2 ) and water (H 2 0 ) implement. In particular, the term oxidation catalysts encompasses both bulk and monolith catalysts as well as other media which, by the application of catalytic material, perform a catalytic oxidation process, such as catalytically activated filters.
Der Begriff Medienzugabeeinrichtung, bevorzugt Wasserzugabeeinrichtung, umfasst in diesem Zusammenhang jede Art von Einrichtung, die in der Lage ist, in einer kontrollierten bzw. dosierten Weise einem Prozessabluftstrom ein inertes Medium, vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf, zuzuführen. Als geeignete Medienzugabeeinrichtungen kommen vorzugsweise Injektions- bzw. Einspritzsysteme zum Einsatz, vorzugsweise solche, die zu einer exzellenten Vermischung führen und z.B. eine Prallscheibe oder ein Düsengitter aufweisen. Unter dem Begriff Steuervorrichtung sollen in diesem Zusammenhang alle Arten von The term media addition device, preferably water addition device, in this context encompasses any type of device which is able to supply an inert medium, preferably water or water vapor, to a process exhaust stream in a controlled or metered manner. As suitable media addition devices are preferably injection or injection systems are used, preferably those that lead to an excellent mixing and, for example, have a baffle plate or a nozzle grid. Under the term control device in this connection all kinds of
Vorrichtungen verstanden werden, die in der Lage sind, die Medienzugabeeinrichtung in Abhängigkeit von Messwerten anzusteuern. Die Steuervorrichtung weist vorzugsweise eine Steuerung auf, die einerseits mit der Messvorrichtung verbunden ist und andererseits mit der Medienzugabeeinrichtung verbunden ist und die vorzugsweise die Messwerte der Messvorrichtung auswerten kann. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung auch einfach durch eine direkte Verbindung der Messvorrichtung bzw. deren einzelnen Messeinrichtungen mit der Medienzugabeeinrichtung gebildet sein. Devices are understood, which are able to control the media addition device in response to measured values. The control device preferably has a control, which is connected on the one hand to the measuring device and on the other hand is connected to the media adding device and which can preferably evaluate the measured values of the measuring device. In another embodiment, the control device can also be formed simply by a direct connection of the measuring device or its individual measuring devices to the media adding device.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Messvorrichtung wenigstens eine Messeinrichtung auf, die ausgewählt ist aus einer ersten Messeinrichtung zum Erfassen des Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft stromauf der Medienzugabeeinrichtung, einer zweiten Messeinrichtung zum Erfassen des Gehalts von brennbaren Inhalts- Stoffen in der Prozessabluft stromab der Medienzugabeeinrichtung, und einer dritten Messeinrichtung zum Erfassen des Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft stromab der Medienzugabeeinrichtung. Die dritte Messeinrichtung zum Erfassen des Sauerstoffgehalts weist bevorzugt eine Lambdasonde auf. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist stromab der Medienzugabeeinrichtung eine Mischeinrichtung, z.B. eine Prallscheibe oder ein statischer Mischer, zum Vermischen des inerten Mediums, vorzugsweise Wasser oder Wasserdampf, mit der Prozessabluft vorgesehen. Durch die Mischeinrichtung soll vorzugsweise ein möglichst homogenes Gemisch aus Prozessabluft und inertem Medium erzielt werden, das an allen Stellen den ersten und/oder den zweiten Grenzwert einhalten kann. In a preferred embodiment of the invention, the measuring device has at least one measuring device, which is selected from a first measuring device for detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust upstream of the media addition device, a second measuring device for detecting the content of combustible contents substances in the process exhaust air downstream of the media addition device, and a third measuring device for detecting the oxygen content in the process exhaust air downstream of the media addition device. The third measuring device for detecting the oxygen content preferably has a lambda probe. In a further preferred embodiment of the invention, downstream of the media adding device is a mixing device, e.g. a baffle plate or a static mixer, for mixing the inert medium, preferably water or steam, provided with the process exhaust air. By the mixing device should preferably a homogeneous mixture of process exhaust air and inert medium is achieved, which can meet the first and / or the second limit at all points.