WO2019029835A1 - Device and method for cooling the climate - Google Patents
Device and method for cooling the climate Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019029835A1 WO2019029835A1 PCT/EP2018/000253 EP2018000253W WO2019029835A1 WO 2019029835 A1 WO2019029835 A1 WO 2019029835A1 EP 2018000253 W EP2018000253 W EP 2018000253W WO 2019029835 A1 WO2019029835 A1 WO 2019029835A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- iron
- carrier gas
- precursors
- guide tube
- aerosol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
Definitions
- Ferrous gas vortices can be generated by the methods and apparatus.
- the gas vortex serves as a carrier for the substances to be emitted and can transport them to great heights, for example at heights of up to 1000 m above the earth's surface or, moreover, into the troposphere.
- aerosols and / or gases to reduce greenhouse gases and reinforce the cloud albedo into the troposphere in such a way that they occupy as high a position as possible above the land or water surface to reach.
- Particularly effective aerosols are halogen-containing iron salts. Similar to the natural iron-containing mineral dusts, these also have a low halogen content.
- the halogen content comes from the sea salt aerosol, in that acidic atomic spheres release hydrogen chloride gas, with which the iron oxides in the aerosol particles superficially convert to iron (III) chlorides and bromides. Solar radiation releases atomic chlorine and bromine from it.
- Chlorine stimulates methane oxidation and bromine decomposes tropospheric ozone.
- the iron salt aerosols stimulate the formation of especially white clouds and extend their lifespan.
- the iron salt stimulates phytoplankton reproduction. This will transform CO 2 - carbon into organic and carbonate carbon and its incorporation stimulated in ocean crust and sediment.
- the phytoplankton proliferation itself also has a cooling effect on the ocean, as the phytoplankton also enhances the albedo of the ocean surface. All these effects of the iron-containing mineral dusts in the ice age were also based on the loess dust, whose maximum drift therefore triggered a cold climate phase.
- the effective in cooperation with the iron halogens over the oceans in windy regions are available in sufficient quantities, because there, especially the hydrogen chloride from the sea salt aerosol is released by natural atmospheres, such as organic acids, nitric acid and Sulfuric acid, but also anthropogenic flue gases that release these acids to a sufficient extent, act on the sea salt aerosol.
- natural atmospheres such as organic acids, nitric acid and Sulfuric acid, but also anthropogenic flue gases that release these acids to a sufficient extent, act on the sea salt aerosol.
- the advantage of an additional hydrogen halide emission into the atmosphere is to be seen in a substantial increase in the effectiveness, because the cooling effective iron salt aerosol can form directly and thus can act without delay.
- sustainable sources of emissions of iron and halogens as aerosols are aircraft such.
- the claimed device has been developed to harness the many heat sources operating on the earth and / or sea surface and from there the sustained emission of the iron aerosols or their iron and halogen containing precursors with warm gases as the carrier gas high altitude, for example, at altitudes of 1000 m or more above the ground or water surface to raise.
- the present invention relates to a device for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, which at least the following elements A) to C), A) to B) and D) or A) to D):
- Seen carrier gas stream before and / or opens into the guide tube and / or flows into the carrier gas stream after its exit from the guide tube, and / or
- Iron compound seen in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or opens into the guide tube.
- carrier gas is understood to mean a warm gas stream without climate-cooling ingredients or their precursors.
- iron aerosols are produced. These may be climate-effective iron aerosols containing iron halides, preferably iron (III) halides. However, they may also be precursors (precursors) of iron halides, which are only converted into climate-effective iron aerosols after their release into the atmosphere. Examples of such precursors are iron compounds which are not iron halides and which are in the form of aerosols, gases or vapors may be present. Further examples of such precursors are halogens or halogen compounds which may also be in the form of aerosols, gases or vapors. Combinations of different precursors or combinations of climate-effective iron aerosols and precursors can also be produced in the device according to the invention.
- Some iron aerosols are good for releasing atomic chlorine and bromine in the atmosphere. These are generally oxides and hydroxides of di- and / or trivalent iron and also chlorides and bromides of di- and / or trivalent iron, including their hydrates and hydroxyl compounds.
- iron (II) and iron (III) compounds are formed from precursors by thermal reactions, hydrolysis, oxidation or other chemical transformation. These are mainly iron compounds, for example organic iron complex compounds with iron in various oxidation states, such as ferrocene, iron (III) catecholate, or iron salicylate, or zerovalent iron compounds, such as iron pentacarbonyl, or inorganic or organic iron salts , such as iron (III) chloride, iron (II) chloride, iron (III) bromide, iron (II) bromide, iron (III) formate, or iron (II) formate.
- the precursor substances may also be halogen compounds from which these iron (II) and iron (III) compounds can be formed by means of a chemical reaction.
- the device according to the invention comprises a guide tube A), in which the carrier gas stream discharged from the generator device B) is discharged in order to impart a direction and an angular momentum to the outflowing carrier gas.
- the rotationally symmetrical guide tube A) has a circular cross-section. Its tube axis is arranged in such a way that the carrier gas flow emerging from the tube around the tube axis is conducted into the atmosphere.
- the rotation of the carrier gas around the tube axis can be triggered by the arrangement of stabilizing devices F), for example by baffles in the guide tube A).
- the emerging from the upper end of the tube carrier gas stream thereby forms a carrier gas vortex. Because this carrier gas vortex has self-stabilizing properties, it can rise much higher in the atmosphere than non-rotating carrier gas streams of the same mass, density, heat content, and temperature.
- the device according to the invention contains one or more generator device (s) B) for the carrier gas flow.
- This may be, for example, at least one internal combustion engine with a propeller and / or a turbine engine. This serves to generate and drive a large amount of carrier gas.
- Suitable internal combustion engines for this purpose are preferably aircraft engines of all sizes, for example, those used in sluggish modern jetturbines of passenger and cargo aircraft.
- propeller thrusters are also suitable, but not just those used in the big transport machines in the military sector, but also small propeller engines used in small aircraft or drones.
- the carrier gas drive and the carrier gas volume can be generated, but by the combustion engine gas heating and a favorable buoyancy of the carrier gas are triggered.
- the required gas flow can also be provided by means of electric motor driven fans as a generator device B).
- the generator device B) may be arranged more or less vertically in the guide tube A) in order to press the carrier gas flow upwards.
- the generator device B) in the guide tube A) open, in particular in the lower end of the guide tube A).
- the carrier gas stream discharged from the generator device B) is used for the uplift of the climate-effective iron aerosols or their precursors and optionally other ingredients.
- a heating device E is preferably provided for the carrier gas stream.
- the heating of the carrier gas stream can take place in the generator device B).
- heat sources which are arranged outside the generator device B).
- the heating of the carrier gas stream can be achieved for example by the combustion of energy sources, such as oil, gas or coal, or by solar heat.
- energy sources such as oil, gas or coal
- solar heat for example, air can be heated in so-called updraft power plants.
- the carrier gas may be heated before, after and / or in the generator device B).
- the device according to the invention preferably contains stabilizing devices F) for the carrier gas flow which are inside the guide tube A). are mounted and the excite the carrier gas stream before it exits into the atmosphere to a rotation about the longitudinal axis of the guide tube A).
- This may preferably be in the guide tube A) mounted baffles.
- baffles for Stromal can be used in a second variant of the device according to the invention also the generated carrier gas flow itself by the flowing from the generator device B) carrier gas is not blown off parallel to the Leitrohrachse, but is blown tangentially into the guide tube A). This is preferably done at an angle which is between 10 ° and 45 ° to the tube axis.
- two or more engines are arranged in the tube for generating the carrier beam for carrying out this stabilization method of the carrier gas jet, preferably in a symmetrical arrangement about the tube axis and in a respective preferably rectified angle to the tube axis between 10 ° and 35 °.
- the guide tube A is set up perpendicular to the surface.
- This is preferred when large heights from which the emitted iron aerosol and / or its precursors are to propagate are to be achieved, for example heights of more than 1000 m above the surface. In some cases, however, it has been found that expulsion at an angle of less than 90 ° to the surface is expedient for a favorable propagation of the carrier gas vortices containing iron aerosols and / or precursors thereof.
- the entire emission device, at least the guide tube A) and optionally the generator device B), the heating device E), the injection device C) and / or the reactor D) to be arranged pivotably. Due to the pivotable arrangement, the angle between the swirl axis of the gas vortex emerging from the guide tube A) and the surface can be adjusted as desired. Arranged on an additional rotatable base, the direction in which the gas vortex is to be emitted at a certain angle can also be predetermined. Thus, this can even happen during the emission operation of the iron aerosols and / or their precursors, eg when changing the wind direction.
- the injection device C) is used to inject iron aerosol and / or precursors thereof, for example of precursors of iron (III) aerosol, in the carrier gas flow and flows in the direction of flow of the carrier gas stream before and / or in the guide tube A) or in the carrier gas stream its exit from the guide tube A).
- per device multiple injection devices C) may be provided. These can introduce different substances into the carrier gas stream, for example iron aerosol or its precursors, for example gaseous or vaporous halogens or halogen compounds.
- the injection device is typically one or more ports or one or more nozzles attached to the end of a conduit which open into the carrier gas stream.
- the reactor D) serves to produce iron aerosol and / or its precursors by combustion, evaporation or by pyrolysis of iron compounds.
- the reactor D) opens in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or in the guide tube A) or in the carrier gas stream after its exit from the guide tube A).
- Per device multiple reactors D) may be provided.
- the reactor D) is integrated into the generator device B).
- an internal combustion engine or an engine in which iron aerosol and / or its precursors are produced by combustion, evaporation or pyrolysis may be considered as the combined generator apparatus B) and reactor D).
- One or more generating devices B for example engines, and one or more guide tubes A) by means of which the carrier aerosols and / or its precursors containing carrier gas vortex is produced, can or can be mounted on a device sufficiently high above the ground or over the surface of the water is arranged to allow the air drawn in by the generator device (s) B), for example from the engine (s) or fan (s), to flow in sufficient quantity and without substantial pressure loss to the guide tube A).
- the emission system according to the invention is designed in a suitable design and preferably harbors sufficient space.
- the carrier gas stream can be additional hot gas streams, for example, from incinerators, power plants or other energy sources, such as marine engines integrate.
- Any additional heat source for the carrier gas helps to increase the gas vortex to higher altitudes transport.
- Heat sources include power plants that burn fossil fuels, waste power plants, nuclear power plants, wind turbines and any facilities in which solid, liquid or gaseous energy sources are burned. It is only necessary to ensure that in the air flow in the case sufficient amounts of oxygen occur in order to generate sufficient energy in the generating devices B) for generating the gas turbine containing iron aerosols.
- the iron aerosol preferably the iron (III) aerosol and / or precursor of iron aerosols (precursors) can be added to the carrier gas in each stage of the emission device according to the invention.
- halogen or hydrogen halide-containing gases or vapors are injected directly into the gas vortex.
- vapors, aerosols and / or gases containing one or more substances from the group iron chloride, iron bromide, iron pentacarbonyl, chlorine, bromine, bromine chloride, hydrogen chloride, hydrogen bromide are produced in the reactor D). It does not necessarily have to be a combustion or a pyrolysis of a precursor of these substances, but the precursor can also be converted simply by heating in gas, smoke or steam.
- this device contains one or more atomization devices G) for generating aerosols.
- These fogging device (s) G) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples are the inlet or outlet of the cylindrical guide tube A), the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or the exit end of the reactor (s) D).
- nebulization devices are devices in which nebulization takes place by mechanical methods. These include, for example, airless technology, ultrasonic nebulizers or rotating wheels. In the airless technique, a liquid is atomized only by high pressure at the exit from a nozzle, without the need for the addition of a carrier gas.
- the mist droplets are generated from a liquid film that moves across a piezoceramic element that vibrates at ultrasonic frequency.
- the mist droplets are acted upon in the axial direction with an air flow containing a liquid jet or liquid droplets that are smashed when hitting the spokes or bristle elements in the smallest mist droplets, which are discharged with the air flow.
- the aforementioned liquid and multi-fuel burners generally also contain facilities for the formation of fuel mists to optimize the combustion process.
- the precursor mist generated in the nebulizer (s) G) can be directed with a carrier air flow to the intended locations of the device according to the invention.
- this device contains one or more electrolysis devices H) for generating Chlorine and / or hydrogen chloride from saline solution or molten salt.
- the electrolysis device (s) H) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples of this are connections of the electrolysis device (s) H) via gas outlets with the inlet or outlet of the cylindrical guide tube A), with the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or with the inlet or outlet end of the reactor ( D).
- this contains one or more reactors I) for the production of gaseous iron (III) chloride from granulated or lumped iron and chlorine.
- reactors I) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples of this are compounds of the reactor (s) I) via gas discharges to the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or to the inlet or outlet end of the reactor (s) D).
- a device for air conditioning cooling by emission of iron and / or halogen-containing aerosols and / or gases by means of an approximately vertically rising stabilized carrier gas stream of hot air which is characterized in that the heating of the carrier gas flow is triggered within a vertical cylindrical guide tube with circular Cross section through
- f) is carried out by arranged in the interior of the guide tube baffles, which excite the pressed in the vertical direction carrier gas stream for rotation about the tube axis and / or
- the carrier gas flow sources mentioned by the devices according to d) and e) are arranged outside the tube axis within the guide tube and align the carrier gas flow in a thrust that is directed at a deviation of less than 45 ° from the vertical.
- the device according to the invention has the advantage that, due to its small footprint, it can be installed both as a stationary installation on land, in shallow off-shore area, on floating platforms on the ocean, or on any ship.
- iron may be added as the iron compound dissolved in fuel, for example, as fuel-dissolved ferrocene, iron pentacarbonyl, iron oleate or iron acetylacetonate.
- fuel-dissolved ferrocene iron pentacarbonyl
- iron oleate iron acetylacetonate
- a polar organic solvent its mixture can be used with water or pure water.
- Iron nitrate and iron chloride, in particular iron (III) nitrate and iron (III) chloride can be added to the fuel, for example the diesel oil or kerosene, as a solution in alcohol, acetone, glycol or other polar solvents as well as water as an emulsion.
- the fuel in the solution or the solution in the fuel can be emulsified.
- a preferred process variant relates to the generation of iron aerosol emissions, wherein an iron compound or iron pentacarbonyl vapor or liquid dissolved in water and / or an organic solvent is burned, condensed to an aerosol, and that the combustion product then released into the atmosphere.
- the iron aerosol or its precursor is produced by combustion of a combustible gas and / or a combustible liquid, for example with an oil or gas burner.
- the solutions of the following iron compounds are suitable: ferrocene solution in hydrocarbon-containing liquid oils, Eisenpentacarbonyldampf containing combustible gases, Eisenpentacarbonyl principles in hydrocarbonaceous liquid oils, iron (III) nitrate solution in polar organic solvents, iron (II) nitrate solution in water and / or in polar organic solution -means, iron (II) chloride solution in water and / or in polar organic solvents, iron (III) chloride solution in polar organic solvents, emulsions of iron (III) nitrate solution and / or iron (III) chloride solution in water and / or polar organic solvents in oil.
- the flue gas enriched with iron aerosol or its precursor (s) through such combustion processes can then be introduced, for example, into the carrier gas between the guide tube A) and the generator device B) or into the guide tube A) or into the carrier gas stream emerging from the guide tube A).
- iron aerosols by the combustion of ferric chloride solution by the existing halogen an increased corrosion attack on the metallic burner components would happen, such loaded with halogen thermally and corrosively stressed parts of the combustion devices are preferably made of ceramic materials.
- gaseous halogens for example chlorine and / or bromine as such or as an interhalogen compound (s) or as hydrogen halide compounds or else as vaporous halogenated Silicon compounds, such as.
- elemental halogens can be prepared directly by electrolysis from molten salts, salt water or seawater.
- halogens or hydrogen halide compounds mentioned under 5 can also be produced by combustion of carbon-halogen compounds, such as, for example, dichloromethane, chloroform or bromoform, in a separate gas or oil burner. Where would be done by the attack of halogen with an increased corrosion attack on the metallic burner components, so loaded with halogen thermally and corrosively stressed parts of the reactors D) are preferably made of ceramic materials.
- carbon-halogen compounds such as, for example, dichloromethane, chloroform or bromoform
- a separate gas or oil burner where would be done by the attack of halogen with an increased corrosion attack on the metallic burner components, so loaded with halogen thermally and corrosively stressed parts of the reactors D) are preferably made of ceramic materials.
- silicon compounds to the fuel of a generator device B) or a reactor D), for example a carrier gas engine, or the fuel of liquid fuel combustion, e.g. Silicone oil to hydrocarbon fuels and silicic acid esters or halosi
- iron aerosols or their precursors can be carried out particularly efficiently for economy and effectiveness by combustion, evaporation or pyrolysis of solutions or dispersions of iron compounds.
- iron compounds from the group of iron chlorides and iron nitrates are used, which are particularly preferably thermally treated in the presence of compounds containing chlorine and / or bromine.
- the invention therefore also relates to a process for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, comprising the following measures:
- Solutions of iron compounds are particularly preferably used according to the invention, very particularly preferably solutions of iron (III) compounds in an organic polar solvent.
- combustion of an iron compound is understood as meaning a reaction of the iron compound in the presence of oxygen and / or of halogens at elevated temperature.
- the temperature should be selected so that the desired reaction takes place at a rate sufficient to produce iron aerosol or its precursor in the flue gases.
- Typical combustion temperatures are in the range of 500 to 2000 ° C.
- Pyrolysis of an iron compound in the context of this description means a decomposition of the iron compound in the absence of oxygen and / or of halogens at elevated temperature.
- the temperature is to be chosen so that the desired decomposition proceeds at a rate that is sufficient in the flue gases Iron aerosol and or its precursor arises.
- Typical pyrolysis temperatures are in the range of 1000 to 2500 ° C.
- vaporization of an iron compound is understood to mean conversion of an iron compound at elevated temperature into the gas phase, without any combustion or pyrolysis of this iron compound taking place.
- the evaporation temperature should be selected accordingly.
- a preferred variant of the method according to the invention contains as a selected measure a) the burning of emulsions from the group of emulsified solution in oil and emulsified oil in solution, wherein the solutions are solutions of iron chlorides, iron bromides and / or iron nitrates in polar organic solvents and / or water and mixtures thereof, and wherein the oil is hydrocarbon oils which may optionally contain an iron compound from the group of ferrocene, iron pentacarbonyl or iron soaps dissolved in the oil.
- a further preferred variant of the method according to the invention contains as a selected measure a) the burning of combustible gases with a content of vaporous iron pentacarbonyl.
- a further preferred variant of the method according to the invention comprises, after carrying out the measure a) as an additional measure a * ) mixing the iron-containing gas, vapor and / or aerosol phase (s) with a carrier gas phase and as a selected measure b) emission of the iron aerosols formed and / or their precursors together with the carrier gas into the atmosphere.
- the iron can be present in different oxidation states.
- iron-0 compounds as in the case of iron pentacarbonyl
- iron (II) compounds as in the case of iron (II) halides or of iron (II) nitrate or of ferrocene
- iron - (III) compounds as in the case of iron (III) halides or E isene (111) n-nitrate.
- iron (III) chloride aerosol emissions into the atmosphere which is characterized in that iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate is vaporized and / or thermally decomposed and subsequently to an aerosol from iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate is condensed, wherein the iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate evaporation and / or thermal decomposition by the combustion of an iron (III) chloride in an organic polar iron (III) chloride solvent and optionally by the combustion of a hydrocarbon or a hydrocarbon mixture and / or a silicone oil in excess of oxygen.
- the invention preferably relates to a method for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere using the device described above, the method having the following measures
- Seen flow direction of the carrier gas stream before and / or opens into a guide tube and / or flows into the carrier gas stream after its exit from the guide tube, and / or iii) producing iron aerosol and / or precursors thereof by burning, vaporizing or pyrolysis of an iron compound in a reactor which, viewed in the direction of flow of the carrier gas stream, opens in front of and / or into the guide tube,
- the invention relates to a preferred process for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, wherein an iron compound dissolved or dispersed in a liquid or a liquid or vaporous iron compound is burned in the presence of an oxygen-containing gas, and then the combustion product in the Atmosphere is released.
- natural gas, propane gas, butane gas or other combustible gas are preferably commercially available gas burner, such as cross-flow burner or blower gas burner Küppers Solutions GmbH, Gelsenmün.
- gas burner such as cross-flow burner or blower gas burner Küppers Solutions GmbH, Gelsenmün.
- ferrocene, iron oleate or iron naphthenate by flame pyrolysis in the presence of liquid hydrocarbon such as gasoline or oil commercially available oil burners can be used, such as fan oil burner from Trotec or Heinsberg.
- iron salts preferably of iron (III) salts, containing solutions such as iron trinitrate or iron trichloride in polar combustible solvents, for example in alcohol, which may be present as an emulsion in liquid hydrocarbons.
- iron salts preferably of iron (III) salts
- solutions such as iron trinitrate or iron trichloride in polar combustible solvents, for example in alcohol, which may be present as an emulsion in liquid hydrocarbons.
- sparingly soluble iron salts in aqueous solutions or as a water-in-oil dispersion in organic solutions.
- These may, for example, be water-soluble iron (II) salts, for example iron (II) nitrate, iron (II) chloride or iron (II) acetate, which may be dissolved in water or dispersed in hydrocarbons as water. in-oil emulsion.
- the flammable solutions of the iron salts can be reacted directly in such oil burners flame pyrolytic to iron oxide or iron (III) chloride aerosols.
- the advantage of this method of co-combustion of iron nitrate and / or iron chloride solutions in polar substances, such as water, alcohol, glycol, acetone, dichloromethane, chloroform or mixtures thereof alone or with oils or combustible gases is the high loading of the flame reaction with iron salts. This makes it possible to realize the combustion of up to more than 50 percent solutions of iron nitrate and / or iron chloride.
- multi-fuel burners in which various liquid phases and / or gas phases can be reacted in a flame
- fluid phases from the groups combustible gas phases, combustible liquid phases, incombustible liquid phases, gaseous oxidants and liquid oxidants to react simultaneously in a flame to directly produce iron (III) aerosols and / or their precursors, for example iron oxide aerosols, gaseous and vapor halogens and hydrogen halides.
- the multi-fuel burners from kuppers Solutions GmbH, Gelsenmün are suitable for this purpose.
- the individual phases are atomized together by the burner and reacted with each other in the flame reaction.
- the iron aerosols and / or their precursors containing exhaust gases from the flame reaction can be introduced directly into the upflowing carrier gas stream.
- the active ingredients according to the invention and regardless of the weather conditions can be shipped to great heights, for example, be transported over one kilometer high above ground in the troposphere, so that they can spread there over wide regions. Based on the emission site, the active ingredients can easily spread over intercontinental distances.
- Particle diameters of the climate-active iron aerosols formed in a flame reaction and / or their precursors are generally below 1 ⁇ m.
- mixed oxides of iron oxides, silicon dioxide and manganese oxides can also be used in flame pyrolysis, by adding silicone oils or other organosilicon or silicon-inorganic precursors, in addition to the said iron-based precursors, For example, silicon tetrachloride, or manganese organic oils may be added to the oils or combustible gases prior to combustion.
- silicone oils or other organosilicon or silicon-inorganic precursors for example, silicon tetrachloride, or manganese organic oils may be added to the oils or combustible gases prior to combustion.
- iron pentacarbonyl vapor, and / or iron oxide aerosol or Eisenoxidhydrataerosol and hydrogen chloride gas possibly also hydrogen bromide vapor
- ISA climate-effective iron (III) halide aerosols
- silicon tetrachloride vapor and / or silicon tetrabromide vapor both of which already decompose by hydrolysis in the gas phase of the gas vortex into silica aerosol and hydrogen halide gas and then react with the iron content of the iron-containing vapors or aerosols added to form ISA.
- the released silica aerosol also acts as a nutrient for the phytoplankton and, like iron, promotes phytoplankton growth.
- the preferred physical and chemical-physical methods for producing iron aerosols and / or their precursors, preferably of ISA, contained in the carrier gas vortex and emitted therewith into the troposphere, include the evaporation of ISA and / or ISA precursors.
- iron (III) chloride By evaporation between 150 and 500 ° C, preferably between 200 and 300 ° C, iron (III) chloride can be converted in sufficient amount in the vapor state from which it passes through rapid cooling and hydrolysis in ISA.
- the particle diameter of the ISA formed in this case are below 1 ⁇ when the cooling is rapid.
- the iron (III) chloride evaporation process may be carried out by passing a dry inert gas, such as e.g. For example, nitrogen or carbon dioxide, by a priming vessel with suitably tempered anhydrous iron (III) chloride happen.
- a dry inert gas such as e.g. For example, nitrogen or carbon dioxide
- anhydrous or hydrous iron (III) chloride in a polar solvent, for example, anhydrous or hydrous ethanol, methanol, propanol, isopropanol, acetone, glycol, ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, which acts as an adjuvant, dissolved.
- a polar solvent for example, anhydrous or hydrous ethanol, methanol, propanol, isopropanol, acetone, glycol, ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, which acts as an adjuvant, dissolved.
- a polar solvent for example, anhydrous or hydrous ethanol, methanol, propanol, isopropanol, acetone, glycol, ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, butyl a
- an iron compound for example, an iron (III) chloride or an iron (III) nitrate solution
- a solvent together with hydrocarbon oils, such as diesel oil or by directly burning the solution of an iron compound
- the combustion energy of the Emulsion can be increased so far that even up to 40 percent solutions of iron compounds, such as iron chloride or iron nitrate, with evaporation or under iron (III) chloride aerosol formation or under iron (III) oxide aerosol formation can be burned.
- the precursor solution or dispersion may be added with silicon compounds as described above.
- silicon tetrachloride or silicone oils silicic acid esters can also be used as the silicon component.
- the iron salt solution In order to increase the water content of the iron salt solutions, the preferably up to 40%, or even higher, to induce sufficient pyrolysis of the iron salt solution, it may be necessary to add larger amounts, for example up to 80% by weight, of hydrocarbons to the solution as an energy source.
- the hydrocarbons may be included as an emulsion in the iron salt solution; conversely, the iron salt solution may be included as an emulsion in the hydrocarbon or in the hydrocarbon mixture.
- Anhydrous and high-percent organic iron nitrate solutions may have a significant potential for oxidation, and there may be a risk of explosive decomposition. It is therefore safer if these solutions have a low water content, which corresponds, for example, to the water of crystallization of iron (III) nitrate hexahydrate or iron (III) nitrate nonahydrate.
- These hydrous salts are also soluble in polar organic solvents, such as anhydrous iron (III) nitrate.
- these emulsifiers and / or higher alcohols can be added.
- conventional surfactants are suitable or higher alcohols, such as octanol.
- These are preferably emulsions of oil in polar solvent or emulsions of polar solvent in oil, the ISA and / or ISA precursors such.
- nitrates carbonyls or organic compounds of iron or halogen compounds or halogen Preferably, halogen-containing ISA precursors and ISA contain not more than 1% of bromine in addition to chlorine.
- iron salt aerosol formation By passing inert gases, for example CO 2 or nitrogen, through 200 to 300 ° C. hot iron (III) chloride and addition of the hot iron (III) chloride vapor into the inert gas stream, iron salt aerosol formation likewise occurs therein.
- inert gases for example CO 2 or nitrogen
- the mechanical atomization of iron chloride solutions and / or iron bromide solutions can also be used to produce the iron aerosols.
- the customary known methods for atomizing the iron solutions for example by rotating brushes, ultrasonic membranes, by spraying with auxiliary air or by the so-called airless method, and introducing the mist into an inert gas stream, are suitable for the enrichment of iron (III) aerosols in the inert gas vortex.
- the present invention also proposes the possibility of the cloud of emissions nitrate or to add nitrate precursors from the gas phase. This can be done by the action of electrical high voltage on the carrier gas prior to its loading with the climate-effective iron (III) aerosol or its precursor (s), preferably from ISA.
- a corona discharge is used in a magnetic field, as proposed by S.
- FIG. 1 gives a flow chart of the method and the apparatus used for this purpose.
- the description of the example focuses on the essentials. The mention of conveying and regulating devices for the promotion and quantity regulation of fuels, fuels, educts, coolants is omitted.
- the device contains a carrier gas engine (1) for producing the preferably warmed carrier gas stream.
- a carrier gas engine (1) for producing the preferably warmed carrier gas stream.
- it is an aircraft engine with 100 kW diesel engine driven propeller drive with about 12 l / h diesel or kerosene required.
- the carrier gas engine (1) is arranged such that the carrier gas stream formed flows upwards out of the carrier gas engine (1) and the necessary supply air (7) is drawn in from below.
- the carrier gas flowing out of the carrier gas gate (1) is pressed through the cylindrical guide tube (3). Due to the helical in the guide tube (3) arranged Leitblechsegmente the carrier gas flow is impressed around the tube axis, which also after its outflow from the guide tube (3) in the free atmosphere to a height above ground of at least 500 m as a freely rotating spine (4) and thereby promotes the iron (III) aerosol precursors in the spine (4) up to this level, from where they spread as a largely horizontally arranged cloud of emissions. Because the carrier gas vortex (4) is made of warm gas of lesser density than the surrounding air, this promotes the ascent of the spine (4).
- the buoyancy-promoting heat content of the spinal column (4) is obtained by the combustion processes in the multi-fuel burner (2) and in the carrier gas engine (1).
- the cylindrical guide tube (3) has a diameter which corresponds approximately to the circle diameter of about 180 cm, the rotating propeller of the Carrier gas engine (1) describes and has a height of 12 m.
- the carrier gas stream is essentially loaded with the elements iron and chlorine and possibly bromine as an iron aerosol precursor by tangential introduction (16) of iron- and halogen-containing iron aerosol precursors into the carrier gas stream into the ceramic tube attachment (9).
- Iron- and halogen-containing iron aerosols or their precursors can be obtained, for example, by combustion of iron (III) chloride. Less preferred, but also possible, is the mentioned possibility of feeding vaporous iron pentacarbonyl as an iron aerosol precursor into the carrier gas stream at other locations.
- the carrier gas propagates largely horizontally with the natural air movement as loaded with iron aerosols emission cloud (12). Since the conversion of the iron aerosol precursors to iron aerosol proceeds very quickly by oxidation, hydrolysis and chloride salt formation, the conversion of the iron aerosol precursors to iron aerosol within the cloud of emissions (12) is largely completed within one day.
- the essential production of Eisenaerosol precursors happens by means of the multi-fuel burner (2).
- the multi-fuel burner (2) is continuously supplied with preferably liquid, possibly also gaseous fuel from one of the storage container (5) or (6).
- the multi-fuel burner (2) is designed to have the calorific equivalent of about 10 kg / h of pure alcohol in the form of a solution containing up to 30% by weight of iron as a salt, with solvent predominantly containing alcohol and an iron salt dissolved therein, for example from the group iron (III) chloride, iron (III) nitrate, iron (III) acetylacetonate, iron (III) oxalate, iron pentacarbonyl, iron (III) ascorbate, iron (III) citronate and / or iron (III) catecholate , can burn.
- iron (III) chloride, iron (III) nitrate, iron (III) acetylacetonate, iron (III) oxalate, iron pentacarbonyl, iron (III) ascorbate, iron (III) citronate and / or iron (III) catecholate can burn.
- the multi-fuel burner (2) is designed to burn the calorific equivalent of about 10 kg of pure hydrocarbon in the form of a hydrocarbon solution containing up to 20% by weight of iron pentacarbonyl; both as a gas phase, for example as methane, and in the liquid phase, for example fuel oil.
- the multi-fuel burner (2) is designed so that in addition to the combustion of liquid or gaseous fuels, it also diluted to concentrated aqueous iron salt solutions, or their emulsions in oil or oil emulsions in these iron salt solutions, for example those of the iron salts iron (III) chloride, iron (II ) chloride, iron (III) nitrate, iron (II) nitrate, iron (III) acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, iron (III) oxalate, iron (II) oxalate, iron pentacarbonyl, iron (III) ascorbate, iron (III ) citronate, iron (II) catecholate or iron (III) catecholate in the flame phase of the liquid and / or gaseous fuel.
- concentrated aqueous iron salt solutions for example those of the iron salts iron (III) chloride, iron (II ) chloride, iron (III) nitrate, iron
- the multi-fuel burner (2) is designed so that in addition to the combustion of liquid or gaseous fuels, it also dilute to concentrated organic C to C3 halogen compounds of chlorine and / or bromine, which are present as alcoholic solutions and / or as solutions in hydrocarbons and / or present as mixtures with methane gas and / or LPG, can burn.
- the combustion air passes into the multi-fuel burner (2) by means of supply line (13).
- the fuels and iron aerosol precursor solutions and / or gas mixtures pass from the storage containers (6) via the supply line (17) into the burner (2).
- the liquid hydrocarbons as fuel, preferably kerosene or diesel, pass from the storage containers (5) via the feed line (10) into the burner (2).
- the aerosol-shaped combustion products are discharged from the burner (2) from the burner (2) together with the hot uncooled exhaust gas from the combustion by means of ceramic tube (11) and pass through the ceramic supply pipe (16) into the ceramic tube attachment (9), where they enter the be initiated rotating carrier gas stream.
- hydrogen chloride gas, chlorine gas or hydrochloric acid may be generated from the bearing (14), the latter being preferably atomized via the supply line by means of a ceramic nozzle (15) and passing the ceramic feed line (16) into the ceramic tube attachment (9) from where it is introduced into the rotating carrier gas flow.
- Chlorine gas can be produced on site relatively simply by electrolysis of salt water.
- hydrogen chloride gas can be produced relatively easily by reacting concentrated sulfuric acid with rock salt to sodium sulfate and hydrogen chloride gas or by heating silica sand with rock salt to sodium silicate and hydrogen chloride gas.
- Carrier gas stream generating device carrier gas turbine
- Multi-fuel Burner This is for the formation of iron aerosol precursor of alcoholic ferric chloride solution or alcoholic ferric nitrate solution or methane gas containing iron pentacarbonyl or hydrocarbon oil containing ferrocene or alcohol containing iron pentacarbonyl , Instead of solutions containing iron compounds can thus be burned undiluted iron pentacarbonyl. Instead of alcoholic solutions, water-containing alcoholic solutions of said iron salts or even their purely aqueous solutions in the multi-fuel burner flame can be burned if the flame is sufficiently maintained by co-combustion of fuels such as alcohol, gas, LPG, gasoline or oil.
- the Multi-fuel burner has a consumption of about 10 l / h of diesel oil or alcohol and can generate at least one equivalent of 1 kg / h of iron as an iron aerosol precursor
- Cylindrical guide tube This has helically incorporated baffle segments, which impart to the carrier gas rotation and turbulence around the tube axis in the flow through the guide tube from bottom to top
- Carrier gas spine After flowing out of the draft tube (3), the warm carrier gas retains the impressed rotation about an approximately vertical axis and forms up to an altitude depending on its temperature at full power of the carrier gas engine (1) and at full calorific power of the Brenners (2) is a rotation-stabilized gas spine up to more than 500 m above ground.
- the rotating vortex acts as a reaction space for the iron aerosol synthesis from the educts (iron aerosol precursors) added in the ceramic cap (9)
- Fuel storage tanks These are used to store the fuel of the carrier gas engine (1), which is also used as fuel for the burner (2).
- the fuel is preferably hydrocarbonaceous oils such as kerosene, diesel oil or fuel oil. These may contain oil-soluble iron aerosol precursors as additives such as. B. ferrocene or iron pentacarbonyl
- Fuel storage tanks These are used for storage of fuel and iron (III) aerosol precursors. These are usually aqueous and / or alcoholic solutions of iron (III) aerosol precursors from the group iron nitrate and iron chloride or to alcoholic solutions of iron pentacarbonyl, iron acetylacetonate, organic iron salts as well as chlorine and bromine organic substances from the group of d- to C3 aliphatics or to solutions of iron nitrate and iron chloride in hydrous alcohol. Also suitable as fuel here are more volatile fuels, such as hydrogen, natural gas, liquefied petroleum gas, alcohol and gasoline, which can not be burned in the internal combustion engine of the carrier gas engine (1)
- Iron (III) aerosol precursor Supply of gaseous and / or aerosol-shaped atomized chlorine, hydrogen chloride and / or hydrochloric acid from ceramic tube
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
The invention relates to a device for emitting iron aerosol and/or precursors thereof into the atmosphere, said device having at least the following elements A) to C), A) to B) and D) or A) to D): A) a cylindrical conducting pipe having a circular cross-section for the emission of a rotating carrier gas flow containing iron aerosol and/or precursors thereof into the atmosphere, B) a generating device for generating a carrier gas flow that rotates within the conducting pipe perpendicularly to the longitudinal axis of the conducting pipe, and C) an injection device for injecting iron aerosol and/or precursors thereof into the carrier gas flow, which injection device opens out before, considered in the flow direction of the carrier gas flow, and/or into the conducting pipe and/or opens out into the carrier gas flow after the exit thereof from the conducting pipe, and/or D) a reactor for producing iron aerosol and/or precursors thereof by burning, vaporizing or pyrolyzing an iron compound, which reactor opens out before, considered in the flow direction of the carrier gas flow, and/or into the conducting pipe. Thus, iron aerosols and/or precursors thereof can be produced, which are delivered into the atmosphere as a stabilized and directed exhaust gas plume by means of a hot carrier gas flow, rotation of the carrier gas flow about the axis thereof arranged perpendicularly being induced and thereafter the carrier gas rising as a rotating carrier gas column in the predefined direction.
Description
Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zur Klimakühlung Apparatus and method for air conditioning cooling
Es werden Verfahren und zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtungen zur Emission von eisenhaltigen Aerosolen zur Klimakühlung beschrieben. Mit den Verfahren und den Vorrichtungen können eisenhaltige Gaswirbel erzeugt werden, die gegebenenfalls zusätzlich Halogene enthalten. Der Gaswirbel dient als Träger für die zu emittierenden Stoffe und kann diese in große Höhen verfrachten, beispielsweise in Höhen bis zu 1000 m über der Erdoberfläche oder darüber hinaus in die Troposphäre. Methods and apparatus for emitting iron-containing aerosols for air-conditioning cooling are described. Ferrous gas vortices, optionally containing additional halogens, can be generated by the methods and apparatus. The gas vortex serves as a carrier for the substances to be emitted and can transport them to great heights, for example at heights of up to 1000 m above the earth's surface or, moreover, into the troposphere.
Um die Klimaerwärmung weltweit zu stoppen, zu verlangsamen oder umzukehren wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen, um Aerosole und/oder Gase zum Abbau der Treibhausgase und zur Verstärkung der Wolkenalbedo derart in die Troposphäre einzubringen, dass sie darin eine möglichst hohe Position über der Land- oder Wasseroberfläche erreichen. Als besonders wirksame Aerosole gelten halogenhaltige Eisensalze. Ähnlich den natürlichen eisenhaltigen Mineralstäuben verfügen auch diese über einen geringen Halogengehalt. Im natürlichen Mineralstaubaerosol stammt der Halogengehalt aus dem Meersalzaerosol, indem saure Atomsphärilien daraus Chlorwasserstoffgas freisetzen, mit dem sich die Eisenoxide in den Aerosolpartikeln oberflächlich zu Eisen(lll)chloriden und -bromiden umsetzen. Die Sonnenstrahlung setzt daraus atomares Chlor und Brom frei. Chlor regt die Methanoxidation an und Brom zersetzt das troposphärische Ozon. Gleichzeitig regen die Eisensalzaerosolee die Bildung besonders weißer Wolken an und verlängern ihre Lebensdauer. In das Meer gefallen regt das Eisensalz die Phytoplanktonvermehrung an. Dadurch wird die Umwandlung von CO2- Kohlenstoff zu organischem und Carbonat-Kohlenstoff und dessen Einlagerung
in Ozeankruste und -sediment angeregt. Die Phytoplanktonvermehrung selbst wirkt kühlend auch auf den Ozean, da auch das Phytoplankton die Albedo der Ozeanoberfläche verstärkt. All diese Wirkungen der eisenhaltigen Mineralstäube sind in der Eiszeit auch vom Lössstaub ausgegangen, dessen maximale Verwehung daher jeweils eine kalte Klimaphase auslöste. In order to stop, slow down or reverse global warming worldwide, various methods have been proposed to introduce aerosols and / or gases to reduce greenhouse gases and reinforce the cloud albedo into the troposphere in such a way that they occupy as high a position as possible above the land or water surface to reach. Particularly effective aerosols are halogen-containing iron salts. Similar to the natural iron-containing mineral dusts, these also have a low halogen content. In the natural mineral dust aerosol, the halogen content comes from the sea salt aerosol, in that acidic atomic spheres release hydrogen chloride gas, with which the iron oxides in the aerosol particles superficially convert to iron (III) chlorides and bromides. Solar radiation releases atomic chlorine and bromine from it. Chlorine stimulates methane oxidation and bromine decomposes tropospheric ozone. At the same time, the iron salt aerosols stimulate the formation of especially white clouds and extend their lifespan. In the sea, the iron salt stimulates phytoplankton reproduction. This will transform CO 2 - carbon into organic and carbonate carbon and its incorporation stimulated in ocean crust and sediment. The phytoplankton proliferation itself also has a cooling effect on the ocean, as the phytoplankton also enhances the albedo of the ocean surface. All these effects of the iron-containing mineral dusts in the ice age were also based on the loess dust, whose maximum drift therefore triggered a cold climate phase.
Es sind bereits verschiedene Vorschläge unterbreitet worden, eisenhaltige Aerosole zur Klimakühlung einzusetzen. Beispiele dafür finden sich in den WO 03/013698 A2 und WO 2010/075856 A2 und in der DE 10 2014 013 469 A1. Es wird angenommen, dass schon die globale Wirkung von etwa 100.000 t/a Eisen als Halogenid oder als Oxid und Halogenwasserstoff genügen, um die Klimaerwärmung mindestens anzuhalten und sogar umzukehren. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass die mit dem Eisen in Kooperation wirksamen Halogene über den Ozeanen besonders in windigen Regionen in ausreichender Menge verfügbar sind, weil dort vor allem der Chlorwasserstoff aus dem Meersalzaerosol freigesetzt wird, indem natürliche Atmosphärilien, beispielsweise organische Säuren, Salpetersäure und Schwefelsäure, aber auch anthropogene Rauchgase, die diese Säuren in ausreichendem Maß freisetzen, auf das Meersalzaerosol einwirken. Der Vorteil einer zusätzlichen Halogenwasserstoffemission in die Atmosphäre ist in einer wesentlichen Steigerung der Effektivität zu sehen, weil sich das kühlungswirksame Eisensalzaerosol unmittelbar bilden kann und somit ohne Verzögerung wirken kann. Als nachhaltige Emissionsquellen für Eisen und Halogene als Aerosole sind Fluggeräte, wie z. B. Verkehrsflugzeuge, Ballone und Zeppeline vorgeschlagen worden, weil diese in der Höhe agieren können und die hoch angeordneten Eisen-Emissionswolken eine lange Wirkungsdauer haben, bevor ihre Inhaltsstoffe auf Kontinenten oder Ozeanen niedergehen. Nachteil dieses
Vorgehens ist, dass die von den Fluggeräten aus emittierbaren Aerosol- Mengen eng begrenzt sind. Das beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren. Wesentlich vorteilhafter ist die Eisen-Emission ausgehend von Schiffen oder stationären oder beweglichen Emissionsplattformen oder ausgehend von Öl-, Gas- und Kohlekraftwerken, Atomkraftwerken oder Warmluftkraftwerken, die in der Regel auf der Erde angeordnet sind, und die warme oder heiße Verbrennungsabgase und Kühlturmabluft emittieren, die als Trägergas eisenhaltige Aerosole oder deren Vorläufer durch ihren Auftrieb in die Höhe tragen können. Various proposals have already been made to use iron-containing aerosols for air-conditioning cooling. Examples of this can be found in WO 03/013698 A2 and WO 2010/075856 A2 and in DE 10 2014 013 469 A1. It is assumed that even the global effect of about 100,000 t / a iron as halide or as oxide and hydrogen halide are sufficient to at least halt and even reverse global warming. It is particularly advantageous that the effective in cooperation with the iron halogens over the oceans in windy regions are available in sufficient quantities, because there, especially the hydrogen chloride from the sea salt aerosol is released by natural atmospheres, such as organic acids, nitric acid and Sulfuric acid, but also anthropogenic flue gases that release these acids to a sufficient extent, act on the sea salt aerosol. The advantage of an additional hydrogen halide emission into the atmosphere is to be seen in a substantial increase in the effectiveness, because the cooling effective iron salt aerosol can form directly and thus can act without delay. As sustainable sources of emissions of iron and halogens as aerosols are aircraft such. As commercial aircraft, balloons and zeppelins have been proposed because they can act at altitude and the high-level iron emission clouds have a long duration of action before their ingredients on continents or oceans go down. Disadvantage of this The procedure is that the aerosol quantities that can be emitted by the aircraft are very limited. This affects the economics of these processes. Much more advantageous is the iron emission from vessels or stationary or mobile emission platforms or from oil, gas and coal power plants, nuclear power plants or hot air power plants, which are usually arranged on the earth, and emit hot or hot combustion exhaust gases and cooling tower exhaust air, which can carry as the carrier gas ferrous aerosols or their precursor by their buoyancy in the air.