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist stromab des Oxidations- katalysators eine zweite Temperaturmesseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Prozessabluft vorgesehen. Die Steuereinrichtung ist dann vorzugsweise ausgestaltet, um die Medienzugabeeinrichtung auch in Abhängigkeit von der durch die zweite Temperaturmesseinrichtung erfassten Temperatur der Prozessabluft zu steuern. Bei dieser Ausgestaltung kann die Prozessabluft mit inertem Medium, vorzugsweise Wasser(dampf), so weit verdünnt werden, dass die Konzentration der brennbaren Inhaltsstoffe bei der Oxidation im Oxidations- katalysator eine maximale Temperaturerhöhung der Prozessabluft erzeugt, die einen vorbestimmten Grenzwert (zum Beispiel etwa 200°C) nicht überschreitet. In a further preferred refinement of the invention, a second temperature measuring device for detecting a temperature of the process exhaust air is provided downstream of the oxidation catalytic converter. The control device is then preferably designed to the Media addition device also depending on the detected by the second temperature measuring device temperature of the process exhaust air to control. In this embodiment, the process exhaust air with inert medium, preferably water (steam), be diluted so that the concentration of combustible ingredients in the oxidation in the oxidation catalyst produces a maximum increase in temperature of the process exhaust air, which has a predetermined limit (for example, about 200 ° C).
In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist stromauf des Oxidationskatalysators eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Prozessabluft vorgesehen. Die Heiz- einrichtung ist vorzugsweise stromab der Medienzugabeeinrichtung für das inerte Medium und bevorzugt auch stromab der Mischeinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe der Heizeinrichtung kann die Prozessabluft bei Bedarf auf die erforderliche Oxidationstemperatur gebracht werden. Bei dieser Ausgestaltung sind vorzugsweise eine Bypassleitung zum Umgehen der Heizeinrichtung und eine Bypassventileinrichtung zum Steuern eines durch die Bypassleitung strömenden Anteils der Prozessabluft vorgesehen. Ferner ist bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise stromauf des Oxidationskatalysators eine erste Temperaturmesseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur der Prozessabluft vorgesehen. Die Steuervorrichtung ist dann vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie die Bypassventileinrichtung in Abhängigkeit von der durch die erste Temperaturmesseinrichtung erfassten Temperatur der Prozessabluft steuert. Die erste Temperaturmesseinrichtung ist bevorzugt stromauf und/oder stromab der Heizeinrichtung angeordnet. Mit dieser Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass die Prozessabluft mit möglichst geringem Energieaufwand mit einer kontrollierten Oxidations- temperatur in den Oxidationskatalysator strömt. In a still further preferred embodiment of the invention, a heating device for heating the process exhaust air is provided upstream of the oxidation catalyst. The heating device is preferably provided downstream of the media addition device for the inert medium and preferably also downstream of the mixing device. With the help of the heater, the process exhaust air can be brought to the required oxidation temperature if necessary. In this embodiment, a bypass line for bypassing the heating device and a bypass valve device for controlling a proportion of the process exhaust air flowing through the bypass line are preferably provided. Furthermore, a first temperature measuring device for detecting a temperature of the process exhaust air is preferably provided upstream of the oxidation catalyst in this embodiment. The control device is then preferably designed such that it controls the bypass valve device as a function of the temperature of the process exhaust air detected by the first temperature measuring device. The first temperature measuring device is preferably arranged upstream and / or downstream of the heating device. With this embodiment, it can be ensured that the process exhaust air flows into the oxidation catalytic converter with the lowest possible expenditure of energy at a controlled oxidation temperature.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizeinrichtung einen Wärmetauscher auf, dem eine Reaktionswärme des Oxidationskatalysators zugeführt wird. Durch die Nutzung der Reaktionswärme des Oxidationskatalysators zum Aufheizen der Prozessabluft auf die Oxidationstemperatur kann der Energieverbrauch des erfindungsgemäßen Systems reduziert werden. In a further embodiment of the invention, the heating device has a heat exchanger to which a heat of reaction of the oxidation catalyst is supplied. By using the heat of reaction of the oxidation catalyst for heating the process exhaust air on the oxidation temperature can be reduced, the energy consumption of the system according to the invention.