Um diese Ziele zu erreichen, ist in der DE 10 2014 013 469 A1 vorgeschlagen worden, eisen- und chloridhaltige Aerosole durch die Wirkung von Warmluftauftrieb, durch die Bildung eines Unterdruckes an der Oberseite eines Kamins oder mittels eines Ventilators in die Höhe zu befördern. Diese Mittel sind jedoch nur unter günstigsten Bedingungen ausreichend, um die zu emittierenden Gase und Aerosole auf große Höhen über den Standort des Emissionssystems zu befördern. In order to achieve these objectives, it has been proposed in DE 10 2014 013 469 A1 to convey aerosols containing iron and chloride by the action of hot air buoyancy, by the formation of a negative pressure at the top of a chimney or by means of a fan. However, these means are sufficient only under the most favorable conditions to transport the gases and aerosols to be emitted to high altitudes above the location of the emission system.
Deshalb ist die beanspruchte Vorrichtung entwickelt worden, um die vielen an der Erd- und/oder Meeresoberfläche operierenden Wärmequellen nutzbar zu machen und von dort aus die nachhaltige Emission der Eisen-Aerosole oder ihrer Eisen- und Halogen-enthaltenden Vorläufern mit warmen Gasen als Trägergas in große Höhen, beispielsweise in Höhen von 1000 m oder mehr über der Boden- oder Wasseroberfläche aufzutreiben. Therefore, the claimed device has been developed to harness the many heat sources operating on the earth and / or sea surface and from there the sustained emission of the iron aerosols or their iron and halogen containing precursors with warm gases as the carrier gas high altitude, for example, at altitudes of 1000 m or more above the ground or water surface to raise.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre, welche
mindestens die folgenden Elemente A) bis C), A) bis B) und D) oder A) bis D) aufweist: The present invention relates to a device for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, which at least the following elements A) to C), A) to B) and D) or A) to D):
A) zylindrisches Leitrohr mit kreisförmigem Querschnitt für den Ausstoß eines Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol-Präkursor enthaltenden rotierenden Trägergasstromes in die Atmosphäre, A) cylindrical guide tube of circular cross section for the ejection of a rotating aerosol and / or iron aerosol precursor containing carrier gas stream into the atmosphere,
B) Erzeugervorrichtung für einen Trägergasstrom, der sich senkrecht zur Längsachse des Leitrohres rotierend innerhalb des Leitrohres bewegt, B) generating means for a carrier gas flow which moves in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the guide tube rotating within the guide tube,
C) Injektionsvorrichtung für Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol- Präkursor in den Trägergasstrom, die in Strömungsrichtung des C) Injection device for iron aerosol and / or iron aerosol precursor into the carrier gas stream, in the flow direction of the
Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet und/oder die in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr mündet, und/oder Seen carrier gas stream, before and / or opens into the guide tube and / or flows into the carrier gas stream after its exit from the guide tube, and / or
D) Reaktor zur Erzeugung von Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol- Präkursor durch Verbrennung, Verdampfen oder Pyrolyse einer D) Reactor for the production of iron aerosol and / or iron aerosol precursor by combustion, evaporation or pyrolysis of a
Eisenverbindung, die in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet. Iron compound, seen in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or opens into the guide tube.
In der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Begriff „Trägergas" ein warmer Gasstrom ohne klimakühlende Inhaltsstoffe oder deren Präkursoren verstanden. In the present specification, the term "carrier gas" is understood to mean a warm gas stream without climate-cooling ingredients or their precursors.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Eisenaerosole erzeugt. Dabei kann es sich um klimawirksame Eisenaerosole handeln, die Eisenhalogenide enthalten, vorzugsweise Eisen(lll)halogenide. Es kann sich dabei aber auch um Vorläufer (Präkursoren) von Eisenhalogeniden handeln, die erst nach deren Freisetzung in die Atmosphäre in klimawirksame Eisenaerosole umgewandelt werden. Beispiele für solche Präkursoren sind Eisenverbindungen, die keine Eisenhalogenide sind, und die in Form von Aerosolen, Gasen oder Dämpfen
vorliegen können. Weitere Beispiele für solche Präkursoren sind Halogene oder Halogenverbindungen, die ebenfalls in Form von Aerosolen, Gasen oder Dämpfen vorliegen können. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch Kombinationen unterschiedlicher Präkursoren oder Kombinationen von klimawirksamen Eisenaerosolen und von Präkursoren erzeugt werden. In the device according to the invention, iron aerosols are produced. These may be climate-effective iron aerosols containing iron halides, preferably iron (III) halides. However, they may also be precursors (precursors) of iron halides, which are only converted into climate-effective iron aerosols after their release into the atmosphere. Examples of such precursors are iron compounds which are not iron halides and which are in the form of aerosols, gases or vapors may be present. Further examples of such precursors are halogens or halogen compounds which may also be in the form of aerosols, gases or vapors. Combinations of different precursors or combinations of climate-effective iron aerosols and precursors can also be produced in the device according to the invention.
Einige Eisenaerosole eignen sich dazu, atomares Chlor und Brom in der Atmosphäre freizusetzen. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um Oxide und Hydroxide des zwei- und/oder dreiwertigen Eisens sowie um Chloride und Bromide des zwei-und/oder dreiwertigen Eisens einschließlich ihrer Hydrate und Hydroxylverbindungen. Some iron aerosols are good for releasing atomic chlorine and bromine in the atmosphere. These are generally oxides and hydroxides of di- and / or trivalent iron and also chlorides and bromides of di- and / or trivalent iron, including their hydrates and hydroxyl compounds.
Diese Eisen(ll)- und Eisen(lll)-Verbindungen werden aus Vorläufersubstanzen durch thermische Reaktionen, Hydrolyse, Oxidation oder sonstige chemische Umwandlung gebildet. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Eisenverbindungen, beispielsweise um organische Eisenkomplexverbindungen mit Eisen in verschiedenen Oxidationsstufen, wie z.B. um Ferrocen, um Eisen(lll)catecholat, oder um Eisensalicylat, oder um nullwertige Eisenverbindungen, wie beispielsweise Eisen pentacarbonyl, oder um anorganische oder organische Eisensalze, wie z.B. Eisen(lll)chlorid, Eisen(ll)chlorid, Eisen(lll)bromid, Eisen(ll)bromid, Eisen(lll)formiat, oder Eisen(ll)formiat. Bei den Vorläufersubstanzen kann es sich auch um Halogenverbindungen handeln, aus denen sich diese Eisen(ll)- und Eisen(lll)- Verbindungen mittels chemischer Reaktion bilden lassen. Beispiele dafür sind Chlorgas, Bromdampf, Bromchlorid, Chlorwasserstoffgas, Bromwasserstoffgas und organische Chlor- oder Bromverbindungen, wie beispielsweise Dibchlormethan oder Bromoform, die sich durch thermische Umsetzung zu Halogenen, Interhalogenverbindungen oder Halogenwasserstoffen abbauen lassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ein Leitrohr A), in welchem der aus der Erzeugervorrichtung B) ausgestoßene Trägergasstrom abgeleitet wird, um dem abströmenden Trägergas eine Richtung und einen Drehimpuls aufzuprägen. Das rotationssymmetrische Leitrohr A) hat einen kreisförmigen Querschnitt. Seine Rohrachse ist derart angeordnet, dass der um die Rohrachse rotierende aus dem Rohr austretende Trägergasstrom in die Atmosphäre geleitet wird. Die Rotation des Trägergases um die Rohrachse kann durch die Anordnung von Stabilisierungsvorrichtungen F), beispielsweise von Leitblechen im Leitrohr A), ausgelöst werden. Der aus dem oberen Rohrende austretende Trägergasstrom bildet dadurch einen Trägergaswirbel. Weil dieser Trägergaswirbel selbststabilisierende Eigenschaften hat, kann er in der Atmosphäre wesentlich höher aufsteigen, als nicht rotierende Trägergasströme gleicher Masse, gleicher Dichte, gleichen Wärmeinhalts und gleicher Temperatur. These iron (II) and iron (III) compounds are formed from precursors by thermal reactions, hydrolysis, oxidation or other chemical transformation. These are mainly iron compounds, for example organic iron complex compounds with iron in various oxidation states, such as ferrocene, iron (III) catecholate, or iron salicylate, or zerovalent iron compounds, such as iron pentacarbonyl, or inorganic or organic iron salts , such as iron (III) chloride, iron (II) chloride, iron (III) bromide, iron (II) bromide, iron (III) formate, or iron (II) formate. The precursor substances may also be halogen compounds from which these iron (II) and iron (III) compounds can be formed by means of a chemical reaction. Examples of these are chlorine gas, bromine vapor, bromine chloride, hydrogen chloride gas, hydrogen bromide gas and organic chlorine or bromine compounds, such as dibchloromethane or bromoform, which can be decomposed by thermal reaction to give halogens, interhalogen compounds or hydrogen halides. The device according to the invention comprises a guide tube A), in which the carrier gas stream discharged from the generator device B) is discharged in order to impart a direction and an angular momentum to the outflowing carrier gas. The rotationally symmetrical guide tube A) has a circular cross-section. Its tube axis is arranged in such a way that the carrier gas flow emerging from the tube around the tube axis is conducted into the atmosphere. The rotation of the carrier gas around the tube axis can be triggered by the arrangement of stabilizing devices F), for example by baffles in the guide tube A). The emerging from the upper end of the tube carrier gas stream thereby forms a carrier gas vortex. Because this carrier gas vortex has self-stabilizing properties, it can rise much higher in the atmosphere than non-rotating carrier gas streams of the same mass, density, heat content, and temperature.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine oder mehrere Erzeugervorrichtung(en) B) für den Trägergasstrom. Dabei kann es sich beispielsweise um mindestens einen Verbrennungsmotor mit einem Propeller- und/oder einem Turbinen-Triebwerk handeln. Dieser dient dazu, eine große Trägergasmenge zu generieren und anzutreiben. Geeignete Verbrennungsmotoren dafür sind vorzugsweise Flugzeugtriebwerke sämtlicher Größen, beispielsweise auch solche, wie sie in schubkräftigen modernen Jetturbinen von Passagier- und Frachtflugzeugen eingesetzt werden. Es eignen sich dazu aber auch Propellertriebwerke, aber nicht nur solche, wie sie in den großen Transportmaschinen im Militärsektor zur Anwendung kommen, sondern bis hin zu kleinen Propellertriebwerken, die in Kleinflugzeugen oder Drohnen zum Einsatz kommen. Damit kann nicht nur der Trägergasantrieb und das Trägergasvolumen erzeugt werden, sondern durch die
verbrennungsmotorische Gaserwärmung auch ein vorteilhafter Auftrieb des Trägergases ausgelöst werden. The device according to the invention contains one or more generator device (s) B) for the carrier gas flow. This may be, for example, at least one internal combustion engine with a propeller and / or a turbine engine. This serves to generate and drive a large amount of carrier gas. Suitable internal combustion engines for this purpose are preferably aircraft engines of all sizes, for example, those used in sluggish modern jetturbines of passenger and cargo aircraft. However, propeller thrusters are also suitable, but not just those used in the big transport machines in the military sector, but also small propeller engines used in small aircraft or drones. Thus, not only the carrier gas drive and the carrier gas volume can be generated, but by the combustion engine gas heating and a favorable buoyancy of the carrier gas are triggered.
Dort, wo günstig elektrische Energie verfügbar ist, kann die erforderliche Gasströmung auch mittels elektromotorisch angetriebener Ventilatoren als Erzeugervorrichtung B) bereitgestellt werden. Wherever low electrical energy is available, the required gas flow can also be provided by means of electric motor driven fans as a generator device B).
Die Erzeugervorrichtung B) kann mehr oder weniger senkrecht im Leitrohr A) angeordnet sein, um den Trägergasstrom nach oben zu pressen. Alternativ dazu kann die Erzeugervorrichtung B) in das Leitrohr A) münden, insbesondere in das untere Ende des Leitrohres A). Der von der Erzeugervorrichtung B) ausgestoßene Trägergasstrom wird für den Auftrieb der klimawirksamen Eisenaerosole oder deren Präkursoren und gegebenenfalls anderer Inhaltsstoffe benutzt. The generator device B) may be arranged more or less vertically in the guide tube A) in order to press the carrier gas flow upwards. Alternatively, the generator device B) in the guide tube A) open, in particular in the lower end of the guide tube A). The carrier gas stream discharged from the generator device B) is used for the uplift of the climate-effective iron aerosols or their precursors and optionally other ingredients.
Um die Erwärmung des Trägergasstromes zu bewirken, ist vorzugsweise eine Erwärmungsvorrichtung E) für den Trägergasstrom vorgesehen. Die Erwärmung des Trägergasstromes kann in der Erzeugervorrichtung B) erfolgen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, Wärmequellen einzusetzen, die außerhalb der Erzeugervorrichtung B) angeordnet sind. So lässt sich die Erwärmung des Trägergasstromes beispielsweise durch die Verbrennung von Energieträgern, wie Öl, Gas oder Kohle, oder auch durch Sonnenwärme erreichen. Beispielsweise lässt sich Luft in sogenannten Aufwindkraftwerken erwärmen. Das Trägergas kann vor, nach und/oder in der Erzeugervorrichtung B) erwärmt werden. In order to effect the heating of the carrier gas stream, a heating device E) is preferably provided for the carrier gas stream. The heating of the carrier gas stream can take place in the generator device B). However, it may also be advantageous to use heat sources which are arranged outside the generator device B). Thus, the heating of the carrier gas stream can be achieved for example by the combustion of energy sources, such as oil, gas or coal, or by solar heat. For example, air can be heated in so-called updraft power plants. The carrier gas may be heated before, after and / or in the generator device B).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält vorzugsweise Stabilisierungsvorrichtungen F) für den Trägergasstrom, die innerhalb des Leitrohres A)
angebracht sind und die den Trägergasstrom vor seinem Austritt in die Atmosphäre zu einer Rotation um die Längsachse des Leitrohres A) anregen. The device according to the invention preferably contains stabilizing devices F) for the carrier gas flow which are inside the guide tube A). are mounted and the excite the carrier gas stream before it exits into the atmosphere to a rotation about the longitudinal axis of the guide tube A).
Dabei kann es sich vorzugsweise um im Leitrohr A) angebrachte Leitbleche handeln. This may preferably be in the guide tube A) mounted baffles.
Anstelle der Leitbleche zur Trägergasverwirbelung kann in einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu auch der erzeugte Trägergasstrom selbst genutzt werden, indem das von der Erzeugervorrichtung B) abströmende Trägergas nicht parallel zur Leitrohrachse abgeblasen wird, sondern tangential in das Leitrohr A) eingeblasen wird. Dieses erfolgt vorzugsweise in einem Winkel, der zwischen 10° und 45° zu der Rohrachse liegt. Vorzugsweise werden zur Durchführung dieser Stabilisierungsmethode des Trägergasstrahls zwei oder mehrere Triebwerke in dem Rohr zur Erzeugung des Trägerstrahls angeordnet, jeweils vorzugsweise in symmetrischer Anordnung um die Rohrachse und in einem jeweiligen vorzugsweise gleichgerichteten Winkel zur Rohrachse zwischen 10° und 35°. Instead of the baffles for Trägergasverwirbelung can be used in a second variant of the device according to the invention also the generated carrier gas flow itself by the flowing from the generator device B) carrier gas is not blown off parallel to the Leitrohrachse, but is blown tangentially into the guide tube A). This is preferably done at an angle which is between 10 ° and 45 ° to the tube axis. Preferably, two or more engines are arranged in the tube for generating the carrier beam for carrying out this stabilization method of the carrier gas jet, preferably in a symmetrical arrangement about the tube axis and in a respective preferably rectified angle to the tube axis between 10 ° and 35 °.
In der Regel ist es vorteilhaft, den Gaswirbel aus dem Leitrohr A) annähernd senkrecht zur Oberfläche (Erd- oder Wasseroberfläche) auszustoßen. Dazu wird das Leitrohr senkrecht zur Oberfläche aufgestellt. Das ist bevorzugt dann vorzusehen, wenn große Höhen, von denen aus sich das emittierte Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren ausbreiten soll, erreicht werden sollen, beispielsweise Höhen von mehr als 1000 m über der Oberfläche. In einigen Fällen hat es sich aber gezeigt, dass für eine vorteilhafte Ausbreitung der Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren enthaltenden Trägergaswirbel der Ausstoß in einem Winkel von kleiner als 90° zur Oberfläche sinnvoll ist. Es ist daher vorteilhaft, die gesamte Emissionsvorrichtung, zumindest das Leitrohr A) und gegebenenfalls die Erzeugervorrichtung B), die Erwärmungsvorrichtung
E), die Injektionsvorrichtung C) und/oder den Reaktor D) schwenkbar anzuordnen. Durch die schwenkbare Anordnung lässt sich der Winkel zwischen der Wirbelachse des aus dem Leitrohr A) austretenden Gaswirbels und der Oberfläche beliebig einstellen. Auf einer zusätzlichen drehbaren Unterlage angeordnet, lässt sich auch die Himmelsrichtung, in deren Richtung der Gaswirbel in einem bestimmten Winkel angeordnet emittiert werden soll, vorbestimmt einrichten. Somit kann das sogar während des Emissionsbetriebes der Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren geschehen, z.B. bei Änderung der Windrichtung. Damit ist es möglich, beliebige Positionen der Emission der Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren aus dem Gaswirbel nach Höhenlage über der Oberfläche und in vorbestimmter Himmelsrichtung zu wählen und auch sehr rasch oder auch periodisch zu verändern. Die Injektionsvorrichtung C) dient der Injektion von Eisenaerosol und/oder deren Präkursoren, beispielsweise von Präkursoren des Eisen(lll)aerosol, in den Trägergasstrom und mündet in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr A) oder in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr A). Pro Vorrichtung können mehrere Injektionsvorrichtungen C) vorgesehen sein. Diese können unterschiedliche Stoffe in den Trägergasstrom einbringen, beispielsweise Eisenaerosol oder dessen Präkursoren, beispielsweise gas- oder dampfförmige Halogene oder Halogenverbindungen. Bei der Injektionsvorrichtung handelt es sich in der Regel um eine oder mehrere Öffnungen oder um eine oder mehrere Düsen, die am Ende einer Rohrleitung angebracht sind und die in den Trägergasstrom münden. Durch die Rohrleitung wird der in den Trägergasstrom einzubringende Stoff transportiert. Dabei handelt es sich in der Regel um ein Aerosol, einen Dampf, einen Rauch, ein Gas oder eine in einem Gasstrom feinverteilte Flüssigkeit.
Der Reaktor D) dient der Erzeugung von Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren durch Verbrennung, Verdampfen oder durch Pyrolyse von Eisenverbindungen. Der Reaktor D) mündet in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr A) oder in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr A). Pro Vorrichtung können mehrere Reaktoren D) vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der Reaktor D) in die Erzeugervorrichtung B) integriert. So kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Triebwerk, in dem Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren durch Verbrennung, Verdampfen oder durch Pyrolyse erzeugt wird, als kombinierte Erzeugervorrichtung B) und Reaktor D) angesehen werden. In general, it is advantageous to eject the gas vortex from the guide tube A) approximately perpendicular to the surface (earth or water surface). For this purpose, the guide tube is set up perpendicular to the surface. This is preferred when large heights from which the emitted iron aerosol and / or its precursors are to propagate are to be achieved, for example heights of more than 1000 m above the surface. In some cases, however, it has been found that expulsion at an angle of less than 90 ° to the surface is expedient for a favorable propagation of the carrier gas vortices containing iron aerosols and / or precursors thereof. It is therefore advantageous, the entire emission device, at least the guide tube A) and optionally the generator device B), the heating device E), the injection device C) and / or the reactor D) to be arranged pivotably. Due to the pivotable arrangement, the angle between the swirl axis of the gas vortex emerging from the guide tube A) and the surface can be adjusted as desired. Arranged on an additional rotatable base, the direction in which the gas vortex is to be emitted at a certain angle can also be predetermined. Thus, this can even happen during the emission operation of the iron aerosols and / or their precursors, eg when changing the wind direction. This makes it possible to choose any positions of the emission of iron aerosols and / or their precursors from the gas vortex to altitude above the surface and in a predetermined direction and also to change very quickly or periodically. The injection device C) is used to inject iron aerosol and / or precursors thereof, for example of precursors of iron (III) aerosol, in the carrier gas flow and flows in the direction of flow of the carrier gas stream before and / or in the guide tube A) or in the carrier gas stream its exit from the guide tube A). Per device multiple injection devices C) may be provided. These can introduce different substances into the carrier gas stream, for example iron aerosol or its precursors, for example gaseous or vaporous halogens or halogen compounds. The injection device is typically one or more ports or one or more nozzles attached to the end of a conduit which open into the carrier gas stream. Through the pipeline, the substance to be introduced into the carrier gas flow is transported. This is usually an aerosol, a vapor, a smoke, a gas or a finely divided liquid in a gas stream. The reactor D) serves to produce iron aerosol and / or its precursors by combustion, evaporation or by pyrolysis of iron compounds. The reactor D) opens in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or in the guide tube A) or in the carrier gas stream after its exit from the guide tube A). Per device multiple reactors D) may be provided. Preferably, the reactor D) is integrated into the generator device B). For example, an internal combustion engine or an engine in which iron aerosol and / or its precursors are produced by combustion, evaporation or pyrolysis may be considered as the combined generator apparatus B) and reactor D).
Eine oder mehrere Erzeugervorrichtungen B), beispielsweise Triebwerke, und ein oder mehrere Leitrohre A) mittels derer der Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren enthaltende Trägergaswirbel hergestellt wird, kann bzw. können auf einer Vorrichtung montiert sein, die ausreichend hoch über dem Boden bzw. über der Wasseroberfläche angeordnet ist, um die von der Erzeugervorrichtung(en) B), beispielsweise von dem/den Triebwerk(en) oder Ventilator(en) angesaugte Luft in ausreichender Menge und ohne wesentlichen Druckverlust zum Leitrohr A) strömen zu lassen. Um das Einsaugen von Wasser, Gegenständen, Tieren und Menschen mit der zuströmenden Luft zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Emissionsanlage in geeigneter Ausführung gestaltet und vorzugsweise hinreichend weiträumig umhegt. One or more generating devices B), for example engines, and one or more guide tubes A) by means of which the carrier aerosols and / or its precursors containing carrier gas vortex is produced, can or can be mounted on a device sufficiently high above the ground or over the surface of the water is arranged to allow the air drawn in by the generator device (s) B), for example from the engine (s) or fan (s), to flow in sufficient quantity and without substantial pressure loss to the guide tube A). In order to avoid the suction of water, objects, animals and people with the incoming air, the emission system according to the invention is designed in a suitable design and preferably harbors sufficient space.
In den Trägergasstrom lassen sich zusätzliche Warmgasströme, beispielsweise aus Verbrennungsanlagen, Kraftwerken oder sonstigen Energiequellen, wie Schiffsmotoren, integrieren. Jegliche zusätzliche Wärmequelle für das Trägergas trägt dazu bei, den Aufstieg des Gaswirbels in größere Höhen zu
befördern. Wärmequellen sind z.B. Kraftwerke, die fossile Energieträger verbrennen, Müllkraftwerke, Atomkraftwerke, Aufwind kraftwerke und jegliche Einrichtungen, in denen feste, flüssige oder gasförmige Energieträger verbrannt werden. Es ist lediglich darauf zu achten, dass im Luftzustrom für den Fall ausreichende Mengen Sauerstoff vorkommen, um in den Erzeugervorrichtungen B) zur Erzeugung des Eisenaerosole enthaltenden Gaswirbels genügend Energie zu erzeugen. In the carrier gas stream can be additional hot gas streams, for example, from incinerators, power plants or other energy sources, such as marine engines integrate. Any additional heat source for the carrier gas helps to increase the gas vortex to higher altitudes transport. Heat sources include power plants that burn fossil fuels, waste power plants, nuclear power plants, wind turbines and any facilities in which solid, liquid or gaseous energy sources are burned. It is only necessary to ensure that in the air flow in the case sufficient amounts of oxygen occur in order to generate sufficient energy in the generating devices B) for generating the gas turbine containing iron aerosols.
Das Eisenaerosol, vorzugsweise das Eisen(lll)aerosol und/oder Vorläufer von Eisenaerosolen (Präkursoren) können dem Trägergas in jeder Stufe der erfindungsgemäßen Emissionsvorrichtung zugesetzt werden. The iron aerosol, preferably the iron (III) aerosol and / or precursor of iron aerosols (precursors) can be added to the carrier gas in each stage of the emission device according to the invention.
Vorzugsweise werden Halogen oder Halogenwasserstoff enthaltende Gase oder Dämpfe direkt in den Gaswirbel injiziert. Preferably, halogen or hydrogen halide-containing gases or vapors are injected directly into the gas vortex.
In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Reaktor D) Dämpfe, Aerosole und/oder Gase enthaltend einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Eisenchlorid, Eisenbromid, Eisenpentacarbonyl, Chlor, Brom, Bromchlorid, Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff erzeugt. Dabei muss es sich nicht zwingend um eine Verbrennung oder um eine Pyrolyse eines Präkursors dieser Stoffe handeln, sondern der Präkursor kann auch einfach durch Erhitzen in Gas, Rauch oder Dampf übergeführt werden. In a preferred variant of the device according to the invention, vapors, aerosols and / or gases containing one or more substances from the group iron chloride, iron bromide, iron pentacarbonyl, chlorine, bromine, bromine chloride, hydrogen chloride, hydrogen bromide are produced in the reactor D). It does not necessarily have to be a combustion or a pyrolysis of a precursor of these substances, but the precursor can also be converted simply by heating in gas, smoke or steam.
In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält diese ein oder mehrere Vernebelungsvorrichtungen G) zur Erzeugung von Aerosolen. Diese Vernebelungsvorrichtung(en) G) können an unterschiedlichen Positionen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sein. Beispiele dafür sind der Ein- oder Auslass des zylindrischen Leitrohres A), das ein- oder austrittsseitige Ende der Injektionsvorrichtung(en)
C) oder das austrittsseitige Ende der Reaktor(en) D). Beispiele für Vernebelungsvorrichtungen sind Vorrichtungen, in denen durch mechanische Methoden eine Vernebelung stattfindet. Dazu zählen beispielsweise die Airless-Technik, Ultraschallvernebler oder rotierende Räder. Bei der Airless- Technik wird eine Flüssigkeit ausschließlich durch hohen Druck beim Austritt aus einer Düse zerstäubt, ohne dass die Notwendigkeit der Hinzufügung eines Trägergases besteht. Bei Ultraschallverneblern werden die Nebeltröpfchen aus einem Flüssigfilm generiert, der sich über ein piezokeramisches Element bewegt, das mit Ultraschallfrequenz vibriert. Bei mit hoher Drehzahl rotierenden Rädern mit Speichen- oder Borstenelementen werden diese in Achsrichtung mit einem Luftstrom beaufschlagt, der einen Flüssigkeitsstrahl oder Flüssigkeitstropfen enthält, die beim Auftreffen auf die Speichen oder Borstenelemente in kleinste Nebeltröpfchen zerschlagen werden, welche mit dem Luftstrom ausgetragen werden. In a further preferred variant of the device according to the invention, this device contains one or more atomization devices G) for generating aerosols. These fogging device (s) G) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples are the inlet or outlet of the cylindrical guide tube A), the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or the exit end of the reactor (s) D). Examples of nebulization devices are devices in which nebulization takes place by mechanical methods. These include, for example, airless technology, ultrasonic nebulizers or rotating wheels. In the airless technique, a liquid is atomized only by high pressure at the exit from a nozzle, without the need for the addition of a carrier gas. In ultrasonic nebulizers, the mist droplets are generated from a liquid film that moves across a piezoceramic element that vibrates at ultrasonic frequency. When rotating at high speed wheels with spoke or bristle elements these are acted upon in the axial direction with an air flow containing a liquid jet or liquid droplets that are smashed when hitting the spokes or bristle elements in the smallest mist droplets, which are discharged with the air flow.
Auch die genannten Flüssigkeits- und Mehrstoffbrenner enthalten in der Regel ebenfalls Einrichtungen zur Bildung von Brennstoffnebeln um den Verbrennungsprozess zu optimieren. Die in der/den Vernebelungsvorrichtung(en) G) erzeugten Präkursornebel lassen sich mit einem Trägerluftstrom zu den bestimmungsgemäßen Lokalitäten der erfindungsgemäßen Vorrichtung leiten. The aforementioned liquid and multi-fuel burners generally also contain facilities for the formation of fuel mists to optimize the combustion process. The precursor mist generated in the nebulizer (s) G) can be directed with a carrier air flow to the intended locations of the device according to the invention.
Es sei hier aber festgehalten, dass die Entstehung von Aerosolen nicht unbedingt einer Vernebelungsvorrichtung G) bedarf. In vielen Fällen reicht es aus, wenn die im Reaktor D) erzeugten Produkte zu Aerosolen kondensieren. It should be noted, however, that the formation of aerosols does not necessarily require a fogging device G). In many cases it is sufficient if the products produced in reactor D) condense to form aerosols.
In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält diese ein oder mehrere Elektrolysevorrichtungen H) zur Erzeugung von
Chlor und/oder Chlorwasserstoff aus Salzlösung oder Salzschmelze. Die Elektrolysevorrichtung(en) H) können an unterschiedlichen Positionen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sein. Beispiele dafür sind Verbindungen der Elektrolysevorrichtung(en) H) über Gasableitungen mit dem Ein- oder Auslass des zylindrischen Leitrohres A), mit dem ein- oder austrittsseitigen Ende der Injektionsvorrichtung(en) C) oder mit dem ein- oder austrittsseitigen Ende der Reaktor(en) D). In a further preferred variant of the device according to the invention, this device contains one or more electrolysis devices H) for generating Chlorine and / or hydrogen chloride from saline solution or molten salt. The electrolysis device (s) H) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples of this are connections of the electrolysis device (s) H) via gas outlets with the inlet or outlet of the cylindrical guide tube A), with the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or with the inlet or outlet end of the reactor ( D).
In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält diese ein oder mehrere Reaktoren I) zur Erzeugung von gasförmigem Eisen(lll)chlorid aus granuliertem oder stückigem Eisen und Chlor. Diese(r) Reaktor(en) I) können an unterschiedlichen Positionen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht sein. Beispiele dafür sind Verbindungen der Reaktor(en) I) über Gasableitungen mit dem ein- oder austrittsseitigen Ende der Injektionsvorrichtung(en) C) oder mit dem ein- oder austrittsseitigen Ende der Reaktor(en) D). In a further preferred variant of the device according to the invention, this contains one or more reactors I) for the production of gaseous iron (III) chloride from granulated or lumped iron and chlorine. These reactor (s) I) can be mounted at different positions in the device according to the invention. Examples of this are compounds of the reactor (s) I) via gas discharges to the inlet or outlet end of the injection device (s) C) or to the inlet or outlet end of the reactor (s) D).
Bevorzugt wird eine Vorrichtung zur Klimakühlung durch Emission von Eisen und/oder Halogen enthaltenden Aerosolen und/oder Gasen mittels eines annähernd vertikal aufsteigenden stabilisierten Trägergasstroms aus Warmluft, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Erwärmung des Trägergasstroms ausgelöst wird innerhalb eines vertikal stehenden zylindrischen Leitrohres mit kreisförmigem Querschnitt durch A device for air conditioning cooling by emission of iron and / or halogen-containing aerosols and / or gases by means of an approximately vertically rising stabilized carrier gas stream of hot air, which is characterized in that the heating of the carrier gas flow is triggered within a vertical cylindrical guide tube with circular Cross section through
a) Propellerantrieb oder Jetturbinenantrieb von mindestens einem Flugzeugtriebwerk und/oder a) Propeller drive or Jetturbinenantrieb of at least one aircraft engine and / or
b) Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Energieträgers und/oder c) mittels Sonnenenergie erzeugter Warmluft,
und dass die Trägergasströmung ausgelöst wird durch den vertikal nach oben oder in einem bis zu kleiner 45 ° von der Vertikalen abweichend ausgerichteten Schub b) combustion of a carbonaceous energy carrier and / or c) warm air generated by solar energy, and that the carrier gas flow is triggered by the vertical upward or in a thrust up to less than 45 ° from the vertical aligned
d) mindestens eines Propellerantriebes oder den Jetturbinenantriebes eines Flugzeugtriebwerks und/oder d) at least one propeller drive or the jet turbine drive of an aircraft engine and / or
e) mindestens eines Elektro- oder Verbrennungsmotorisch angetriebenen Ventilators e) at least one electric or internal combustion engine driven fan
und dass die Stabilisierung des Trägergasstroms vor seinem Austritt in die freie Atmosphäre and that the stabilization of the carrier gas stream before it exits into the free atmosphere
f) durch im Inneren des Leitrohres angeordnete Leitbleche erfolgt, die den in vertikaler Richtung hindurchgepressten Trägergasstrom zur Rotation um die Rohrachse anregen und/oder f) is carried out by arranged in the interior of the guide tube baffles, which excite the pressed in the vertical direction carrier gas stream for rotation about the tube axis and / or
g) dass die von den Vorrichtungen gemäß d) und e) genannten Trägergas-Strömungsquellen innerhalb des Leitrohres außerhalb der Rohrachse angeordnet sind und den Trägergasstrom in einem bis zu kleiner 45 ° von der Vertikalen abweichend ausgerichteten Schub ausrichten. g) that the carrier gas flow sources mentioned by the devices according to d) and e) are arranged outside the tube axis within the guide tube and align the carrier gas flow in a thrust that is directed at a deviation of less than 45 ° from the vertical.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie auf Grund ihres geringen Platzbedarfs sowohl als ortsfeste Anlage auf dem Land, im flachen Off-Shore-Bereich, auf schwimmenden Plattformen auf dem Ozean, oder auf jeglichen Schiffen installiert werden kann. The device according to the invention has the advantage that, due to its small footprint, it can be installed both as a stationary installation on land, in shallow off-shore area, on floating platforms on the ocean, or on any ship.
Zur Erzeugung von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren können beispielsweise folgende Verfahrensvarianten durchgeführt werden: To produce iron aerosols and / or their precursors, for example, the following process variants can be carried out:
1. In den Anteil des angesaugten Luftzustroms der nicht zur Verbrennung von Treibstoff in einer Erzeugervorrichtung B) oder in einem Reaktor D) genutzt wird, beispielsweise in einem Trägergastriebwerk, oder an jeder anderen
Position des Trägergasstroms kann Eisenpentacarbonyl, vorzugsweise als Dampf zugegeben werden, da sich dieses in der Atmosphäre selbsttätig zu Eisenoxid-Aerosol und/oder anderen klimawirksamen Eisen-Aerosolen zersetzt. In den angesaugten Luftzustrom der durch die Verbrennungszone einer Erzeugervorrichtung B) oder eines Reaktors D) geleitet wird, beispielsweise durch die Verbrennungszone eines verbrennungsmotorisch angetriebenen Trägergastriebwerks, kann Eisen z.B. als dampfförmiges Ferrocen und/oder Eisenpentacarbonyl zugesetzt werden. Als Additiv zum Treibstoff für den Betrieb einer Erzeugervorrichtung B) oder eines Reaktors D), beispielsweise eines Trägergastriebwerks, kann Eisen als in Treibstoff gelöste Eisenverbindung, beispielsweise als in Treibstoff gelöstes Ferrocen, Eisenpentacarbonyl, Eisenoleat oder Eisenacetylacetonat, zugegeben werden. Anstelle von Treibstoff oder zusätzlich kann auch ein polares organisches Lösungsmittel, dessen Gemisch mit Wasser oder auch reines Wasser verwendet werden. Eisennitrat und Eisenchlorid, insbesondere Eisen(lll)nitrat und Eisen(lll)chlorid kann beispielsweise als Lösung in Alkohol, Aceton, Glykol oder anderen polaren Lösungsmitteln als auch Wasser als Emulsion dem Treibstoff zugesetzt werden, beispielsweise dem Dieselöl oder Kerosin. Auch kann der Treibstoff in der Lösung oder die Lösung im Treibstoff emulgiert werden. Eine bevorzugte Verfahrensvariante betrifft die Erzeugung von Eisenaerosol-Emissionen, wobei eine in Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel gelöste Eisenverbindung oder Eisenpentacarbonyldampf oder -flüssigkeit verbrannt wird, zu einem Aerosol kondensiert wird, und dass das Verbrennungsprodukt
anschließend in die Atmosphäre entlassen wird. Bei dieser Variante wird das Eisenaerosol oder dessen Vorläufer (Präkursor) durch Verbrennung eines brennbaren Gases und/oder einer brennbaren Flüssigkeit hergestellt, beispielsweise mit einem Öl- oder Gasbrenner. Dazu eignen sich vorzugsweise die Lösungen folgender Eisenverbindungen: Ferrocenlösung in kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Ölen, Eisenpentacarbonyldampf enthaltende brennbare Gase, Eisenpentacarbonyllösung in kohlenwasserstoffhaltigen flüssigen Ölen, Eisen(lll)nitratlösung in polaren organischen Lösungsmitteln, Eisen(ll)nitratlösung in Wasser und/oder in polaren organischen Lösungs-mitteln, Eisen(ll)chloridlösung in Wasser und/oder in polaren organischen Lösungsmitteln, Eisen(lll)chloridlösung in polaren organischen Lösungsmitteln, Emulsionen von Eisen(lll)nitratlösung und/oder von Eisen(lll)chloridlösung in Wasser und/oder in polaren organischen Lösungsmitteln in Öl. Das mit Eisenaerosol oder dessen Präkursor(en) durch derartige Verbrennungsprozesse angereicherte Rauchgas kann dann beispielsweise in das Trägergas zwischen Leitrohr A) und Erzeugervorrichtung B) oder in das Leitrohr A) oder in den aus dem Leitrohr A) austretenden Trägergasstrom eingeleitet werden. Weil bei der direkten Erzeugung von Eisenaerosolen durch die Verbrennung von Eisenchloridlösung durch das vorhandene Halogen ein erhöhter Korrosionsangriff auf die metallischen Brennerbestandteile geschehen würde, werden derart mit Halogen belasteten thermisch und korrosiv beanspruchten Teile der Verbrennungsvorrichtungen vorzugsweise aus keramischen Werkstoffen gefertigt. Um das Trägergas nach einer bevorzugten Methode mit Halogenen anzureichern, können gasförmige Halogene, beispielsweise Chlor und/oder Brom als solche oder als Interhalogenverbindung(en) oder als Halogenwasserstoffverbindungen oder aber auch als dampfförmige Halogen-
Siliziumverbindungen, wie z. B. SiCI4, SiBr4, SiCI3Br, SiCbB^ oder SiCIBr3, dem Trägergas zugesetzt werden. Elementare Halogene können z.B. direkt durch Elektrolyse aus Salzschmelzen, Salzwasser oder Meerwasser hergestellt werden. 1. In the portion of the intake air flow which is not used for the combustion of fuel in a generator device B) or in a reactor D), for example in a carrier gas engine, or at any other Position of the carrier gas stream can Eisenpentacarbonyl, preferably added as a vapor, since this decomposes in the atmosphere automatically to iron oxide aerosol and / or other climate-effective iron aerosols. In the sucked air flow through the combustion zone of a generator device B) or a reactor D) is passed, for example through the combustion zone of a Verbrennmotorisch driven carrier gas engine, iron may be added, for example, as a vaporous ferrocene and / or iron pentacarbonyl. As an additive to the fuel for the operation of a generator apparatus B) or a reactor D), for example, a carrier gas engine, iron may be added as the iron compound dissolved in fuel, for example, as fuel-dissolved ferrocene, iron pentacarbonyl, iron oleate or iron acetylacetonate. Instead of fuel or in addition, a polar organic solvent, its mixture can be used with water or pure water. Iron nitrate and iron chloride, in particular iron (III) nitrate and iron (III) chloride, can be added to the fuel, for example the diesel oil or kerosene, as a solution in alcohol, acetone, glycol or other polar solvents as well as water as an emulsion. Also, the fuel in the solution or the solution in the fuel can be emulsified. A preferred process variant relates to the generation of iron aerosol emissions, wherein an iron compound or iron pentacarbonyl vapor or liquid dissolved in water and / or an organic solvent is burned, condensed to an aerosol, and that the combustion product then released into the atmosphere. In this variant, the iron aerosol or its precursor (precursor) is produced by combustion of a combustible gas and / or a combustible liquid, for example with an oil or gas burner. For this purpose, preferably the solutions of the following iron compounds are suitable: ferrocene solution in hydrocarbon-containing liquid oils, Eisenpentacarbonyldampf containing combustible gases, Eisenpentacarbonyllösung in hydrocarbonaceous liquid oils, iron (III) nitrate solution in polar organic solvents, iron (II) nitrate solution in water and / or in polar organic solution -means, iron (II) chloride solution in water and / or in polar organic solvents, iron (III) chloride solution in polar organic solvents, emulsions of iron (III) nitrate solution and / or iron (III) chloride solution in water and / or polar organic solvents in oil. The flue gas enriched with iron aerosol or its precursor (s) through such combustion processes can then be introduced, for example, into the carrier gas between the guide tube A) and the generator device B) or into the guide tube A) or into the carrier gas stream emerging from the guide tube A). Because in the direct production of iron aerosols by the combustion of ferric chloride solution by the existing halogen an increased corrosion attack on the metallic burner components would happen, such loaded with halogen thermally and corrosively stressed parts of the combustion devices are preferably made of ceramic materials. In order to enrich the carrier gas with halogens by a preferred method, gaseous halogens, for example chlorine and / or bromine as such or as an interhalogen compound (s) or as hydrogen halide compounds or else as vaporous halogenated Silicon compounds, such as. As SiCI 4 , SiBr 4 , SiCI 3 Br, SiCbB ^ or SiCIBr 3 , are added to the carrier gas. For example, elemental halogens can be prepared directly by electrolysis from molten salts, salt water or seawater.
6. Die unter 5 genannten Halogene oder Halogenwasserstoffverbindungen können aber auch durch Verbrennung von Kohlenstoff-Halogenverbindungen, wie beispielsweise von Dichlormethan, Chloroform oder Bromoform, in einem separaten Gas- oder Ölbrenner erzeugt werden. Dort wo durch den Angriff von Halogen mit einem erhöhten Korrosionsangriff auf die metallischen Brennerbestandteile erfolgen würde, werden derart mit Halogen belastete thermisch und korrosiv beanspruchte Teile der Reaktoren D) vorzugsweise aus keramischen Werkstoffen gefertigt. Um eine besonders reaktive Oberfläche von flammenpyrolytisch erzeugten Eisenoxiden oder anderen Eisenaerosolen zu erzielen kann es vorteilhaft sein, dem Treibstoff einer Erzeugervorrichtung B) oder eines Reaktors D), beispielsweise einem Trägergastriebwerkmotor, oder dem Brennstoff der Flüssigbrennstoff-Verbrennung Siliziumverbindungen zuzusetzen, wie z.B. Silikonöl zu Kohlenwasserstoff-Brennstoffen und Kieselsäureester oder Halogensilane zu brennbaren Lösungsmitteln. 6. The halogens or hydrogen halide compounds mentioned under 5 can also be produced by combustion of carbon-halogen compounds, such as, for example, dichloromethane, chloroform or bromoform, in a separate gas or oil burner. Where would be done by the attack of halogen with an increased corrosion attack on the metallic burner components, so loaded with halogen thermally and corrosively stressed parts of the reactors D) are preferably made of ceramic materials. In order to achieve a particularly reactive surface of flame-pyrolyzed iron oxides or other iron aerosols, it may be advantageous to add silicon compounds to the fuel of a generator device B) or a reactor D), for example a carrier gas engine, or the fuel of liquid fuel combustion, e.g. Silicone oil to hydrocarbon fuels and silicic acid esters or halosilanes to combustible solvents.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass die Erzeugung von wirksamen Eisenaerosolen oder deren Präkursoren besonders effizient nach Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit durch Verbrennen, Verdampfen oder Pyrolyse von Lösungen oder Dispersionen von Eisenverbindungen durchgeführt werden kann. Vorzugsweise kommen dazu Eisenverbindungen aus der Gruppe der Eisenchloride und Eisennitrate zum Einsatz, die besonders bevorzugt in Gegenwart von Verbindungen enthaltend Chlor und/oder Brom thermisch behandelt werden.
Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre enthaltend folgende Maßnahmen: According to the invention, it has been found that the production of effective iron aerosols or their precursors can be carried out particularly efficiently for economy and effectiveness by combustion, evaporation or pyrolysis of solutions or dispersions of iron compounds. Preferably, iron compounds from the group of iron chlorides and iron nitrates are used, which are particularly preferably thermally treated in the presence of compounds containing chlorine and / or bromine. The invention therefore also relates to a process for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, comprising the following measures:
a) Verbrennen, Verdampfen und/oder Pyrolyse von Lösungen von a) combustion, evaporation and / or pyrolysis of solutions of
Eisenverbindungen oder von Dispersionen von Eisenverbindungen in einem Dispergiermittel zu Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren, und Iron compounds or dispersions of iron compounds in a dispersant to iron aerosols and / or their precursors, and
b) Emission der Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre. b) emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere.
Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß Lösungen von Eisenverbindungen eingesetzt, ganz besonders bevorzugt Lösungen von Eisen(lll)verbindungen in einem organischen polaren Lösungsmittel. Solutions of iron compounds are particularly preferably used according to the invention, very particularly preferably solutions of iron (III) compounds in an organic polar solvent.
Unter Verbrennung einer Eisenverbindung wird im Rahmen dieser Beschreibung eine Umsetzung der Eisenverbindung in Gegenwart von Sauerstoff und/oder von Halogenen bei erhöhter Temperatur verstanden. Dabei ist die Temperatur so zu wählen, dass die gewünschte Umsetzung mit einer Geschwindigkeit abläuft die ausreichend ist, dass in den Rauchgasen Eisenaerosol oder dessen Präkursor entsteht. Typische Verbrennungstemperaturen liegen im Bereich von 500 bis 2000 °C. In the context of this description, the term "combustion of an iron compound" is understood as meaning a reaction of the iron compound in the presence of oxygen and / or of halogens at elevated temperature. The temperature should be selected so that the desired reaction takes place at a rate sufficient to produce iron aerosol or its precursor in the flue gases. Typical combustion temperatures are in the range of 500 to 2000 ° C.
Unter Pyrolyse einer Eisenverbindung wird im Rahmen dieser Beschreibung eine Zersetzung der Eisenverbindung in Abwesenheit von Sauerstoff und/oder von Halogenen bei erhöhter Temperatur verstanden. Dabei ist auch hier die Temperatur so zu wählen, dass die gewünschte Zersetzung mit einer Geschwindigkeit abläuft die ausreichend ist, dass in den Rauchgasen
Eisenaerosol und oder dessen Präkursor entsteht. Typische Pyrolysetemperaturen liegen im Bereich von 1000 bis 2500 °C. Pyrolysis of an iron compound in the context of this description means a decomposition of the iron compound in the absence of oxygen and / or of halogens at elevated temperature. Here, too, the temperature is to be chosen so that the desired decomposition proceeds at a rate that is sufficient in the flue gases Iron aerosol and or its precursor arises. Typical pyrolysis temperatures are in the range of 1000 to 2500 ° C.
Unter Verdampfen einer Eisenverbindung wird im Rahmen dieser Beschreibung eine Überführung einer Eisenverbindung bei erhöhter Temperatur in die Gasphase verstanden, ohne dass dabei eine Verbrennung oder Pyrolyse dieser Eisenverbindung erfolgt. Dabei ist die Verdampfungstemperatur entsprechend zu wählen. Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält als ausgewählte Maßnahme a) das Verbrennen von Emulsionen aus den Gruppen emulgierte Lösung in Öl und emulgiertes Öl in Lösung, wobei es sich bei den Lösungen um Lösungen von Eisenchloriden, Eisenbromiden und/oder Eisennitraten in polaren organischen Lösungsmitteln und/oder Wasser sowie deren Gemischen handelt und wobei es sich bei dem Öl um Kohlenwasserstofföle handelt, die gegebenenfalls eine im Öl gelöste Eisenverbindung aus der Gruppe Ferrocen, Eisenpentacarbonyl oder Eisenseifen enthalten können. In the context of this description, vaporization of an iron compound is understood to mean conversion of an iron compound at elevated temperature into the gas phase, without any combustion or pyrolysis of this iron compound taking place. The evaporation temperature should be selected accordingly. A preferred variant of the method according to the invention contains as a selected measure a) the burning of emulsions from the group of emulsified solution in oil and emulsified oil in solution, wherein the solutions are solutions of iron chlorides, iron bromides and / or iron nitrates in polar organic solvents and / or water and mixtures thereof, and wherein the oil is hydrocarbon oils which may optionally contain an iron compound from the group of ferrocene, iron pentacarbonyl or iron soaps dissolved in the oil.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält als ausgewählte Maßnahme a) das Verbrennen von brennbaren Gasen mit einem Gehalt an dampfförmigem Eisenpentacarbonyl. A further preferred variant of the method according to the invention contains as a selected measure a) the burning of combustible gases with a content of vaporous iron pentacarbonyl.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält nach Durchführung der Maßnahme a) als zusätzliche Maßnahme a*) das Vermischen der eisenhaltigen Gas-, Dampf- und/oder Aerosolphase(n) mit einer Trägergasphase und als ausgewählte Maßnahme b) die Emission der gebildeten Eisenarosole und/oder deren Präkursoren zusammen mit dem Trägergas in die Atmosphäre.
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Eisenverbindungen kann das Eisen in unterschiedlichen Oxidiationsstufen vorliegen. Beispiele dafür sind Eisen-0- Verbindungen, wie im Falle von Eisenpentacarbonyl, oder Eisen-(ll)- verbindungen, wie im Falle von Eisen-(ll)-halogeniden oder von Eisen-(ll)-nitrat oder von Ferrocen, oder Eisen-(lll)-verbindungen, wie im Falle von Eisen-(lll)- halogeniden oder von E isen-( 111 )-n itrat. A further preferred variant of the method according to the invention comprises, after carrying out the measure a) as an additional measure a * ) mixing the iron-containing gas, vapor and / or aerosol phase (s) with a carrier gas phase and as a selected measure b) emission of the iron aerosols formed and / or their precursors together with the carrier gas into the atmosphere. In the case of the iron compounds used according to the invention, the iron can be present in different oxidation states. Examples of these are iron-0 compounds, as in the case of iron pentacarbonyl, or iron (II) compounds, as in the case of iron (II) halides or of iron (II) nitrate or of ferrocene, or iron - (III) compounds, as in the case of iron (III) halides or E isene (111) n-nitrate.
Bevorzugt wird ein Verfahren zur Herstellung von Eisen(lll)chloridaerosol- Emissionen in die Atmosphäre, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Eisen(lll)chlorid und/oder Eisen(lll)chloridhydrat verdampft und/oder thermisch zersetzt wird und daran anschließend zu einem Aerosol aus Eisen(lll)chlorid und/oder Eisen(lll)chloridhydrat kondensiert wird, wobei die Eisen(lll)chlorid- und/oder Eisen(lll)chloridhydrat-Verdampfung und/oder thermische Zersetzung durch die Verbrennung einer Eisen(lll)chloridlösung in einem organischen polaren Eisen(lll)chloridlösungs-mittel und gegebenenfalls durch die Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs oder eines Kohlenwasserstoffgemischs und/oder eines Silikonöls unter Sauerstoffüberschuss geschieht. Preference is given to a process for the production of iron (III) chloride aerosol emissions into the atmosphere, which is characterized in that iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate is vaporized and / or thermally decomposed and subsequently to an aerosol from iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate is condensed, wherein the iron (III) chloride and / or iron (III) chloride hydrate evaporation and / or thermal decomposition by the combustion of an iron (III) chloride in an organic polar iron (III) chloride solvent and optionally by the combustion of a hydrocarbon or a hydrocarbon mixture and / or a silicone oil in excess of oxygen.
Die Erfindung betrifft bevorzugt ein Verfahren zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung, wobei das Verfahren folgende Maßnahmen aufweist The invention preferably relates to a method for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere using the device described above, the method having the following measures
i) Erzeugung eines Trägergasstromes in einer Erzeugervorrichtung, ii) Injizieren von Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren in den Trägergasstrom durch eine Injektionsvorrichtung, die in i) generating a carrier gas stream in a generator device, ii) injecting iron aerosol and / or its precursors into the carrier gas stream through an injection device which is in
Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in ein Leitrohr mündet und/oder die in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr mündet, und/oder
iii) Erzeugen von Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren durch Verbrennen, Verdampfen oder Pyrolyse einer Eisenverbindung in einem Reaktor, der in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet, Seen flow direction of the carrier gas stream, before and / or opens into a guide tube and / or flows into the carrier gas stream after its exit from the guide tube, and / or iii) producing iron aerosol and / or precursors thereof by burning, vaporizing or pyrolysis of an iron compound in a reactor which, viewed in the direction of flow of the carrier gas stream, opens in front of and / or into the guide tube,
iv) gegebenenfalls Erwärmen des Trägergasstromes in einer Erwärmungsvorrichtung, iv) optionally heating the carrier gas stream in a heating device,
v) Einbringen des Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren enthaltenden erwärmten Trägergasstromes in ein zylindrisches Leitrohr mit kreisförmigem Querschnitt, v) introducing the heated aerosol stream containing the aerosol and / or its precursors into a cylindrical guide tube of circular cross-section,
vi) Versetzen des mit Eisenaerosol und/oder mit dessen Präkursoren beladenen Trägergasstromes innerhalb des Leitrohres in eine rotierende Bewegung senkrecht zur Längsachse des Leitrohres, und vii) Ausstoß des Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren enthaltenden rotierenden Trägergasstromes aus dem Leitrohr in die Atmosphäre. vi) placing the laden with iron aerosol and / or its precursor carrier gas stream within the guide tube in a rotating movement perpendicular to the longitudinal axis of the guide tube, and vii) ejection of the iron aerosol and / or its precursors containing rotating carrier gas stream from the guide tube into the atmosphere.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein bevorzugtes Verfahren zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre, wobei eine in einer Flüssigkeit gelöste oder dispergierte Eisenverbindung oder eine flüssige oder dampfförmige Eisenverbindung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases verbrannt wird, und das Verbrennungsprodukt anschließend in die Atmosphäre entlassen wird. More particularly, the invention relates to a preferred process for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, wherein an iron compound dissolved or dispersed in a liquid or a liquid or vaporous iron compound is burned in the presence of an oxygen-containing gas, and then the combustion product in the Atmosphere is released.
Für die Herstellung der Präkursorsubstanz Eisenoxidaerosol aus Eisenpentacarbonyl durch Flammpyrolyse in Gegenwart von Wasserstoff, Erdgas, Propangas, Butangas oder sonstigem brennbaren Gas eignen sich vorzugsweise handelsübliche Gasbrenner, wie z.B. Kreuzstrombrenner oder Gebläsegasbrenner der Küppers Solutions GmbH, Gelsenkirchen.
Für die Herstellung der Präkursorsubstanz Eisenoxidaerosol aus Eisenpentacarbonyl, Ferrocen, Eisenoleat oder Eisennaphthenat durch Flammenpyrolse in Gegenwart von flüssigem Kohlenwasserstoff wie z.B. Benzin oder Öl, können handelsübliche Ölbrenner eingesetzt werden, wie z.B. Gebläseölbrenner von Trotec oder von Heinsberg. Gleiches gilt für die Verbrennung von Eisensalze, vorzugsweise von Eisen(lll)salze, enthaltenden Lösungen, wie z.B. Eisentrinitrat oder Eisentrichlorid in polaren brennbaren Lösungsmitteln, beispielsweise in Alkohol, die als Emulsion in flüssigen Kohlenwasserstoffen vorliegen können. Es können auch in organischen Lösungen nur wenig lösliche Eisensalze in wässriger Lösung oder als Wasserin-Öl Dispersion eingesetzt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um in Wasser lösliche Eisen(ll)salze handeln, z.B. um Eisen(ll)nitrat, Eisen(ll)-chlorid oder Eisen(ll)acetat, die gelöst in Wasser vorliegen können oder dispergiert in Kohlenwasserstoffen als Wasser-in-ÖI-Emulsion. For the preparation of the precursor iron oxide aerosol from iron pentacarbonyl by flame pyrolysis in the presence of hydrogen, natural gas, propane gas, butane gas or other combustible gas are preferably commercially available gas burner, such as cross-flow burner or blower gas burner Küppers Solutions GmbH, Gelsenkirchen. For the preparation of the precursor substance iron oxide aerosol from iron pentacarbonyl, ferrocene, iron oleate or iron naphthenate by flame pyrolysis in the presence of liquid hydrocarbon such as gasoline or oil, commercially available oil burners can be used, such as fan oil burner from Trotec or Heinsberg. The same applies to the combustion of iron salts, preferably of iron (III) salts, containing solutions such as iron trinitrate or iron trichloride in polar combustible solvents, for example in alcohol, which may be present as an emulsion in liquid hydrocarbons. It is also possible to use only sparingly soluble iron salts in aqueous solutions or as a water-in-oil dispersion in organic solutions. These may, for example, be water-soluble iron (II) salts, for example iron (II) nitrate, iron (II) chloride or iron (II) acetate, which may be dissolved in water or dispersed in hydrocarbons as water. in-oil emulsion.
Auch können die brennbaren Lösungen der Eisensalze direkt in derartigen Ölbrennern flammenpyrolytisch zu Eisenoxid- oder Eisen(lll)chlorid-Aerosolen umgesetzt werden. Allerdings ist, wie bei allen halogenhaltigen Präkursoren auf den besonderen Korrosionsschutz der Brenner durch Ersatz von korrosiv belasteten Metallteilen durch Keramik bevorzugt. Der Vorteil dieser Methode der Co-Verbrennung von Eisennitrat und/oder Eisenchloridlösungen in polaren Stoffen, wie beispielsweise Wasser, Alkohol, Glykol, Aceton, Dichlormethan, Chloroform oder deren Gemischen allein für sich oder mit Ölen oder brennbaren Gasen ist die hohe Beladung der Flammenreaktion mit Eisensalzen. Damit ist es möglich, die Verbrennung von bis zu über 50- prozentigen Lösungen von Eisennitrat und/oder Eisenchlorid zu realisieren. Also, the flammable solutions of the iron salts can be reacted directly in such oil burners flame pyrolytic to iron oxide or iron (III) chloride aerosols. However, as with all precursors containing halogens, preference is given to the special corrosion protection of the burners by replacing corrosive metal parts with ceramics. The advantage of this method of co-combustion of iron nitrate and / or iron chloride solutions in polar substances, such as water, alcohol, glycol, acetone, dichloromethane, chloroform or mixtures thereof alone or with oils or combustible gases is the high loading of the flame reaction with iron salts. This makes it possible to realize the combustion of up to more than 50 percent solutions of iron nitrate and / or iron chloride.
Durch angehobene Eisennitrat-Anteile an der Flammenreaktion wird zudem zusätzliche Oxidationskapazität in die Flamme eingespeist. Allerdings erhöht
sich die Gefahr einer Rückzündung oder thermischen Zersetzung oder Explosion von organischen Eisennitrat-Lösungen oder -Emulsionen gemäß dem Reaktionsbeispiel einer methanolischen Eisen(lll)nitratlösung mit zunehmender Eisennitratkonzentration: Increased iron nitrate levels in the flame reaction also inject additional oxidation capacity into the flame. However, increased the risk of flashback or thermal decomposition or explosion of organic iron nitrate solutions or emulsions according to the reaction example of a methanolic iron (III) nitrate solution with increasing iron nitrate concentration:
2Fe(N03)3 + 2CH3OH Fe203 + 2C02 + 4H20 + 3N2 2Fe (NO 3 ) 3 + 2CH 3 OH Fe 2 0 3 + 2C0 2 + 4H 2 0 + 3N 2
Durch Verwendung kristallwasserhaltigen Eisen(lll)nitrats oder Einstellung eines Wassergehalts zwischen 5 und 30 % in Eisen(lll)nitratlösungen enthaltend organische Lösungsmittel oder sogar durch Einsatz von wässrigen Eisen(lll)nitrat- und/oder Eisen(ll)nitrat-Lösungen, kann das Problem aber einfach gelöst werden. By using water of crystallized iron (III) nitrate or setting a water content of between 5 and 30% in iron (III) nitrate solutions containing organic solvents or even by using aqueous iron (III) nitrate and / or iron (II) nitrate solutions the problem can be solved easily.
Durch den Einsatz von Mehrstoffbrennern, in denen verschiedene flüssige Phasen und/oder Gasphasen in einer Flamme zur Reaktion gebracht werden können, ist es möglich, unterschiedlichste fluide Phasen aus den Gruppen brennbare Gasphasen, brennbare flüssige Phasen, unbrennbare flüssige Phasen, gasförmige Oxidationsmittel und flüssige Oxidationsmittel miteinander gleichzeitig in einer Flamme zur Reaktion zu bringen, um direkt Eisen(lll)aerosole und/oder deren Präkursoren zu erzeugen, beispielsweise Eisenoxidaerosole, gas- und dampfförmige Halogene und Halogenwasserstoffe. Für diese Zwecke sind beispielsweise die Mehrstoffbrenner der Küppers Solutions GmbH, Gelsenkirchen geeignet. Dazu werden die einzelnen Phasen durch den Brenner miteinander vernebelt und in der Flammenreaktion miteinander zur Reaktion gebracht. Bevorzugt ist auch hier ein besonderer Korrosionsschutz der belasteten Brennerbestandteile gegen die halogenhaltigen Präkursoren durch Ersatz der betroffenen Metallteile durch Keramik.
Die Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren enthaltenden Abgase aus der Flammenreaktion können unmittelbar in den emporströmenden Trägergasstrom eingeleitet werden. Mit den Trägergasen können die wirksamen Inhaltsstoffe erfindungsgemäß und unabhängig von der Wetterlage in große Höhen verfrachtet werden, beispielsweise bis über einen Kilometer hoch über Grund in die Troposphäre befördert werden, so dass sich diese dort über weite Regionen verbreiten können. Bezogen auf den Emissionsort können sich so die wirksamen Inhaltsstoffe ohne weiteres über interkontinentale Distanzen ausbreiten. Through the use of multi-fuel burners, in which various liquid phases and / or gas phases can be reacted in a flame, it is possible a variety of fluid phases from the groups combustible gas phases, combustible liquid phases, incombustible liquid phases, gaseous oxidants and liquid oxidants to react simultaneously in a flame to directly produce iron (III) aerosols and / or their precursors, for example iron oxide aerosols, gaseous and vapor halogens and hydrogen halides. For example, the multi-fuel burners from Küppers Solutions GmbH, Gelsenkirchen are suitable for this purpose. For this purpose, the individual phases are atomized together by the burner and reacted with each other in the flame reaction. Here, too, a special protection against corrosion of the loaded burner components against the halogen-containing precursors by replacement of the affected metal parts by ceramic is preferred. The iron aerosols and / or their precursors containing exhaust gases from the flame reaction can be introduced directly into the upflowing carrier gas stream. With the carrier gases, the active ingredients according to the invention and regardless of the weather conditions can be shipped to great heights, for example, be transported over one kilometer high above ground in the troposphere, so that they can spread there over wide regions. Based on the emission site, the active ingredients can easily spread over intercontinental distances.
Partikeldurchmesser der in einer Flammenreaktion gebildeten klimawirksamen Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren liegen in der Regel unterhalb von 1 Mm. Particle diameters of the climate-active iron aerosols formed in a flame reaction and / or their precursors are generally below 1 μm.
Anstelle von Präkursoren von Eisenaerosolen, aus denen durch Flammenpyrolyse Eisenoxide oder Eisenchloride erzeugt werden können, lassen sich auch Mischoxide aus Eisenoxiden, Sililiciumdioxid und auch Manganoxiden in der Flammenpyrolyse einsetzen, indem zusätzlich zu den genannten eisenstämmigen Präkursoren Silikonöle oder übrige Siliziumorganische oder Silizium-anorganische Präkursoren, beispielsweise auch Siliziumtetrachlorid, oder Mangan-organische Öle zu den Ölen oder brennbaren Gasen vor der Verbrennung zugesetzt werden. Unter Vermeidung des Verbrennungsvorganges lassen sich auch auf einfachem chemischem Weg Eisenaerosole erzeugen. Durch Zusatz von Eisenpentacarbonyldampf, und/oder Eisenoxidaerosol oder Eisenoxidhydrataerosol und Chlorwasserstoffgas, gegebenenfalls auch Bromwasserstoffdampf, in den Gaswirbel bilden sich darin direkt
klimawirksame Eisen(lll)halogenidaerosole (ISA). Anstelle der Halogenwasserstoffgase kann auch Siliziumtetrachloriddampf und/oder Siliziumtetrabromiddampf, eingesetzt werden, die beide durch Hydrolyse bereits in der Gasphase des Gaswirbels in Kieselsäureaerosol und Halogenwasserstoffgas zerfallen und sich dann mit dem Eisengehalt des oder der zugesetzten eisenhaltigen Dämpfe oder Aerosole zu ISA umsetzen. Neben Eisen wirkt auch das freigesetzte Kieselsäureaerosol als Nährstoff des Phytoplanktons und befördert ebenso wie das Eisen das Phytoplanktonwachstum. Instead of precursors of iron aerosols from which iron oxides or iron chlorides can be produced by flame pyrolysis, mixed oxides of iron oxides, silicon dioxide and manganese oxides can also be used in flame pyrolysis, by adding silicone oils or other organosilicon or silicon-inorganic precursors, in addition to the said iron-based precursors, For example, silicon tetrachloride, or manganese organic oils may be added to the oils or combustible gases prior to combustion. By avoiding the combustion process, iron aerosols can also be produced in a simple chemical way. By adding iron pentacarbonyl vapor, and / or iron oxide aerosol or Eisenoxidhydrataerosol and hydrogen chloride gas, possibly also hydrogen bromide vapor, in the gas vortex form directly therein climate-effective iron (III) halide aerosols (ISA). Instead of the hydrogen halide gases, it is also possible to use silicon tetrachloride vapor and / or silicon tetrabromide vapor, both of which already decompose by hydrolysis in the gas phase of the gas vortex into silica aerosol and hydrogen halide gas and then react with the iron content of the iron-containing vapors or aerosols added to form ISA. In addition to iron, the released silica aerosol also acts as a nutrient for the phytoplankton and, like iron, promotes phytoplankton growth.