Die Reaktionswärme des Oxidationskatalysators kann alternativ oder zusätzlich auch als sekundäre Energiequelle zum Beispiel zum Erzeugen von Wasserdampf, Strom, Heißwasser, etc. und/oder zum Vorwärmen des der Prozessabluft zuzugebenden inerten Mediums genutzt werden. The heat of reaction of the oxidation catalyst can alternatively or additionally also be used as a secondary energy source, for example for generating water vapor, electricity, hot water, etc. and / or for preheating the inert medium to be added to the process exhaust air.
Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige Figur 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zur Nachbehandlung von Prozessabluft gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 zeigt ein System zur Nachbehandlung von Prozessabluft, die brennbare Inhaltsstoffe beinhaltet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The above and other advantages, features and applications of the invention will become more apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. 1 shows a schematic representation of the structure of a device for the aftertreatment of process exhaust air according to an embodiment of the invention. FIG. 1 shows a system for after-treatment of process exhaust air containing combustible ingredients according to one embodiment of the present invention.
Die Prozessabluft wird über eine Prozessabluftleitung 10 einem Oxidationskatalysator 12 zugeführt. In diesem Oxidationskatalysator 12 werden flüchtige organische Bestandteile (VOC) der Prozessabluft wie Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in ungiftige Stoffe wie Kohlenstoffdioxid (C02) und Wasser (H20) umgesetzt. Die für diese Umsetzung erforderliche Oxidationstemperatur der Prozessabluft beträgt zum Beispiel etwa 300°C. Dabei wird der Oxidationskatalysator 12 idealerweise durch die in der Prozessabluft enthaltene Enthalpie auf die notwendige Betriebstemperatur aufgeheizt und gehalten. The process exhaust air is supplied via a process exhaust line 10 to an oxidation catalyst 12. In this oxidation catalyst 12, volatile organic compounds (VOC) of the process exhaust air such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) are converted into non-toxic substances such as carbon dioxide (C0 2 ) and water (H 2 0). The oxidation temperature of the process exhaust air required for this reaction is, for example, about 300.degree. In this case, the oxidation catalyst 12 is ideally heated and maintained at the required operating temperature by the enthalpy contained in the process exhaust air.
Bevor die Prozessabluft den Oxidationskatalysator 12 durchströmt, wird sie durch eine Wasserzugabeeinrichtung 14 als Beispiel einer erfindungsgemäß vorgesehenen Medien- zugabeeinrichtung, eine Mischeinrichtung 16 und eine Heizeinrichtung 18 geleitet. Durch die Injektion von Wasser oder Wasserdampf mittels der Wasserzugabeeinrichtung 14 werden der Gehalt an brennbaren Inhaltsstoffen und/oder der Sauerstoffgehalt am Überschreiten vorgegebener Grenzwerte gehindert. Insbesondere wird der Gehalt an brennbaren Inhaltsstoffen unter einen vorgegebenen ersten Grenzwert von beispielsweise etwa 25% der unteren Explosionsgrenze (UEG) geregelt und/oder wird der Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft unter einen vorgegebenen zweiten Grenzwert von beispielsweise etwa 3 Vol.-% geregelt. Before the process exhaust air flows through the oxidation catalyst 12, it is passed through a water addition device 14 as an example of a media supply device provided according to the invention, a mixing device 16 and a heating device 18. By the injection of water or water vapor by means of the water adding device 14 of the Content of combustible ingredients and / or the oxygen content prevented exceeding predetermined limits. In particular, the content of combustible ingredients is regulated below a predetermined first limit of, for example, about 25% of the lower explosive limit (LEL) and / or the oxygen content in the process exhaust air is controlled below a predetermined second limit of, for example, about 3% by volume.
Für diese Regelung ist stromab des Prozessaustritts und stromauf der Wasserzugabeeinrichtung 14 zunächst eine erste Messeinrichtung 30 zum kontinuierlichen Erfassen des Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft vorgesehen. Außerdem sind stromab der Mischeinrichtung 16 eine zweite Messeinrichtung 32 zum kontinuierlichenFor this regulation, first downstream of the process outlet and upstream of the water addition device 14, a first measuring device 30 is provided for continuously detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust air. In addition, downstream of the mixing device 16, a second measuring device 32 for continuous
Erfassen des Gehalts von brennbaren Stoffen und eine dritte Messeinrichtung (z.B. Lambda- sonde) 34 zum kontinuierlichen Erfassen des Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft vorgesehen. Die drei Messeinrichtungen 30, 32, 34 bilden zusammen die Messvorrichtung der Erfindung. Mit der Wasserzugabeeinrichtung 14 wird so viel bzw. so lange Wasser(dampf) in die Prozessabluft injiziert, bis der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen unter 25% UEG gefallen ist und/oder der Sauerstoffgehalt unter 3 Vol.-% gefallen ist. Detecting the content of combustible materials and a third measuring device (for example, lambda probe) 34 for continuously detecting the oxygen content in the process exhaust air provided. The three measuring devices 30, 32, 34 together form the measuring device of the invention. Water (vapor) is injected into the process exhaust air with the water addition device 14 until the content of combustible ingredients has fallen below 25% LEL and / or the oxygen content has fallen below 3% by volume.
Außerdem kann durch die Zugabe von Wasser, das bei einer Temperatur von etwa 20°C eine spezifische Wärmekapazität von etwa 4,1 kJ/kg-K besitzt, die Gastemperatur der Prozess- abluft kontrolliert werden. In addition, the addition of water, which has a specific heat capacity of about 4.1 kJ / kg-K at a temperature of about 20 ° C, can be used to control the gas temperature of the process exhaust air.
Der mit Wasser(dampf) verdünnte Prozessabluftstrom wird über die Heizeinrichtung 18 auf die Betriebstemperatur des Oxidationskatalysators 12 von etwa 300°C aufgeheizt, falls erforderlich. Die Heizeinrichtung 18 weist zu diesem Zweck beispielsweise einen Wärme- tauscher auf, dem die Reaktionswärme des Oxidationskatalysators 12 zugeführt wird. Bei dieser Ausführungsform kann der Ressourcen- und Energieverbrauch der Heizeinrichtung 18 niedrig gehalten werden. Beim Durchströmen des Oxidationskatalysators 12 werden die brennbaren Inhaltsstoffe in der Prozessabluft zu C02 und Wasser umgesetzt. Die Austrittstemperatur der Prozessabluft aus dem Oxidationskatalysator 12 beträgt vorzugsweise maximal etwa 500°C. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist zudem eine Bypassleitung 20 vorgesehen, die die Heizeinrichtung 18 umgeht. Falls die Prozessabluft bereits (annähernd) die Betriebstemperatur des The diluted with water (steam) process exhaust stream is heated by the heater 18 to the operating temperature of the oxidation catalyst 12 of about 300 ° C, if necessary. For this purpose, the heating device 18 has, for example, a heat exchanger to which the heat of reaction of the oxidation catalytic converter 12 is supplied. In this embodiment, the resource and power consumption of the heater 18 can be kept low. As it flows through the oxidation catalyst 12, the combustible ingredients are converted in the process exhaust air to C0 2 and water. The outlet temperature of the process exhaust air from the oxidation catalyst 12 is preferably at most about 500 ° C. As shown in Fig. 1, a bypass line 20 is also provided, which bypasses the heater 18. If the process exhaust already (approximately) the operating temperature of the
Oxidationskatalysators 12 von etwa 300°C besitzt, ist eine zusätzliche Erwärmung der Has oxidation catalyst 12 of about 300 ° C, is an additional heating of the
Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators nicht erforderlich und die Prozessabluft kann deshalb durch die Bypassleitung 20 an der Heizeinrichtung 18 vorbeigeleitet werden. Je nach Temperatur der Prozessabluft ist es wünschenswert, nur einen Teil der Prozessabluft an der Heizeinrichtung 18 vorbei zu leiten. Zu diesem Zweck ist stromauf der Heizeinrichtung eine Bypassventileinrichtung 22 vorgesehen. Diese Bypassventileinrichtung 22 weist zum Beispiel ein Bypassventil in der Bypassleitung 20 und/oder ein Bypassventil in der Prozessabluftleitung 10 auf oder weist ein Zweiwege-Bypassventil auf. Process exhaust air upstream of the oxidation catalyst is not required and the process exhaust air can therefore be passed by the bypass line 20 to the heater 18. Depending on the temperature of the process exhaust air, it is desirable to pass only a portion of the process exhaust air past the heater 18. For this purpose, a bypass valve device 22 is provided upstream of the heater. This bypass valve device 22 has, for example, a bypass valve in the bypass line 20 and / or a bypass valve in the process exhaust line 10 or has a two-way bypass valve.
Zur Regelung der Temperatur der Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators 12 ist stromauf des Oxidationskatalysators 12 wenigstens eine erste Temperaturmesseinrichtung 36 stromab und/oder stromauf der Heizeinrichtung 18 vorgesehen. Zusätzlich ist stromab des Oxidationskatalysators 12 eine zweite Temperaturmesseinrichtung 38 vorgesehen. Falls die Austrittstemperatur der Prozessabluft aus dem Oxidationskatalysator 12 eine Grenztemperatur von zum Beispiel etwa 500°C überschreitet, kann der Prozessabluft über die Wasserzugabeeinrichtung weiteres Wasser injiziert werden. Die Reaktionswärme der Oxidation im Oxidationskatalysator 12 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, zum Erwärmen der Prozessabluft in der Heizeinrichtung 18 genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann diese Reaktionswärme auch als sekundäre Energiequelle zum Beispiel zum Erzeugen von Wassersdampf, Strom, Heißwasser, etc. verwendet werden. So kann der Reingasstrom nach dem Wärmetauscher 18 optional einem Wärmetauscher 24 zugeführt werden, in dem er mit dem der Prozessabluft über die Wasserzugabeeinrichtung 14 einzudüsenden Wasser in Wärmeaustausch steht. Dabei wird der Reingasstrom weiter abgekühlt und wird das einzudüsende Wasser vorerwärmt. Außerdem kann das im Reingasstrom enthaltende Wasser durch Kondensation im Wärmetauscher 24 zurückgewonnen werden. Das Kondensat 26 kann dann dem Prozess wieder zugeführt werden. For controlling the temperature of the process exhaust air upstream of the oxidation catalytic converter 12, at least one first temperature measuring device 36 is provided downstream of and / or upstream of the heating device 18 upstream of the oxidation catalytic converter 12. In addition, a second temperature measuring device 38 is provided downstream of the oxidation catalyst 12. If the outlet temperature of the process exhaust air from the oxidation catalyst 12 exceeds a limit temperature of, for example, about 500 ° C, the process exhaust air can be injected via the water addition device more water. The heat of reaction of the oxidation in the oxidation catalyst 12 can, as shown in Fig. 1, be used to heat the process exhaust air in the heater 18. Alternatively or additionally, this heat of reaction can also be used as a secondary energy source, for example for generating water vapor, electricity, hot water, etc. Thus, the clean gas flow after the heat exchanger 18 can optionally be supplied to a heat exchanger 24, in which it is in heat exchange with the water to be injected into the process exhaust air via the water addition device 14. In this case, the clean gas flow is further cooled and the einzudüsende water is preheated. In addition, the water contained in the clean gas flow can be recovered by condensation in the heat exchanger 24. The condensate 26 can then be returned to the process.
Wie in Fig. 1 angedeutet, sind die Messeinrichtungen 30, 32, 34 und die Temperaturmesseinrichtungen 36, 38 leitungsgebunden oder drahtlos (z.B. per Funk) mit einer Steuerung 40 verbunden. Diese Steuerung 40 ist ferner leitungsgebunden oder drahtlos (z.B. per Funk) mit der Wasserzugabeeinrichtung 14 und der Bypassventileinrichtung 22 verbunden. Je nach Art der Heizeinrichtung 18 ist die Steuerung 40 auch mit dieser verbunden. Die Steuerung 40 ist ausgestaltet, um die Wasserzugabeeinrichtung 14, die Bypassventileinrichtung 22 und ggf. die Heizeinrichtung 18 in Abhängigkeit von den Messwerten der verschiedenen Mess- einrichtungen 30-38 anzusteuern. As indicated in Fig. 1, the measuring devices 30, 32, 34 and the temperature measuring devices 36, 38 are wired or wireless (e.g., by radio) to a controller 40. This controller 40 is further wired or wirelessly (e.g., by radio) connected to the water adding device 14 and the bypass valve device 22. Depending on the type of heater 18, the controller 40 is also connected to this. The controller 40 is designed to control the water addition device 14, the bypass valve device 22 and possibly the heating device 18 as a function of the measured values of the various measuring devices 30-38.
Alternativ kann die Steuervorrichtung der Erfindung auch durch eine direkte Verbindung (leitungsgebunden oder drahtlos) der verschiedenen Messeinrichtungen 30-38 mit den anzusteuernden Komponenten 14, 18, 22 gebildet sein. Alternatively, the control device of the invention may also be formed by a direct connection (conducted or wireless) of the various measuring devices 30-38 with the components 14, 18, 22 to be controlled.
Zu den Vorteilen, die mit dem oben beschriebenen System der Erfindung erzielt werden können, zählen zum Beispiel: The advantages that can be achieved with the system of the invention described above include, for example:
die Vermeidung oder Reduzierung der Gefahr von Verpuffungen und Explosionen;  avoiding or reducing the risk of deflagration and explosions;
die Kontrolle der Explosionsfähigkeit der Prozessabluft durch Minimierung oder  the control of the explosive capacity of the process exhaust air by minimizing or
Reduzierung des Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder von Sauerstoff mittels des leicht verfügbaren und vergleichsweise kostengünstigen Inertmediums Wasser; die Absenkung der Oxidationstemperatur auf zum Beispiel etwa 300°C und damit die Reducing the content of combustible ingredients and / or oxygen by means of the readily available and relatively inexpensive inert medium water; the lowering of the oxidation temperature to, for example, about 300 ° C and thus the
Annäherung an die Prozessaustrittstemperatur; Approach to the process exit temperature;
die Vermeidung eines zusätzlichen Brennstoffverbrauchs (z.B. für Fackelsysteme); die Vermeidung einer zusätzlichen Erzeugung von C02 durch die Verbrennung zusätzlicher Brennstoffe; the avoidance of additional fuel consumption (eg for torch systems); the avoidance of additional production of C0 2 by the combustion of additional fuels;
die Nutzung der Reaktionswärme zur Aufrechterhaltung der notwendigen Betriebstemperatur des Oxidationskatalysators;  the use of the heat of reaction to maintain the necessary operating temperature of the oxidation catalyst;
- die Möglichkeit der Nutzung der Reaktionswärme zur Erzeugung von Dampf, Heißwasser, Strom, etc.; und the possibility of using the heat of reaction to produce steam, hot water, electricity, etc .; and
die Anpassung der Ein- und Austrittstemperaturen der Prozessabluft in den bzw. aus dem Oxidationskatalysator durch die Inertverdünnung mit Wasser oder Wasserdampf.  the adaptation of the inlet and outlet temperatures of the process exhaust air in and out of the oxidation catalyst by the inert dilution with water or water vapor.
BEZUGSZIFFERNLISTE REFERENCE NUMBER LIST
10 Prozessabluftleitung 10 process air line
12 Oxidationskatalysator  12 oxidation catalyst
14 Medienzugabeeinrichtung für inerte Medien, vorzugsweise Wasser(dampf)  14 Medium addition device for inert media, preferably water (steam)
16 Mischeinrichtung  16 mixing device
18 Heizeinrichtung  18 heating device
20 Bypassleitung  20 bypass line
22 Bypassventileinrichtung  22 Bypass valve device
24 Wärmetauscher (Vorwärmer, Kondensator)  24 heat exchangers (preheater, condenser)
26 Kondensat  26 condensate
30 erste Messeinrichtung  30 first measuring device
32 zweite Messeinrichtung  32 second measuring device
34 dritte Messeinrichtung  34 third measuring device
36 erste Temperaturmesseinrichtung  36 first temperature measuring device
38 zweite Temperaturmesseinrichtung  38 second temperature measuring device
40 Steuervorrichtung  40 control device

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender Prozessabluft, aufweisend: 1. A device for the aftertreatment of combustible constituents containing process exhaust air, comprising:
einen Oxidationskatalysator (12) zum Umsetzen der brennbaren Inhaltsstoffe in der Prozessabluft;  an oxidation catalyst (12) for reacting the combustible ingredients in the process exhaust air;
eine Messvorrichtung (30-34) zum Erfassen eines Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder eines Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft stromauf des  a measuring device (30-34) for detecting a content of combustible ingredients and / or an oxygen content in the process exhaust upstream of
Oxidationskatalysators (12);  Oxidation catalyst (12);
eine Medienzugabeeinrichtung (14) zum Zugeben von inerten Medien in die  a media adding device (14) for adding inert media to the
Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators (12); und  Process exhaust air upstream of the oxidation catalyst (12); and
eine Steuervorrichtung (40) zum Steuern der Medienzugabeeinrichtung (14) in Abhängigkeit von dem durch die Messvorrichtung (30-34) erfassten Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft derart, dass der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft einen vorgegebenen ersten Grenzwert nicht überschreitet und/oder der Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft einen vorgegebenen zweiten Grenzwert nicht überschreitet.  a control device (40) for controlling the media addition device (14) as a function of the content of combustible ingredients and / or oxygen content in the process exhaust air detected by the measuring device (30-34) such that the content of combustible ingredients in the process exhaust air exceeds a predetermined first Does not exceed limit and / or the oxygen content in the process exhaust air does not exceed a predetermined second limit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (30- 34) wenigstens eine Messeinrichtung aufweist, die ausgewählt ist aus einer ersten Messeinrichtung (30) zum Erfassen des Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft stromauf der Medienzugabeeinrichtung (14), einer zweiten Messeinrichtung (32) zum Erfassen des Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft stromab der Medienzugabeeinrichtung (14) und einer dritten Messeinrichtung (34) zum Erfassen des Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft stromab der Medienzugabeeinrichtung (14). 2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring device (30-34) has at least one measuring device which is selected from a first measuring device (30) for detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust air upstream of the media adding device (14), a second measuring device (32) for detecting the content of combustible ingredients in the process exhaust air downstream of the media addition device (14) and a third measuring device (34) for detecting the oxygen content in the process exhaust downstream of the media addition device (14).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Medienzugabeeinrichtung (14) eine Mischeinrichtung (16) zum Vermischen des inerten Mediums mit der Prozessabluft vorgesehen ist. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the media adding device (14) is provided a mixing device (16) for mixing the inert medium with the process exhaust air.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Oxidationskatalysators (12) eine zweite Temperaturmesseinrichtung (38) zum Erfassen einer Temperatur der Prozessabluft vorgesehen ist und die Steuereinrichtung (40) vorzugsweise ausgestaltet ist, um die Medienzugabeeinrichtung (14) in Abhängigkeit von der durch die zweite Temperaturmesseinrichtung erfassten Temperatur der Prozessabluft zu steuern. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the oxidation catalyst (12) a second temperature measuring means (38) for detecting a temperature of the process exhaust air is provided and the control device (40) is preferably configured to the media addition means (14) in To control dependence on the detected by the second temperature measuring device temperature of the process exhaust air.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Oxidationskatalysators (12) eine Heizeinrichtung (18) zum 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the oxidation catalyst (12) has a heating device (18) for
Erwärmen der Prozessabluft vorgesehen ist.  Heating the process exhaust air is provided.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypassleitung (20) zum Umgehen der Heizeinrichtung (18) und eine Bypassventileinrichtung (22) zum Steuern eines durch die Bypassleitung (20) strömenden Anteils der Prozessabluft vorgesehen sind. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that a bypass line (20) for bypassing the heating device (18) and a bypass valve device (22) for controlling a through the bypass line (20) flowing portion of the process exhaust air are provided.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Oxidationskatalysators (12) eine erste Temperaturmesseinrichtung zum Erfassen einer 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that upstream of the oxidation catalyst (12) comprises a first temperature measuring device for detecting a
Temperatur der Prozessabluft vorgesehen ist und die Steuervorrichtung (40) vorzugsweise ausgestaltet ist, die Bypassventileinrichtung (22) in Abhängigkeit von der durch die erste Temperaturmesseinrichtung erfassten Temperatur der Prozessabluft zu steuern.  Temperature of the process exhaust air is provided and the control device (40) is preferably configured to control the bypass valve device (22) in dependence on the detected by the first temperature measuring device temperature of the process exhaust air.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (18) einen Wärmetauscher aufweist, dem eine Reaktionswärme des Oxidationskatalysators (12) zugeführt wird. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Oxidationskatalysators (12) ein Wärmetauscher (24) zum Erwärmen der in die Prozessabluft zuzugebenden inerten Medien durch die Prozessabluft vorgesehen ist. 8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the heating device (18) has a heat exchanger to which a heat of reaction of the oxidation catalyst (12) is supplied. Device according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the oxidation catalyst (12) is provided a heat exchanger (24) for heating the inert air to be added into the process exhaust air through the process exhaust air.
Verfahren zur Nachbehandlung von brennbare Inhaltsstoffe enthaltender Prozessabluft, aufweisend die Verfahrensschritte: Process for the aftertreatment of process exhaust air containing combustible ingredients, comprising the process steps:
Erfassen eines Gehalts von brennbaren Inhaltsstoffen und/oder eines Sauerstoffgehalts in der Prozessabluft;  Detecting a content of combustible ingredients and / or an oxygen content in the process exhaust air;
Zugeben von inerten Medien in die Prozessabluft derart, dass der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft einen vorgegebenen ersten Grenzwert nicht überschreitet und/oder der Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft einen vorgegebenen zweiten Grenzwert nicht überschreitet; und  Adding inert media to the process exhaust such that the content of combustible ingredients in the process exhaust does not exceed a predetermined first limit and / or the oxygen content in the process exhaust does not exceed a predetermined second threshold; and
Umsetzen der brennbaren Inhaltsstoffe in der Prozessabluft in einem Oxidations- katalysator (12).  Reacting the combustible ingredients in the process exhaust air in an oxidation catalyst (12).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt von brennbaren Inhaltsstoffen in der Prozessabluft vor und/oder nach dem Zugeben von inertem Medium in die Prozessabluft erfasst wird und/oder der Sauerstoffgehalt in der Prozessabluft nach dem Zugeben von inertem Medium in die Prozessabluft erfasst wird. A method according to claim 10, characterized in that the content of combustible ingredients in the process exhaust air before and / or after adding inert medium is detected in the process exhaust air and / or detects the oxygen content in the process exhaust air after adding inert medium in the process exhaust air becomes.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur der Prozessabluft stromab des Oxidationskatalysators erfasst wird und das Zugeben von inerten Medien in die Prozessabluft vorzugsweise in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Prozessabluft erfolgt. A method according to claim 10 or 11, characterized in that a temperature of the process exhaust downstream of the oxidation catalyst is detected and the addition of inert media in the process exhaust air is preferably carried out in dependence on the detected temperature of the process exhaust air.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessabluft stromauf des Oxidationskatalysators (12) erwärmt wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessabluft mit Hilfe einer Reaktionswärme des Oxidationskatalysators (12) erwärmt wird. Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the process exhaust air upstream of the oxidation catalyst (12) is heated. A method according to claim 13, characterized in that the process exhaust air is heated by means of a heat of reaction of the oxidation catalyst (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeenergie der Prozessabluft stromab des Oxidationskatalysators (12) zum Erwärmen der in die Prozessabluft zuzugebenden inerten Medien genutzt wird. Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that a heat energy of the process exhaust air downstream of the oxidation catalyst (12) is used for heating the inert media to be added into the process exhaust air.
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