Zu den bevorzugten physikalischen und chemisch-physikalischen Methoden zur Herstellung von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren, vorzugsweise von ISA, die im Trägergaswirbel enthalten sind und mit diesem in die Troposphäre emittiert werden, zählt die Verdampfung von ISA und/oder ISA- Präkursoren. The preferred physical and chemical-physical methods for producing iron aerosols and / or their precursors, preferably of ISA, contained in the carrier gas vortex and emitted therewith into the troposphere, include the evaporation of ISA and / or ISA precursors.
Durch Verdampfung zwischen 150 und 500 °C, vorzugsweise zwischen 200 und 300 °C kann Eisen(lll)chlorid in ausreichender Menge in den dampfförmigen Zustand überführt werden aus dem es durch rasche Abkühlung und Hydrolyse in ISA übergeht. Auch die Partikeldurchmesser der hierbei gebildeten ISA liegen unterhalb von 1 μητι, wenn die Abkühlung rasch erfolgt. Der Eisen(lll)chlorid-Verdampfungsprozess kann durch Hindurchleiten eines trockenen Inertgases, wie z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid, durch ein Vorlagegefäß mit geeignet temperiertem wasserfreien Eisen(lll)chlorid geschehen. Beim Einleiten des mit Eisen( 111 )chlorid beladenen heißen Inertgases in den aufsteigenden Gaswirbel kommt es durch Kondensation und Hydrolyse direkt zur Bildung von ISA.
Bevorzugt ist außerdem die nachfolgend beschriebene Methode zur Herstellung von klimawirksamen Eisenaerosolen, vorzugsweise von ISA, die ebenfalls nach der Kondensationsmethode geschieht, und die auf einfache Art und Weise mittels eines Brenners, vorzugsweise mittels eines Ölbrenners, durchgeführt werden kann. Dabei wird die zur Überführung von Eisen(lll)chlorid in den Dampfzustand notwendige Energie durch Verbrennung eines Hilfsstoffes aufgebracht. Dazu wird eine Lösung von wasserfreiem oder wasserhaltigem Eisen(lll)chlorid in einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise wasserfreiem oder wasserhaltigen Ethanol, Methanol, Propanol, Isopropanol, Aceton, Glycol, Ether, Methylethylketon, Methyl isobutylketon, Butylacetat, der als Hilfsstoff wirkt, aufgelöst. Diese Lösung wird mittels Brenner verbrannt. Dabei verdampft das enthaltene Eisen(lll)chlorid in das gebildete Rauchgas oder es zerfällt in Chlorwasserstoff und Eisen(lll)oxid. Beim Einleiten des mit Eisen(lll)chlorid und/oder Chlorwasserstoff und Eisen(lll)oxid beladenen heißen Rauchgases in den aufsteigenden Gaswirbel kommt es durch Kondensation und/oder Hydrolyse direkt zur Bildung von ISA. By evaporation between 150 and 500 ° C, preferably between 200 and 300 ° C, iron (III) chloride can be converted in sufficient amount in the vapor state from which it passes through rapid cooling and hydrolysis in ISA. The particle diameter of the ISA formed in this case are below 1 μητι when the cooling is rapid. The iron (III) chloride evaporation process may be carried out by passing a dry inert gas, such as e.g. For example, nitrogen or carbon dioxide, by a priming vessel with suitably tempered anhydrous iron (III) chloride happen. When introducing the charged with iron (111) chloride hot inert gas in the rising gas vortex, condensation and hydrolysis directly to the formation of ISA. Preference is also given to the method described below for the production of climate-effective iron aerosols, preferably of ISA, which also takes place by the condensation method, and which can be carried out in a simple manner by means of a burner, preferably by means of an oil burner. In this case, the necessary for the conversion of iron (III) chloride in the vapor state energy is applied by combustion of an excipient. For this purpose, a solution of anhydrous or hydrous iron (III) chloride in a polar solvent, for example, anhydrous or hydrous ethanol, methanol, propanol, isopropanol, acetone, glycol, ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, which acts as an adjuvant, dissolved. This solution is burned by means of burners. In this case, the contained iron (III) chloride evaporates into the formed flue gas or it decomposes into hydrogen chloride and iron (III) oxide. When the hot flue gas laden with iron (III) chloride and / or hydrogen chloride and iron (III) oxide is introduced into the rising gas vortex, condensation and / or hydrolysis leads directly to the formation of ISA.
Bei Emulgieren und Verbrennen einer Lösung einer Eisenverbindung, beispielsweise einer Eisen( 111 )chlorid- oder einer Eisen(lll)nitratlösung, in einem Lösungsmittel zusammen mit Kohlenwasserstoffölen, wie beispielsweise mit Dieselöl, oder durch direktes Verbrennen der Lösung einer Eisenverbindung, kann die Verbrennungsenergie der Emulsion soweit gesteigert werden, dass selbst bis zu 40 prozentige Lösungen von Eisenverbindungen, wie von Eisenchlorid oder Eisennitrat, unter Verdampfung bzw. unter Eisen(lll)chlorid- Aerosolbildung oder unter Eisen(lll)oxid-Aerosolbildung verbrannt werden können. Der Präkursorlösung oder -dispersion können wie oben beschrieben Siliziumverbindungen zugesetzt werden. Als Siliziumkomponente können neben Siliciumtetrachlorid oder Silikonölen auch Kieselsäureester angewendet werden. Um bei angehobenem Wassergehalt der Eisensalzlösungen, der
vorzugsweise bis zu 40 % betragen kann oder sogar noch höher liegen kann, ausreichende Neigung zur Pyrolyse der Eisen)salzlösung zu induzieren, kann es erforderlich sein, der Lösung größere Mengen, beispielsweise bis zu 80 Gew.-%, an Kohlenwasserstoffen als Energielieferant beizumischen. Die Kohlenwasserstoffe können dazu als Emulsion in der Eisensalzlösung enthalten sein; umgekehrt kann auch die Eisensalzlösung als Emulsion in dem Kohlenwasserstoff oder in dem Kohlenwasserstoffgemisch enthalten sein. When emulsifying and burning a solution of an iron compound, for example, an iron (III) chloride or an iron (III) nitrate solution, in a solvent together with hydrocarbon oils, such as diesel oil, or by directly burning the solution of an iron compound, the combustion energy of the Emulsion can be increased so far that even up to 40 percent solutions of iron compounds, such as iron chloride or iron nitrate, with evaporation or under iron (III) chloride aerosol formation or under iron (III) oxide aerosol formation can be burned. The precursor solution or dispersion may be added with silicon compounds as described above. In addition to silicon tetrachloride or silicone oils, silicic acid esters can also be used as the silicon component. In order to increase the water content of the iron salt solutions, the preferably up to 40%, or even higher, to induce sufficient pyrolysis of the iron salt solution, it may be necessary to add larger amounts, for example up to 80% by weight, of hydrocarbons to the solution as an energy source. The hydrocarbons may be included as an emulsion in the iron salt solution; conversely, the iron salt solution may be included as an emulsion in the hydrocarbon or in the hydrocarbon mixture.
Wasserfreien und hochprozentigen organischen Eisennitrat-Lösungen kann ein erhebliches Oxidationspotential innewohnen und es kann die Gefahr explosiver Zersetzung bestehen. ES ist daher sicherer, wenn diese Lösungen einen geringen Wasseranteil haben, der zum Beispiel dem Kristallwasseranteil von Eisen(lll)nitrat-Hexahydrat oder Eisen(lll)nitrat-Nonahydrat entspricht. Diese wasserhaltigen Salze sind ebenso in polaren organischen Lösungsmitteln löslich, wie wasserfreies Eisen(lll)nitrat. Anhydrous and high-percent organic iron nitrate solutions may have a significant potential for oxidation, and there may be a risk of explosive decomposition. It is therefore safer if these solutions have a low water content, which corresponds, for example, to the water of crystallization of iron (III) nitrate hexahydrate or iron (III) nitrate nonahydrate. These hydrous salts are also soluble in polar organic solvents, such as anhydrous iron (III) nitrate.
Zur Stabilisierung von Emulsionen können diesen Emulgatoren und/oder höhere Alkohole zugesetzt werden. Dazu sind übliche Tenside geeignet oder höheren Alkohole, beispielsweise Octanol. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Emulsionen aus Öl in polarem Lösungsmittel oder um Emulsionen aus polarem Lösungsmittel in Öl, die ISA und/oder ISA-Precursor wie z. B. Nitrate Carbonyle oder organische Verbindungen des Eisens oder Halogenverbindungen bzw. Halogen enthalten. Vorzugsweise enthalten halogenhaltige ISA-Präkursoren und ISA neben Chlor nicht mehr als 1 % des Elementes Brom. To stabilize emulsions, these emulsifiers and / or higher alcohols can be added. For this purpose, conventional surfactants are suitable or higher alcohols, such as octanol. These are preferably emulsions of oil in polar solvent or emulsions of polar solvent in oil, the ISA and / or ISA precursors such. As nitrates carbonyls or organic compounds of iron or halogen compounds or halogen. Preferably, halogen-containing ISA precursors and ISA contain not more than 1% of bromine in addition to chlorine.
Obwohl die Flammenreaktion in der Gegenwart von wasserhaltigem Eisen(lll)chlorid oder von wasserfreiem Eisen(l 111 )chlorid in der Gegenwart von
Sauerstoff durch primäre Bildung von Eisenoxidaerosol, Chlorwasserstoffgas und Chlorgas ein chemischer und kein physikalischer Prozess ist, führt er jedoch zum gleichen Ergebnis wie die Verdampfung von wasserfreiem Eisen(lll)chlorid. Im Endergebnis entsteht in der Atmosphäre ein Eisensalzaerosol bestehend aus wasserhaltigem Eisen(lll)chlorid. Although the flame reaction in the presence of hydrous iron (III) chloride or anhydrous iron (III) chloride in the presence of However, oxygen by primary formation of iron oxide aerosol, hydrogen chloride gas and chlorine gas is a chemical and not a physical process, but it leads to the same result as the evaporation of anhydrous iron (III) chloride. The final result is an iron salt aerosol consisting of hydrous iron (III) chloride in the atmosphere.
Durch Hindurchleiten von Inertgasen, beispielsweise CO2 oder Stickstoff, durch 200 bis 300 °C heißes Eisen(lll)chlorid und Zusatz des heißen Eisen(lll)chlorid- Dampfes in den Inertgasstrom kommt es ebenfalls darin zur Eisensalz- Aerosolbildung. By passing inert gases, for example CO 2 or nitrogen, through 200 to 300 ° C. hot iron (III) chloride and addition of the hot iron (III) chloride vapor into the inert gas stream, iron salt aerosol formation likewise occurs therein.
Auch die mechanische Vernebelung von Eisenchloridlösungen und/oder Eisenbromidlösungen kann zur Herstellung der Eisenaerosole benutzt werden. Die üblichen bekannten Methoden zur Vernebelung der Eisenlösungen, beispielsweise durch rotierende Bürsten, Ultraschallmembranen, durch Verdüsung mit Hilfsluft oder nach dem sogenannten Airless-Verfahren, und Einleiten des Nebels in einen Inertgasstrom, eignen sich zur Anreicherung von Eisen(lll)aerosolen in dem Inertgaswirbel. Neben der bereits beschriebenen Möglichkeit, die mit klimawirksamen Eisenaerosolen, vorzugweise mit ISA, als Mikronährstoff angereicherte Emissionswolke und gegebenenfalls zusätzlich mit Kieselsäureaerosol als Makronährstoff für das Phytoplankton und auch für landgebundene Lebensformen zu beladen, wird mit der vorliegenden Erfindung auch die Möglichkeit vorgeschlagen, der Emissionswolke Nitrat oder Nitratprecursor aus der Gasphase hinzuzufügen. Das kann durch Einwirkung von elektrischer Hochspannung auf das Trägergas vor seiner Beladung mit dem klimawirksamen Eisen(lll)aerosol oder dessen Präkursor(en), vorzugweise von ISA, geschehen. Dazu kann vorzugsweise eine Koronaentladung verwendet
werden, die in einem Magnetfeld durchgeführt wird entsprechend dem Vorschlag von S. Pekärek (2017): Experimental study of nitrogen oxides and ozone generation by corona-like dielectric barrier discharge with airflow in a magnetic field. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 37(5), 1313-1330, doi: 10.1007/s11090-017-9831-9. Dabei bildet sich bei niedriger Spannung, bei der noch kein Ozon gebildet wird, Stickoxid, das sich in der Emissionswolke durch Oxidation und Umsetzung mit dem allgegenwärtigen Meersalzaerosol letztlich zu Salpetersäure bzw. Nitrat und Chlorwasserstoff umsetzt. Chlorwasserstoff aktiviert den Methanabbau durch Eisen(lll)chlorid-Photolyse. The mechanical atomization of iron chloride solutions and / or iron bromide solutions can also be used to produce the iron aerosols. The customary known methods for atomizing the iron solutions, for example by rotating brushes, ultrasonic membranes, by spraying with auxiliary air or by the so-called airless method, and introducing the mist into an inert gas stream, are suitable for the enrichment of iron (III) aerosols in the inert gas vortex. In addition to the possibility already described of loading climate-effective iron aerosols, preferably with ISA, as a micronutrient enriched cloud of emissions and optionally additionally with silica aerosol as macronutrient for phytoplankton and also for land-bound life forms, the present invention also proposes the possibility of the cloud of emissions nitrate or to add nitrate precursors from the gas phase. This can be done by the action of electrical high voltage on the carrier gas prior to its loading with the climate-effective iron (III) aerosol or its precursor (s), preferably from ISA. For this purpose, preferably a corona discharge is used in a magnetic field, as proposed by S. Pekärek (2017): Experimental study of nitrogen oxide and ozone generation by corona-like dielectric barrier discharge with airflow in a magnetic field. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 37 (5), 1313-1330, doi: 10.1007 / s11090-017-9831-9. This forms at low voltage at which no ozone is formed, nitrogen oxide, which ultimately converts in the cloud of emissions by oxidation and reaction with the ubiquitous sea salt aerosol to nitric acid or nitrate and hydrogen chloride. Hydrogen chloride activates methane degradation through iron (III) chloride photolysis.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft beschrieben, wobei eine Vorrichtung zur Emission von Eisenaerosol zum Einsatz kommt. Eine Beschränkung der Erfindung ist dadurch nicht beabsichtigt. Beispiel The invention will be described by way of example below, using an apparatus for the emission of iron aerosol. A limitation of the invention is not intended thereby. example
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein typisches Beispiel für die Ausführung der Erfindung gegeben. Das Beispiel zeigt die multifunktionelle Einsetzbarkeit der Erfindung, die dadurch unabhängig von jeweils Markt- verfügbaren einzelnen Eisenaerosol-Präkursoren auf die breite Palette der möglichen Präkursoren und auch deren unterschiedliche Herstellungsverfahren zurückgreifen kann, die z.T. sogar am Ort der an der im Beispiel beschriebenen Anlagenlokalität problemlos durchführbar sind. In der Figur 1 wird ein Fließschema des Verfahrens und der dazu eingesetzten Vorrichtung gegeben. In the following description, a typical example of the embodiment of the invention is given. The example shows the multifunctional applicability of the invention, which can thereby rely on the wide range of possible precursors and also their different production methods independently of market-available individual Eisenaerosol precursors, the z.T. even at the location of the plant locality described in the example are easily feasible. FIG. 1 gives a flow chart of the method and the apparatus used for this purpose.
Die Beschreibung des Beispiels konzentriert sich auf das Wesentliche. Auf die Erwähnung von Förder- und Regeleinrichtungen zur Förderung und Mengenregulierung von Brennstoffen, Treibstoffen, Edukten, Kühlmitteln wird verzichtet.
Die Vorrichtung enthält ein Trägergastriebwerk (1 ) zur Herstellung des vorzugsweise angewärmten Trägergasstroms. Im Beispiel handelt es sich um ein Flugzeugtriebwerk mit 100 kW dieselmotorisch angetriebenem Propellerantrieb mit ca.12 l/h Diesel- oder Kerosinbedarf. Das Trägergastriebwerk (1 ) ist derart angeordnet, dass der gebildete Trägergasstrom nach oben aus dem Trägergastriebwerk (1 ) abströmt und die notwendige Zuluft (7) von unten angesaugt wird. Auf Grund seiner Labilität, sich unter dem Einfluss von Licht und den Oxidationsmitteln der Atmosphäre rasch zu Eisen(lll)oxid-Aerosol und CO2 zu zersetzen, kann bereits der Zuluft (7) oder im Leitrohr (3) dampfförmiges Eisenpentacarbonyl als Eisen(lll)- aerosol-Präkursor zugesetzt werden. Aus dem Kerosin- oder Dieselöllagertank (5) wird das verbrennungsmotorisch angetriebene Trägergastrieberk (1 ) mit Treibstoff versorgt. The description of the example focuses on the essentials. The mention of conveying and regulating devices for the promotion and quantity regulation of fuels, fuels, educts, coolants is omitted. The device contains a carrier gas engine (1) for producing the preferably warmed carrier gas stream. In the example, it is an aircraft engine with 100 kW diesel engine driven propeller drive with about 12 l / h diesel or kerosene required. The carrier gas engine (1) is arranged such that the carrier gas stream formed flows upwards out of the carrier gas engine (1) and the necessary supply air (7) is drawn in from below. Due to its lability to decompose rapidly under the influence of light and the oxidizing agents of the atmosphere to iron (III) oxide aerosol and CO 2 , already the supply air (7) or in the guide tube (3) vaporous iron pentacarbonyl as iron (lll ) - aerosol precursor may be added. From the kerosene or diesel oil storage tank (5), the internal combustion engine driven Trägergastrieberk (1) is supplied with fuel.
Das aus dem Trägergastrieberk (1 ) abströmende Trägergas wird durch das zylindrische Leitrohr (3) gepresst. Durch die schraubenförmig im Leitrohr (3) angeordneten Leitblechsegmente wird dem Trägergasstrom eine Rotation um die Rohrachse aufgeprägt, die es auch nach seinem Abstrom aus dem Leitrohr (3) in die freie Atmosphäre bis in eine Höhe über Grund von mindestens 500 m als frei rotierende Wirbelsäule (4) beibehält und dadurch die Eisen(lll)-Aerosol- Präkursoren in der Wirbelsäule (4) bis in diese Höhe fördert, von wo aus sie sich als weitgehend waagerecht angeordnete Emissionswolke ausbreiten. Weil der Trägergaswirbel (4) aus warmem Gas von geringerer Dichte als die umgebende Luft besteht, befördert das den Aufstieg der Wirbelsäule (4). Den Auftrieb fördernden Wärmeinhalt der Wirbelsäule (4) erhält sie durch die Verbrennungsprozesse im Mehrstoffbrenner (2) und im Trägergastriebwerk (1 ). Das zylindrische Leitrohr (3) hat einen Durchmesser, der in etwa dem Kreisdurchmesser von ca. 180 cm entspricht, den der rotierende Propeller des
Trägergastriebwerks (1 ) beschreibt und hat eine Höhe von 12 m. Das LeitrohrThe carrier gas flowing out of the carrier gas gate (1) is pressed through the cylindrical guide tube (3). Due to the helical in the guide tube (3) arranged Leitblechsegmente the carrier gas flow is impressed around the tube axis, which also after its outflow from the guide tube (3) in the free atmosphere to a height above ground of at least 500 m as a freely rotating spine (4) and thereby promotes the iron (III) aerosol precursors in the spine (4) up to this level, from where they spread as a largely horizontally arranged cloud of emissions. Because the carrier gas vortex (4) is made of warm gas of lesser density than the surrounding air, this promotes the ascent of the spine (4). The buoyancy-promoting heat content of the spinal column (4) is obtained by the combustion processes in the multi-fuel burner (2) and in the carrier gas engine (1). The cylindrical guide tube (3) has a diameter which corresponds approximately to the circle diameter of about 180 cm, the rotating propeller of the Carrier gas engine (1) describes and has a height of 12 m. The guide tube
(3) mitsamt dem Keramikrohraufsatz (9) zur Einleitung des heißen Eisen(lll)- aerosol-Präkursor enthaltenden Verbrennungsabgases ist gut gegen Wärmeableitung gedämmt, um der Trägergaswirbelsäule (4) den maximal möglichen Auftrieb zu geben. (3) along with the ceramic tube attachment (9) for introducing the combustion exhaust gas containing hot iron (III) aerosol precursor is well insulated against heat dissipation to give the carrier gas spine (4) the maximum possible lift.
Die wesentliche Beladung des Trägergasstroms mit den Elementen Eisen und Chlor und gegebenenfalls Brom als Eisenaerosol-Präkursor erhält der Trägergasstrom durch tangentiale Einleitung (16) von eisen- und halogenhaltigen Eisenaerosol-Präkursoren in den Trägergasstrom in den Keramikrohraufsatz (9). Eisen- und halogenhaltige Eisenaerosole oder deren Präkursoren lassen sich beispielsweise durch Verbrennung von Eisen(lll)chlorid erhalten. Weniger bevorzugt, aber ebenfalls möglich, ist die erwähnte Möglichkeit, dampfförmiges Eisenpentacarbonyl als Eisen-aerosol- Präkursor an anderen Stellen in den Trägergasstrom einzuspeisen. The carrier gas stream is essentially loaded with the elements iron and chlorine and possibly bromine as an iron aerosol precursor by tangential introduction (16) of iron- and halogen-containing iron aerosol precursors into the carrier gas stream into the ceramic tube attachment (9). Iron- and halogen-containing iron aerosols or their precursors can be obtained, for example, by combustion of iron (III) chloride. Less preferred, but also possible, is the mentioned possibility of feeding vaporous iron pentacarbonyl as an iron aerosol precursor into the carrier gas stream at other locations.
Aus dem Keramikaufsatz (9) steigt der nunmehr komplett mit den eisenhaltigen und halogenhaltigen Eisenaerosol-Präkursoren beladene Trägergasstrom als warme Trägergaswirbelsäule (4) in die freie Atmosphäre bis in eine Höhenlage von über 500 m auf. Nachdem Rotation und Aufstieg der TrägergaswirbelsäuleFrom the ceramic top (9) increases the now fully loaded with the iron-containing and halogenated Eisenaerosol precursors carrier gas flow as a warm carrier gas spine (4) in the free atmosphere up to an altitude of over 500 m. After rotation and rise of the carrier gas spine
(4) zur Ruhe gekommen sind, breitet sich das Trägergas weitgehend waagerecht mit der natürlichen Luftbewegung als mit Eisen-aerosolen beladene Emissionswolke (12) aus. Da die Umsetzung der Eisenaerosol- Präkursoren zu Eisenaerosol durch Oxidation, Hydrolyse und Chloridsalzbildung recht rasch abläuft, ist die Umsetzung der Eisen-aerosol- Präkursoren zu Eisenaerosol innerhalb der Emissionswolke (12) innerhalb eines Tages weitgehend abgeschlossen.
Die wesentliche Erzeugung von Eisenaerosol-Präkursoren geschieht mittels des Mehrstoffbrenners (2). Dazu wird der Mehrstoffbrenner (2) kontinuierlich mit vorzugsweise flüssigem, ggf. auch gasförmigem Brennstoff aus einem der Vorratsbehälter (5) oder (6) versorgt. Der Mehrstoffbrenner (2) ist derart ausgelegt, dass er das kalorische Äquivalent von ca. 10 kg/h reinem Alkohol in der Form von einer bis zu 30 Gewichts-% Eisen als Salz enthaltenden Lösung mit überwiegend Alkohol enthaltendem Lösungsmittel und einem darin gelösten Eisensalz, beispielsweise aus der Gruppe Eisen(lll)chlorid, Eisen(lll)nitrat, Eisen(lll)acetylacetonat, Eisen(lll)oxalat, Eisenpentacarbonyl, Eisen(lll)- ascorbat, Eisen(lll)zitronat und/oder Eisen(lll)catecholat, verbrennen kann. (4) have come to rest, the carrier gas propagates largely horizontally with the natural air movement as loaded with iron aerosols emission cloud (12). Since the conversion of the iron aerosol precursors to iron aerosol proceeds very quickly by oxidation, hydrolysis and chloride salt formation, the conversion of the iron aerosol precursors to iron aerosol within the cloud of emissions (12) is largely completed within one day. The essential production of Eisenaerosol precursors happens by means of the multi-fuel burner (2). For this purpose, the multi-fuel burner (2) is continuously supplied with preferably liquid, possibly also gaseous fuel from one of the storage container (5) or (6). The multi-fuel burner (2) is designed to have the calorific equivalent of about 10 kg / h of pure alcohol in the form of a solution containing up to 30% by weight of iron as a salt, with solvent predominantly containing alcohol and an iron salt dissolved therein, for example from the group iron (III) chloride, iron (III) nitrate, iron (III) acetylacetonate, iron (III) oxalate, iron pentacarbonyl, iron (III) ascorbate, iron (III) citronate and / or iron (III) catecholate , can burn.
Weiterhin ist der Mehrstoffbrenner (2) so ausgelegt, dass er das kalorische Äquivalent von ca. 10 kg reinem Kohlenwasserstoff in der Form einer bis zu 20 Gewichts-% Eisenpentacarbonyl enthaltenden Kohlenwasserstofflösung ver- brennen kann; sowohl als Gasphase, beispielsweise als Methan, als auch in der Flüssigphase, beispielsweise Heizöl. Furthermore, the multi-fuel burner (2) is designed to burn the calorific equivalent of about 10 kg of pure hydrocarbon in the form of a hydrocarbon solution containing up to 20% by weight of iron pentacarbonyl; both as a gas phase, for example as methane, and in the liquid phase, for example fuel oil.
Weiterhin ist der Mehrstoffbrenner (2) so ausgelegt, dass er zusätzlich zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe auch verdünnte bis konzentrierte wässrige Eisensalzlösungen, oder deren Emulsionen in Öl oder Ölemulsionen in diesen Eisensalzlösungen, beispielsweise solche der Eisensalze Eisen(lll)chlorid, Eisen(ll)chlorid, Eisen(lll)nitrat, Eisen(ll)nitrat, Eisen(lll)acetylacetonat, Eisen(ll)acetylacetonat, Eisen(lll)oxalat, Eisen(ll)oxalat, Eisenpentacarbonyl, Eisen(lll)ascorbat, Eisen(lll)zitronat, , Eisen(ll)catecholat oder Eisen(lll)catecholat in der Flammenphase des flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffs pyrolysieren kann. Furthermore, the multi-fuel burner (2) is designed so that in addition to the combustion of liquid or gaseous fuels, it also diluted to concentrated aqueous iron salt solutions, or their emulsions in oil or oil emulsions in these iron salt solutions, for example those of the iron salts iron (III) chloride, iron (II ) chloride, iron (III) nitrate, iron (II) nitrate, iron (III) acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, iron (III) oxalate, iron (II) oxalate, iron pentacarbonyl, iron (III) ascorbate, iron (III ) citronate, iron (II) catecholate or iron (III) catecholate in the flame phase of the liquid and / or gaseous fuel.
Eisensalze aus der Gruppe der in aliphatischen Ölen löslichen Eisenseifen oder ähnlicher hochmolekularer organischer Eisenverbindungen gehören
wegen ihres geringen Eisengehaltes aus wirtschaftlichen Gründen nicht bevorzugten Ausgangsstoffen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Iron salts from the group of soluble in aliphatic oils iron soaps or similar high molecular weight organic iron compounds because of their low iron content for economic reasons not preferred starting materials of the process according to the invention.
Weiterhin ist der Mehrstoffbrenner (2) so ausgelegt, dass er zusätzlich zur Verbrennung flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe auch verdünnte bis konzentrierte organische C bis C3-Halogenverbindungen von Chlor und/oder Brom, die als alkoholische Lösungen vorliegen und/oder als Lösungen in Kohlenwasserstoffen vorliegen und/oder als Gemische mit Methangas und/oder Flüssiggas vorliegen, verbrennen kann. Furthermore, the multi-fuel burner (2) is designed so that in addition to the combustion of liquid or gaseous fuels, it also dilute to concentrated organic C to C3 halogen compounds of chlorine and / or bromine, which are present as alcoholic solutions and / or as solutions in hydrocarbons and / or present as mixtures with methane gas and / or LPG, can burn.
Die Verbrennungsluft gelangt in den Mehrstoffbrenner (2) mittels Zuführungsleitung(13). Die Brennstoffe und Eisenaerosol-Präkursor-Lösungen und/oder Gasgemische gelangen aus den Lagerbehältern (6) über die Zuführungsleitung (17) in den Brenner (2). Die flüssigen Kohlenwasser-stoffe als Brennstoff, vorzugsweise Kerosin oder Diesel, gelangen aus den Lagerbehältern (5) über die Zuführungsleitung (10) in den Brenner (2). The combustion air passes into the multi-fuel burner (2) by means of supply line (13). The fuels and iron aerosol precursor solutions and / or gas mixtures pass from the storage containers (6) via the supply line (17) into the burner (2). The liquid hydrocarbons as fuel, preferably kerosene or diesel, pass from the storage containers (5) via the feed line (10) into the burner (2).
Die aerosolförmigen Verbrennungsprodukte werden aus dem Brenner (2) mitsamt dem heißen ungekühlten Abgas aus der Verbrennung mittels Keramikrohr (11 ) aus dem Brenner (2) abgeführt und gelangen über das keramische Zuleitungsrohr (16) in den Keramikrohraufsatz (9), wo sie in den rotierenden Trägergasstrom eingeleitet werden. Die Keramikrohre (11 ) und (16) sind, wie auch das Trägergasleitrohr (3) mitsamt dem Keramikrohraufsatz (9), gegen Wärmeverlust gut gedämmt. The aerosol-shaped combustion products are discharged from the burner (2) from the burner (2) together with the hot uncooled exhaust gas from the combustion by means of ceramic tube (11) and pass through the ceramic supply pipe (16) into the ceramic tube attachment (9), where they enter the be initiated rotating carrier gas stream. The ceramic tubes (11) and (16), as well as the Trägergasleitrohr (3) together with the ceramic tube attachment (9), well insulated against heat loss.
Für den Fall, dass kein Eisen(lll)chlorid und/oder kein halogenorganischer Stoff für die Verbrennung in dem Mehrstoffbrenner (2) verfügbar ist, kann aus dem Lager (14) Chlorwasserstoffgas, Chlorgas oder Salzsäure, letztere vorzugsweise mittels Keramikdüse vernebelt über die Zuführungsleitung (15)
und die keramische Zuleitung (16) in den Keramikrohraufsatz (9) geleitet werden, von wo sie in den rotierenden Trägergasstrom eingeleitet wird. Chlorgas kann vor Ort relativ einfach durch Elektrolyse aus Salzwasser hergestellt werden. Auch Chlorwasserstoffgas kann relativ einfach durch Umsetzung von konzentrierter Schwefelsäure mit Steinsalz zu Natriumsulfat und Chlorwasserstoffgas oder durch Erhitzen von Quarzsand mit Steinsalz zu Natriumsilikat und Chlorwasserstoffgas hergestellt werden. In the event that no iron (III) chloride and / or halogenated material is available for combustion in the multi-fuel burner (2), hydrogen chloride gas, chlorine gas or hydrochloric acid may be generated from the bearing (14), the latter being preferably atomized via the supply line by means of a ceramic nozzle (15) and passing the ceramic feed line (16) into the ceramic tube attachment (9) from where it is introduced into the rotating carrier gas flow. Chlorine gas can be produced on site relatively simply by electrolysis of salt water. Also, hydrogen chloride gas can be produced relatively easily by reacting concentrated sulfuric acid with rock salt to sodium sulfate and hydrogen chloride gas or by heating silica sand with rock salt to sodium silicate and hydrogen chloride gas.
Bezugszeichenliste für die Figur 1 List of reference numerals for the figure 1
(1 ) Erzeugervorrichtung für einen Trägergasstrom (Trägergastriebwerk): (1) Carrier gas stream generating device (carrier gas turbine):
Dieses enthält einen in seiner Leistung regelbaren kolbenmotorisch mit einem 100 kW Thielert-Dieselmotor angetriebenen Propeller, der die Luft von unten ansaugt und mitsamt den Verbrennungsabgasen als warmen Trägergasstrom nach oben in das Leitrohr (3) auspresst, mit einem Verbrauch von ca. 12 l/h Diesel oder Kerosin This contains a variable in its performance piston motor driven by a 100 kW Thielert diesel engine propeller, which sucks the air from below and together with the combustion exhaust gases as warm carrier gas flow upwards in the guide tube (3), with a consumption of about 12 l / h diesel or kerosene
(2) Verbrennungsvorrichtung (Mehrstoffbrenner): Dieser dient der Bildung von Eisenaerosol-Präkursor aus alkoholischer Eisen(lll)chlorid-Lösung oder aus alkoholischer Eisen(lll)nitrat-Lösung oder aus Eisenpentacarbonyl enthaltendem Methangas oder aus Ferrocen enthaltenden Kohlenwasserstofföl oder aus Eisenpentacarbonyl enthaltendem Alkohol. Anstelle von Eisenverbindungen enthaltenden Lösungen kann damit auch unverdünntes Eisenpentacarbonyl verbrannt werden. Anstelle alkoholischer Lösungen können auch wasserhaltige alkoholische Lösungen der genannten Eisensalze oder sogar deren rein wässrige Lösungen in der Mehrstoffbrennerflamme verbrannt werden, wenn die Flamme ausreichend durch Co-Verbrennung von Brennstoffen, wie Alkohol, Gas, Flüssiggas, Benzin oder Öl, unterhalten wird. Der
Mehrstoffbrenner hat einen Verbrauch von ca. 10 l/h Dieselöl oder Alkohol und kann mindestens ein Äquivalent von 1 kg/h Eisen als Eisenaerosol-Präkursor generieren (2) Combustion Apparatus (Multi-fuel Burner): This is for the formation of iron aerosol precursor of alcoholic ferric chloride solution or alcoholic ferric nitrate solution or methane gas containing iron pentacarbonyl or hydrocarbon oil containing ferrocene or alcohol containing iron pentacarbonyl , Instead of solutions containing iron compounds can thus be burned undiluted iron pentacarbonyl. Instead of alcoholic solutions, water-containing alcoholic solutions of said iron salts or even their purely aqueous solutions in the multi-fuel burner flame can be burned if the flame is sufficiently maintained by co-combustion of fuels such as alcohol, gas, LPG, gasoline or oil. The Multi-fuel burner has a consumption of about 10 l / h of diesel oil or alcohol and can generate at least one equivalent of 1 kg / h of iron as an iron aerosol precursor
Zylindrisches Leitrohr: Dieses weist schraubenförmig eingebaute Leitblechsegmente auf, die dem Trägergas eine Rotation und Verwirbelung um die Rohrachse bei der Durchströmung des Leitrohres von unten nach oben aufprägen Cylindrical guide tube: This has helically incorporated baffle segments, which impart to the carrier gas rotation and turbulence around the tube axis in the flow through the guide tube from bottom to top
Trägergaswirbelsäule: Nach dem Ausströmen aus dem Leitrohr (3) behält das warme Trägergas die aufgeprägte Rotation um eine annähernd vertikale Achse und bildet bis in eine Höhenlage, die in Abhängigkeit von ihrer Temperatur bei voller Leistung des Trägergastriebwerks (1 ) und bei voller kalorischer Leistung des Brenners (2) eine sich bis zu mehr als 500 m über Grund rotationsstabil isierte Gaswirbelsäule aus. Der rotierende Wirbel wirkt als Reaktionsraum für die Eisenaerosol Synthese aus den in dem Keramikaufsatz (9) zugesetzten Edukten (Eisenaerosol-Präkursoren) Carrier gas spine: After flowing out of the draft tube (3), the warm carrier gas retains the impressed rotation about an approximately vertical axis and forms up to an altitude depending on its temperature at full power of the carrier gas engine (1) and at full calorific power of the Brenners (2) is a rotation-stabilized gas spine up to more than 500 m above ground. The rotating vortex acts as a reaction space for the iron aerosol synthesis from the educts (iron aerosol precursors) added in the ceramic cap (9)
Treibstofflagertanks: Diese dienen zur Lagerung des Treibstoffs des Trägergastriebwerks (1 ), der gleichzeitig als Brennstoff für den Brenner (2) nutzbar ist. Bei dem Treibstoff handelt es sich vorzugsweise um kohlenwasserstoffhaltige Öle wie Kerosin, Dieselöl oder Heizöl. Diese können öllösliche Eisenaerosol-Präkursoren als Additive enthalten wie z. B. Ferrocen oder Eisenpentacarbonyl Fuel storage tanks: These are used to store the fuel of the carrier gas engine (1), which is also used as fuel for the burner (2). The fuel is preferably hydrocarbonaceous oils such as kerosene, diesel oil or fuel oil. These may contain oil-soluble iron aerosol precursors as additives such as. B. ferrocene or iron pentacarbonyl
Brennstofflagertanks: Diese dienen der Lagerung für Brennstoff und Eisen(lll)aerosol-Präkursoren. Dabei handelt es sich in der Regel um wässrige und/oder alkoholische Lösungen von Eisen(lll)aerosol- Präkursoren aus der Gruppe Eisennitrat und Eisenchlorid oder um alkoholische Lösungen von Eisenpentacarbonyl, Eisenacetylacetonat,
organische Eisensalze sowie um chlor- und bromorganische Stoffe aus der Gruppe der d- bis C3-Aliphaten oder um Lösungen von Eisennitrat und Eisenchlorid in wasserhaltigem Alkohol. Als Brennstoff eignen sich hier auch leichter flüchtige Brennstoffe, wie z.B. Wasserstoff, Erdgas, Flüssiggas, Alkohol und Benzin, die nicht im Verbrennungsmotor des Trägergastriebwerks (1 ) nicht verbrannt werden können Fuel storage tanks: These are used for storage of fuel and iron (III) aerosol precursors. These are usually aqueous and / or alcoholic solutions of iron (III) aerosol precursors from the group iron nitrate and iron chloride or to alcoholic solutions of iron pentacarbonyl, iron acetylacetonate, organic iron salts as well as chlorine and bromine organic substances from the group of d- to C3 aliphatics or to solutions of iron nitrate and iron chloride in hydrous alcohol. Also suitable as fuel here are more volatile fuels, such as hydrogen, natural gas, liquefied petroleum gas, alcohol and gasoline, which can not be burned in the internal combustion engine of the carrier gas engine (1)
(7) Frischlufteinspeisung in das Trägergastriebwerk (1 ) (7) Fresh air feed into the carrier gas engine (1)
(8) Treibstoffzuführung zum Trägergastriebwerk (1 ) (8) Fuel supply to the carrier gas engine (1)
(9) Zylindrischer Keramikrohraufsatz mit einer Öffnung für die tangentiale Einleitung der Eisen(lll)aerosol-Präkursoren aus der Zuleitung (16) und aus der Zuleitung (15) (9) Cylindrical ceramic tube attachment with an opening for the tangential introduction of the iron (III) aerosol precursors from the supply line (16) and from the supply line (15)
(10) Brenn Stoffzuführung zum Mehrstoffbrenner (2) (10) fuel feed to the multi-fuel burner (2)
(11 ) Eisen(lll)aerosol-Präkursor-Zuleitung aus Keramikrohr (11) Iron (III) aerosol precursor inlet made of ceramic tube
(12) Eisen(lll)aerosol und Eisen(lll)aerosol-Präkursor Emissionswolke (12) Iron (III) aerosol and iron (III) aerosol precursor emission cloud
(13) Lufteinspeisung in den Mehrstoffbrenner (2) (13) Air feed into the multi-fuel burner (2)
(14) Lagertanks für die Eisen(lll)aerosol-Präkursoren Chlorwasserstoff, Chlor, Salzsäure (14) Storage tanks for the iron (III) aerosol precursors hydrogen chloride, chlorine, hydrochloric acid
(15) Eisen(lll)aerosol-Präkursor Zuleitung von gasförmigem und/oder aerosol-förmig vernebeltem Chlor, Chlorwasserstoff und/oder Salzsäure aus Keramikrohr (15) Iron (III) aerosol precursor Supply of gaseous and / or aerosol-shaped atomized chlorine, hydrogen chloride and / or hydrochloric acid from ceramic tube
(16) Einleitung der eisen- und halogenhaltigen Eisen(lll)aerosol-Präkursoren in den Trägergasstrom mittels Keramikrohraufsatz (9)
Einspeisung der Eisen(lll)aerosol-Präkursoren Eisen(lll)nitrat, Eisen(lll)chlorid und/oder Eisenpentacarbonyl in den Mehrstoffbrenner (2)
(16) Introduction of iron- and halogen-containing iron (III) aerosol precursors into the carrier gas stream by means of a ceramic tube attachment (9) Injection of iron (III) aerosol precursors iron (III) nitrate, iron (III) chloride and / or iron pentacarbonyl into the multi-fuel burner (2)
Claims
1. Vorrichtung zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre, welche mindestens die folgenden Elemente A) bis C), A) bis B) und D) oder A) bis D) aufweist: 1. A device for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, which comprises at least the following elements A) to C), A) to B) and D) or A) to D):
A) zylindrisches Leitrohr mit kreisförmigem Querschnitt für den Ausstoß eines Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol-Präkursoren enthaltenden rotierenden Trägergasstromes in die Atmosphäre, A) cylindrical guide tube of circular cross section for the ejection of a rotating carrier gas stream containing iron aerosol and / or iron aerosol precursors into the atmosphere,
B) Erzeugervorrichtung für einen Trägergasstrom, der sich senkrecht zur Längsachse des Leitrohres rotierend innerhalb des Leitrohres bewegt, und B) generating means for a carrier gas flow, which moves perpendicular to the longitudinal axis of the guide tube rotating within the guide tube, and
C) Injektionsvorrichtung für Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol- Präkursor in den Trägergasstrom, die in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet und/oder die in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr mündet, und/oder C) injection device for iron aerosol and / or Eisenaerosol- precursor in the carrier gas stream, seen in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or opens into the guide tube and / or flows into the carrier gas stream after its exit from the guide tube, and / or
D) Reaktor zur Erzeugung von Eisenaerosol und/oder Eisenaerosol- Präkursoren durch Verbrennung, Verdampfen oder Pyrolyse einer Eisenverbindung, die in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet. D) reactor for the production of iron aerosol and / or Eisenaerosol- precursors by combustion, evaporation or pyrolysis of an iron compound, seen in the flow direction of the carrier gas stream, before and / or opens into the guide tube.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass des sich bei der Erzeugervorrichtung B) um einen Propellerantrieb oder einen Jetturbinenantrieb eines Flugzeugtriebwerks und/oder um einen Elektro- oder Verbrennungsmotorisch angetrieben Ventilator handelt, wobei die Trägergasströmung ausgelöst wird durch einen vertikal nach oben gerichteten Schub oder durch einen bis zu kleiner 45 0 von der Vertikalen abweichend ausgerichteten Schub.
2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the generator device B) is a propeller drive or a jet turbine engine of an aircraft engine and / or an electric or combustion engine driven fan, wherein the carrier gas flow is triggered by a vertically upward Thrust or by up to less 45 0 deviated from the vertical thrust.
3. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugervorrichtung B) innerhalb des Leitrohres außerhalb der Rohrachse angeordnet ist und den Trägergasstrom in einem bis zu kleiner 45 ° von der Vertikalen abweichend ausgerichteten Schub ausrichtet. 3. A device according to at least one of claims 1 to 2, characterized in that the generating device B) is disposed within the guide tube outside the tube axis and aligns the carrier gas flow in a deviated to less than 45 ° from the vertical thrust.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Erwärmungsvorrichtung E) für den Trägergasstrom aufweist. 4. Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises at least one heating device E) for the carrier gas flow.
5. Vorrichtung nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Erwärmungsvorrichtung E) um einen Propellerantrieb oder Jetturbinenantrieb eines Flugzeugtriebwerks und/oder um eine Verbrennungsvorrichtung für Energieträger und/oder um eine Erzeugervorrichtung von Warmluft mittels Sonnenenergie handelt. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the heating device E) is a propeller drive or jet turbine drive of an aircraft engine and / or a combustion device for energy carriers and / or a generator device of hot air by means of solar energy.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Stabilisierungsvorrichtungen F) für den Trägergasstrom enthält, die innerhalb des Leitrohres angebracht sind und die den Trägergasstrom vor seinem Austritt in die Atmosphäre zu einer6. The device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that these stabilizing devices F) for the carrier gas stream, which are mounted within the guide tube and the carrier gas stream before it exits into the atmosphere to a
Rotation um die Längsachse des Leitrohres anregen, Stimulate rotation about the longitudinal axis of the guide tube,
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass des sich bei den Stabilisierungsvorrichtungen F) um im Inneren des Leitrohres angeordnete Leitbleche handelt, welche den in vertikaler Richtung hindurchgepressten Trägergasstrom zur Rotation um die Rohrachse anregen. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that in the stabilizing devices F) is arranged in the interior of the guide tube baffles, which excite the pressed in the vertical direction carrier gas stream for rotation about the tube axis.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Injektionsvorrichtung C) für Eisen-
aerosol-Präkursoren, insbesondere für Chlor, Brom, Chlorwasserstoff und/oder Bromwasserstoff, aufweist, die in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr mündet. 8. Device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises an injection device C) for iron Aerosol precursors, in particular for chlorine, bromine, hydrogen chloride and / or hydrogen bromide, which opens into the carrier gas stream after its exit from the guide tube.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Reaktor D) aufweist, in dem Dämpfe, Aerosole und/oder Gase enthaltend einen oder mehrere Stoffe aus der Gruppe Eisenchlorid, Eisenbromid, Eisenpentacarbonyl, Chlor, Brom, Bromchlorid, Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff erzeugt werden. 9. Device according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a reactor D), in the vapors, aerosols and / or gases containing one or more substances from the group iron chloride, iron bromide, iron pentacarbonyl, chlorine, bromine, Bromine chloride, hydrogen chloride, hydrogen bromide are generated.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein oder mehrere Vernebelungsvorrichtungen G) zur Erzeugung von Aerosolen enthält. 10. The device according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that it contains one or more fogging devices G) for generating aerosols.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein oder mehrere Elektrolysevorrichtungen H) zur Erzeugung von Chlor und/oder Chlorwasserstoff aus Salzlösung oder Salzschmelze enthält. 11. The device according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that it contains one or more electrolysis H) for the production of chlorine and / or hydrogen chloride from saline or molten salt.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese ein oder mehrere Reaktoren I) zur Erzeugung von gasförmigem Eisen(lll)chlorid aus granuliertem oder stückigem Eisen und Chlor enthält. 12. The device according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that it contains one or more reactors I) for the production of gaseous iron (III) chloride of granulated or lump iron and chlorine.
13. Verfahren zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre enthaltend folgende Maßnahmen: 13. A method for emitting iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, comprising the following measures:
a) Verbrennen, Verdampfen und/oder Pyrolyse von Lösungen von Eisenverbindungen oder von Dispersionen von Eisenverbindungen in einem Dispergiermittel zu Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren, und
b) Emission der Eisenaerosole und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre. a) burning, vaporization and / or pyrolysis of solutions of iron compounds or of dispersions of iron compounds in a dispersant to iron aerosols and / or their precursors, and b) emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Lösung von Eisenverbindungen um eine Lösung von Eisenverbindungen, insbesondere von Eisen(lll)verbindungen, in einem organischen polaren Lösungsmittel, in Wasser oder Gemischen davon handelt. 14. The method according to claim 13, characterized in that it is in the solution of iron compounds to a solution of iron compounds, in particular of iron (III) compounds, in an organic polar solvent, in water or mixtures thereof.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Emission von Eisenaerosolen und/oder deren Präkursoren in die Atmosphäre die Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 verwendet wird und dass das Verfahren folgende Maßnahmen aufweist: 15. The method according to at least one of claims 13 to 14, characterized in that for the emission of iron aerosols and / or their precursors into the atmosphere, the device is used according to at least one of claims 1 to 12 and that the method comprises the following measures:
i) Erzeugung eines Trägergasstromes in einer Erzeugervorrichtung, ii) Injizieren von Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren in den Trägergasstrom durch eine Injektionsvorrichtung, die in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in ein Leitrohr mündet und/oder die in den Trägergasstrom nach dessen Austritt aus dem Leitrohr mündet, und/oder i) generating a carrier gas stream in a generating device, ii) injecting iron aerosol and / or its precursors into the carrier gas stream through an injection device which, viewed in the flow direction of the carrier gas stream, opens into and / or into a guide tube and / or into the carrier gas stream after the latter Outlet from the guide tube opens, and / or
iii) Erzeugen von Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren durch Verbrennen oder Pyrolyse einer Eisenverbindung in einem Reeaktor, der in Strömungsrichtung des Trägergasstromes gesehen, vor und/oder in das Leitrohr mündet, iii) producing iron aerosol and / or its precursors by burning or pyrolysis of an iron compound in a reactor, which, viewed in the direction of flow of the carrier gas stream, opens in front of and / or into the guide tube,
iv) Gegebenenfalls Erwärmen des Trägergasstromes in einer Erwärmungsvorrichtung, iv) optionally heating the carrier gas stream in a heating device,
v) Einbringen des Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren enthaltenden erwärmten Trägergasstromes in ein zylindrisches Leitrohr mit kreisförmigem Querschnitt,
vi) Versetzen des mit Eisenaerosol und/oder mit dessen Präkursoren beladenen Trägergasstromes innerhalb des Leitrohres in eine rotierende Bewegung senkrecht zur Längsachse des Leitrohres, und v) introducing the heated aerosol stream containing the aerosol and / or its precursors into a cylindrical guide tube of circular cross-section, vi) placing the loaded with iron aerosol and / or precursors with its carrier gas stream within the guide tube in a rotating movement perpendicular to the longitudinal axis of the guide tube, and
vii) Ausstoß des Eisenaerosol und/oder dessen Präkursoren enthaltenden rotierenden Trägergasstromes aus dem Leitrohr in die Atmosphäre. vii) discharge of the iron aerosol and / or its precursors containing rotating carrier gas stream from the guide tube into the atmosphere.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahme a) Emulsionen aus den Gruppen emulgierte Lösung in Öl und emulgiertes Öl in Lösung verbrannt werden, wobei es sich bei den Lösungen um Lösungen von Eisenchloriden, Eisenbromiden und/oder Eisennitraten in polaren organischen Lösungsmitteln und/oder Wasser sowie deren Gemischen handelt und wobei es sich bei dem Öl um Kohlenwasserstofföle handelt, die gegebenenfalls eine im Öl gelöste Eisenverbindung aus der Gruppe Ferrocen, Eisenpentacarbonyl oder Eisenseifen enthalten können. 16. The method according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that as a measure emulsions emulsified from the groups emulsified solution in oil and emulsified oil are burned in solution, wherein the solutions are solutions of iron chlorides, iron bromides and / or iron nitrates in polar organic solvents and / or water and mixtures thereof, and wherein the oil is hydrocarbon oils which may optionally contain an iron compound selected from ferrocene, iron pentacarbonyl or iron soaps dissolved in the oil.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahme a) brennbare Gase mit einem Gehalt an dampfförmigem Eisenpentacarbonyl verbrannt werden. 17. The method according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that as a measure combustible gases are burned with a content of vaporous iron pentacarbonyl.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßnahme a) Emulsionen aus den Gruppen emulgierte Lösung in Öl und emulgiertes Öl in Lösung verbrannt werden, 18. The method according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that as measure a) emulsions of the groups emulsified solution in oil and emulsified oil are burned in solution,
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung der Maßnahme a) als zusätzliche Maßnahme a') das Vermischen der eisenhaltigen Gas-, Dampf- und/oder Aerosolphase(n) mit einer Trägergasphase und als
ausgewählte Maßnahme b) die Emission der gebildeten Eisenarosole und/oder deren Präkursoren zusammen mit dem Trägergas in die Atmosphäre durchgeführt wird. 19. The method according to at least one of claims 13 to 18, characterized in that after the implementation of the measure a) as an additional measure a ' ) the mixing of the iron-containing gas, steam and / or aerosol phase (s) with a carrier gas phase and as selected measure b) the emission of the formed iron aerosols and / or their precursors is carried out together with the carrier gas into the atmosphere.
20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einer Flüssigkeit gelöste oder dispergierte Eisenverbindung oder dass eine flüssige oder dampfförmige Eisenverbindung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases in dem Reaktor verbrannt wird, und das Verbrennungsprodukt zusammen mit dem Trägergas anschließend durch das Leitrohr in die Atmosphäre entlassen wird. 20. The method according to claim 15, characterized in that a dissolved or dispersed in a liquid iron compound or that a liquid or vaporous iron compound is burned in the presence of an oxygen-containing gas in the reactor, and the combustion product together with the carrier gas then through the guide tube in the atmosphere is released.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenverbindung in einem wasserhaltigen organischen Lösungsmittel oder in einem organischen Lösungsmittel gelöst ist. 21. The method according to claim 20, characterized in that the iron compound is dissolved in a water-containing organic solvent or in an organic solvent.
22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung der Eisenverbindung in Gegenwart eines oder mehrerer Kohlenwasserstoffe und/oder eines oder mehrerer Silikonöle unter Sauerstoffüberschuss erfolgt. 22. The method according to at least one of claims 13 to 21, characterized in that the combustion of the iron compound in the presence of one or more hydrocarbons and / or one or more silicone oils takes place under an excess of oxygen.
23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Leitrohr ein um seine vertikale Achse rotierender Gaswirbel erzeugt wird, der vertikal in die Atmosphäre aufsteigt, und der neben einem Trägergas das Eisenaerosol und/oder dessen Präkursor enthält. 23. The method according to at least one of claims 15 to 22, characterized in that in the guide tube, a rotating around its vertical axis gas vortex is generated, which rises vertically into the atmosphere, and in addition to a carrier gas containing the iron aerosol and / or its precursor.
24. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trägergasstrom neben Eisenchlorid ein oder mehrere Additive aus der Gruppe Eisenoxid, Eisenpentacarbonyl, Chlor, Chlorwasserstoff, Brom oder Bromwasserstoff enthält.
24. The method according to at least one of claims 15 to 21, characterized in that the carrier gas stream in addition to iron chloride contains one or more additives from the group iron oxide, iron pentacarbonyl, chlorine, hydrogen chloride, bromine or hydrogen bromide.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Gaswirbel erzeugt wird, indem eine Lösung enthaltend polares Lösungsmittel und darin gelöste Eisenverbindung verbrannt wird, dass vor, während oder nach dem Verbrennungsvorgang Chlor und/oder eine Chlorverbindung zugesetzt wird, dass dem aus der Verbrennung resultierenden Gasstrom eine Drehbewegung um eine Längsachse des Leitrohres orthogonale Achse aufgeprägt wird, und dass der rotierende Gaswirbel durch das Leitrohr in die Atmosphäre entlassen wird. 25. The method according to claim 23, characterized in that the rotating gas vortex is generated by a solution containing polar solvent and iron compound dissolved therein is burned, that before, during or after the combustion process chlorine and / or a chlorine compound is added to that from the combustion gas flow is impressed on a rotational movement about a longitudinal axis of the guide tube orthogonal axis, and that the rotating gas vortex is discharged through the guide tube in the atmosphere.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem Verbrennungsvorgang Verbrennungsprodukt oder dessen Vorläufer zusätzlich Brom und/oder eine Bromverbindung zugesetzt wird. 26. The method according to claim 25, characterized in that before, during or after the combustion process combustion product or its precursor additionally bromine and / or a bromine compound is added.
27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flüssigkeit gelöste oder dispergierte Eisenverbindung ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Eisen(lll)chlorid, Eisen(ll)chlorid, Eisen(lll)nitrat, Eisen(ll)nitrat, Eisen(lll)salzen organischer Säuren, Eisen(ll)salzen organischer Säuren, Eisen(ll)komplexen und Eisen(lll)komplexen, insbesondere solchem mit Chelatbildnern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acetylacetonat, Ascorbat und/oder Catecholat. 27. The method according to at least one of claims 20 to 26, characterized in that the dissolved or dispersed in the liquid iron compound is selected from the group consisting of iron (III) chloride, iron (II) chloride, iron (III) nitrate, iron (II) nitrate, iron (III) salts of organic acids, iron (II) salts of organic acids, iron (II) complexes and iron (III) complexes, especially those with chelating agents selected from the group consisting of acetylacetonate, ascorbate and / or catecholate ,
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenverbindung ausgewählt wird aus der Gruppe Eisenchlorid oder Eisennitrat, insbesondere aus der Gruppe Eisen(lll)chlorid oder Eisen(lll)nitrat. 28. The method according to claim 27, characterized in that the iron compound is selected from the group iron chloride or iron nitrate, in particular from the group iron (III) chloride or iron (III) nitrate.
29. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ausgewählt wird aus der Gruppe
Wasser, Alkohole mit 1-6 Kohlenstoffatomen, Phenole mit 6-15 Kohlenstoffatomen, Ketone mit 2-6 Kohlenstoffatomen, Aldehyde mit 1-6 Kohlenstoffatomen, und/oder Carbonsäuren mit 1-10 Kohlenstoffatomen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Aceton, Methylethylketon, Acetylaceton, Ameisensäure, Wasser, Essigsäure und/oder Oxalsäure. 29. The method according to at least one of claims 20 to 28, characterized in that the liquid is selected from the group Water, alcohols having 1-6 carbon atoms, phenols having 6-15 carbon atoms, ketones having 2-6 carbon atoms, aldehydes having 1-6 carbon atoms, and / or carboxylic acids having 1-10 carbon atoms, especially selected from the group consisting of methanol, ethanol , Acetone, methyl ethyl ketone, acetylacetone, formic acid, water, acetic acid and / or oxalic acid.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Chlorverbindung ein C bis C2- halogenorganischer Stoff ist, der ein oder mehrere Chloratome und gegebenenfalls ein oder mehrere Bromatome enthält.
A method according to claim 25, characterized in that the chlorine compound is a C to C 2 - halogen-organic substance containing one or more chlorine atoms and optionally one or more bromine atoms.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017007334 | 2017-08-06 | ||
DE102017007334.1 | 2017-08-06 | ||
DE102017010697.5A DE102017010697A1 (en) | 2017-08-06 | 2017-11-20 | Method for air conditioning cooling |
DE102017010697.5 | 2017-11-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019029835A1 true WO2019029835A1 (en) | 2019-02-14 |
Family
ID=65019767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2018/000253 WO2019029835A1 (en) | 2017-08-06 | 2018-05-11 | Device and method for cooling the climate |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017010697A1 (en) |
WO (1) | WO2019029835A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220120771A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Fudan University | On-line measurement for emitted aerosol precursors from industrial sources |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10217932A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Franz Dietrich Oeste | Safety device comprises a unit for burning fuels and fuel additives, in which the combustion products contain iodine, iron, carbon, soot, aerosol-like iron oxides, gaseous iodine compounds and absorbed iodine compounds |
WO2003013698A2 (en) | 2001-07-31 | 2003-02-20 | Ries, Ernst | Tropospheric volume elements enriched with vital elements and/or protective substances |
DE102004028621A1 (en) * | 2004-06-12 | 2005-12-29 | Appel, Christian-Th. | Desalination unit for seawater or brackish water has floating array of upright shafts exposed to solar radiation |
DE102009004281A1 (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-23 | Franz Dietrich Oeste | Ferrous aerosol emission method for self-releasing cooling of atmosphere, involves adding compound of iron and/or bromine and/or chlorine to solid fuel and/or gas fuel and mixing flue gases of solid fuel and/or gas fuel |
WO2010075856A2 (en) | 2009-01-02 | 2010-07-08 | Ries, Ernst | Method for cooling the troposphere |
DE102011108433A1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Franz Dietrich Meyer-Oeste | Method for controlled cooling of troposphere by its enrichment, involves containing iron element in form of salt, salt solution, hydroxide, oxide hydrate or oxide in aerosol, and vaporous hydrophobic ferrous material is added to atmosphere |
DE102013007409A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-20 | Franz Dietrich Meyer-Oeste | Sunlight exposed surface, useful for triggering methane decomposition in the atmosphere, comprises solute and/or readily soluble iron salts that exceed a sulfur compound such as solute and/or readily soluble sulfate by specific value |
DE102014013469A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-16 | Franz Dietrich Oeste | Climate cooling by sulfur-free emission of ferrous aerosols and / or gases |
-
2017
- 2017-11-20 DE DE102017010697.5A patent/DE102017010697A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-05-11 WO PCT/EP2018/000253 patent/WO2019029835A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10217932A1 (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | Franz Dietrich Oeste | Safety device comprises a unit for burning fuels and fuel additives, in which the combustion products contain iodine, iron, carbon, soot, aerosol-like iron oxides, gaseous iodine compounds and absorbed iodine compounds |
WO2003013698A2 (en) | 2001-07-31 | 2003-02-20 | Ries, Ernst | Tropospheric volume elements enriched with vital elements and/or protective substances |
DE102004028621A1 (en) * | 2004-06-12 | 2005-12-29 | Appel, Christian-Th. | Desalination unit for seawater or brackish water has floating array of upright shafts exposed to solar radiation |
DE102009004281A1 (en) * | 2008-01-21 | 2009-07-23 | Franz Dietrich Oeste | Ferrous aerosol emission method for self-releasing cooling of atmosphere, involves adding compound of iron and/or bromine and/or chlorine to solid fuel and/or gas fuel and mixing flue gases of solid fuel and/or gas fuel |
WO2010075856A2 (en) | 2009-01-02 | 2010-07-08 | Ries, Ernst | Method for cooling the troposphere |
DE102011108433A1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Franz Dietrich Meyer-Oeste | Method for controlled cooling of troposphere by its enrichment, involves containing iron element in form of salt, salt solution, hydroxide, oxide hydrate or oxide in aerosol, and vaporous hydrophobic ferrous material is added to atmosphere |
DE102013007409A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-20 | Franz Dietrich Meyer-Oeste | Sunlight exposed surface, useful for triggering methane decomposition in the atmosphere, comprises solute and/or readily soluble iron salts that exceed a sulfur compound such as solute and/or readily soluble sulfate by specific value |
DE102014013469A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-16 | Franz Dietrich Oeste | Climate cooling by sulfur-free emission of ferrous aerosols and / or gases |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
VORSCHLAG VON S. PEKÄREK: "Experimental study of nitrogen oxides and ozone generation by corona-like dielectric barrier discharge with airflow in a magnetic field", PLASMA CHEMISTRY AND PLASMA PROCESSING, vol. 37, no. 5, 2017, pages 1313 - 1330, XP036290707, DOI: doi:10.1007/s11090-017-9831-9 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20220120771A1 (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-21 | Fudan University | On-line measurement for emitted aerosol precursors from industrial sources |
US12055555B2 (en) * | 2020-10-16 | 2024-08-06 | Fudan University | On-line measurement for emitted aerosol precursors from industrial sources |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017010697A1 (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69017318T2 (en) | Combustion process with improved temperature distribution. | |
EP3289291B1 (en) | Method for utilizing the inner energy of an aquifer fluid in a geothermal plant | |
EP2381759B1 (en) | Method for cooling the troposphere | |
DE102008037582A1 (en) | Methods and systems for reducing emissions of combustion gases | |
CN101755168A (en) | The method of the liquid fuel of combustion of high viscosity low heating value | |
US20090151231A1 (en) | Process for manufacturing emulsified fuels by using oily water | |
DE2944153C2 (en) | Method of reducing NO? X? - and / or SO ↓ 2 ↓ emissions during the combustion of fuels | |
WO2019029835A1 (en) | Device and method for cooling the climate | |
ES2341262T3 (en) | CARBON BLACK AND MULTIPLE STAGES PROCESS TO MAKE THE SAME. | |
Bahador et al. | Enhancement of biodiesel production from chicken fat using MgO and MgO@ Na2O nanocatalysts | |
EP4408568A1 (en) | Photocatalytic aerosol | |
JP2008045022A (en) | Emulsion fuel | |
DE102011108433A1 (en) | Method for controlled cooling of troposphere by its enrichment, involves containing iron element in form of salt, salt solution, hydroxide, oxide hydrate or oxide in aerosol, and vaporous hydrophobic ferrous material is added to atmosphere | |
WO2024028346A1 (en) | A photocatalytic aerosol, its production and usage thereof | |
DE212007000049U1 (en) | Fuels and smoke mixtures for air conditioning cooling and devices for producing such a smoke mixture | |
DE10042479C2 (en) | Device and method for the catalytic oxidation of fuels | |
AU2012261731A1 (en) | Cerium compound as coal additives | |
KR101347497B1 (en) | Liquid fuel and manufacture method | |
JP2002267135A (en) | Method for burning and decomposing polybiphenyl chloride and high-temperature incinerator | |
JP6574183B2 (en) | Process of combustion in a heat engine of solid, liquid or gaseous hydrocarbon (HC) raw materials, heat engine and system for producing energy from hydrocarbon (HC) material | |
DE1228232B (en) | Process for the destruction of chlorinated hydrocarbon residues with the recovery of hydrochloric acid | |
DE2510365B2 (en) | Process for removing nitrogen oxides (nitrogen oxides) from gases or exhaust gases containing nitrogen oxides | |
WO2023240372A1 (en) | System and method for capturing combustion gases and collecting the particulate material thereof | |
EP3363524A1 (en) | Method for removing acidic hazardous gases from an exhaust gas having a low exhaust gas temperature | |
JP2024543232A (en) | Aerosols and methods and apparatus for producing aerosols - Patents.com |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18725398 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18725398 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |