CH409212A

CH409212A - Verfahren zur Entgiftung und Desodorierung von Industrie- und Heizungsabgasen

Info

Publication number: CH409212A
Application number: CH852861A
Authority: CH
Inventors: Edgar Dr Koberstein
Original assignee: Degussa
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1961-07-20
Publication date: 1966-03-15
Also published as: DE1419672A1; GB952936A; DE1419672C3

Description

Verfahren zur Entgiftung und Desodorierung von Industrie- und Heizungsabgasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgiftung und Desodorierung von Industrie- und Heizungsabgasen, die insbesondere organische Verbindungen und Kohlenoxyd enthalten, durch katalytische Nachverbrennung.

Bei zahlreichen technischen Prozessen besteht die Aufgabe, organische Substanzen durch Wärmeeinwirkung aus Produkten zu entfernen, wobei es sich um Destillations-, Sublimations- oder Teilverbrennungsvorgänge handeln kann, bei denen eine Pyrolyse, Verschwelung oder auch Vercrackung der organischen Substanzen stattfindet. Beispielsweise verflüchtigen sich bei der Trocknung von lackierten Gegenständen nicht nur die Lösungsmittel anteile, sondern auch leichter siedende Bestandteile des Filmbildners und der übrigen Lackzusätze unter mehr oder weniger starker Zersetzung, so dass die Abgase aus Lacktrocknungs- oder Einbrennöfen eine Vielzahl von Spaltprodukten, Kondensations- und Polymerisationsprodukten, beispielsweise Phenole, Formaldehyd und polymere Formaldehyde, Ketone, Isocyanate und die verschiedensten Alkohole enthalten.

Abgesehen davon, dass diese Abfallprodukte auf dem Wege durch die Rohrleitungen miteinander reagieren und feste Abscheidungen bilden können, die die Rohrleitungen mehr oder weniger schnell zusetzen, sind solche Abgase in höchstem Masse gesundheitsschädlich, insbesondere wegen ihres Kohlenoxydgehaltes auch giftig, und stellen in manchen Fällen eine untragbare Geruchsbelästigung dar.

Ähnliche Verhältnisse liegen auch dort vor, wo Formteile aus Metall oder Oxyden unter Zusatz von Bindemitteln verpresst werden, und das Bindemittel vor der Weiterverarbeitung der Presslinge entfernt werden muss. Solche Bindemittel, die beispielsweise aus Ölen, Kunstharzen, Klebmitteln bestehen, werden vor dem Sintern abgebrannt . Dabei entstehen ebenfalls übelriechende und zum Teil giftige Abgase.

Auch bei vielen Heizvorgängen, insbesondere bei ÖIheizungen, führt die unvollständige Verbrennung zur Bildung von russhaltigen Abfallprodukten, die eine starke Belästigung darstellen.

Aus diesen Gründen stellt eine durchgreifende, technisch einfache und zuverlässige Entgiftung und Desodorierung solcher Abgase ein dringendes Anliegen der Technik dar. Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Gase einer katalytischen Nachverbrennung zu unterwerfen, für die bereits eine Reihe von Vorschlägen bestehen, die sich jedoch in der Technik nicht haben einführen können. Soweit als Katalysatoren Edelmetalle benutzt werden, z. B. Platin oder Palladium, sind diese Kontakte in vielen praktischen Anwendungsfällen der Gefahr einer vorzeitigen Vergiftung durch Verunreinigungen ausgesetzt, so dass ihre Lebensdauer zu wünschen übrig lässt, und eine häufige Regenerierung oder ein öfterer Ersatz des kostspieligen Materials notwendig werden kann.

Auch Kontakte auf Basis von Nichtedelmetalloxyden haben sich aber für eine universelle technische Anwendung nicht durchsetzen können.

Es wurde nun gefunden, dass die Kombination bestimmter Metalloxyde mit geformten Aluminium oxydträgern zu einer zuverlässigen Entgiftung und Desodorierung der Industrie- und Heizungsabgase führt, wenn diese Gase zur katalytischen Nachverbrennung durch ein Katalysatorbett geleitet werden, das auf einem geformten, mindestens an seiner Oberfläche aus Aluminiumoxyd bestehenden Träger 0,1 bis 10 O/o Chromoxyd, Vanadiumoxyd, Wismutoxyd, Kupferoxyd, Kobaltoxyd, Silberoxyd, Nickeloxyd, Manganoxyd oder Eisenoxyd einzeln oder zu mehreren enthält.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als geformter Träger ein Aluminiumoxyd verwendet, das eine nach der BET-Methode gemessene Oberfläche von 100-300 m2/g aufweist, ein Mikroporenvolumen von 0,2-0,5 ml/g (Porendurchmesser zwischen 20 und 300 A) und in ;,- bzw. b-Modifikation, vorliegt.

Der Träger für das Schwermetalloxyd muss nicht in seiner Gesamtheit aus Aluminiumoxyd bestehen; er kann vielmehr seinerseits zusammengesetzt sein aus einem Kern aus beliebigem, auch inertem Mate rial und einem Überzug aus aktivem Aluminiumoxyd.

Beispielsweise haben sich für die Zwecke der Erfindung Aluminiumhydrosilikate, die mit einer durch thermische oder chemische Zersetzung Aluminiumoxyd bildenden Aluminiumverbindung imprägniert sind, als geeignet erwiesen.

Für ein einwandfreies Arbeiten des Kontaktes ist es wesentlich, dass bei dem Verfahren gemäss der Erfindung das Kontaktbett auf einer Temperatur von mindestens 2000 C gehalten wird, dass aber andererseits die Temperatur 8000 C nicht übersteigt. Da bei der Verbrennung im Kontakt Wärme entsteht, ist, sofern die Abgase nicht zu verdünnt sind, eine zusätzliche Heizung nicht erforderlich; bei sehr verdünnten Abgasen kann es jedoch notwendig sein, das Kontaktbett wenigstens alternierend zu beheizen, um die optimale Arbeitstemperatur einhalten zu können.

Sofern bei der Verbrennung im Kontakt grosse Wärmemengen frei werden, muss ein Überschreiten der Maximaltemperatur von 8000 C mittels Durchleiten von Luft oder anderen Verdünnungs- bzw. Kühlgasen durch das Kontaktbett verhindert werden. Eine Überschreitung der genannten Temperatur würde zu einer Inaktivierung des Kontaktes führen.

Zweckmässigerweise wird die bei der Nachverbrennung im Kontakt entstehende fühlbare Wärme in an sich bekannter Weise durch einen Wärmeaustausch nutzbar gemacht. Z. B. kann durch einen derartigen Wärmeaustausch die Luft für Lacktrocken öfen oder Einbrennöfen vongewärmt werden.

Die Erfindung wird anhand nachstehender Beispiele weiterhin erläutert:
Beispiel 1
Für die Nachverbrennung von Abgasen aus einem Abbrennofen, in dem Presslinge von einem aus öl und Dextrin bestehenden Bindemittel befreit wurden, wurde ein Katalysator nachstehender Zusammensetzung benutzt:
70 0/0 Vanadiumoxyd auf Aluminiumoxydträger
6,5 O/o Kupferoxyd
6,5 O/o Kobaltoxyd
7 /o Wismutoxyd
5 O/o Nickeloxyd
5 O/o Manganoxyd Die Konzentrationen betragen für Vanadium-, Kupfer- und Kobaltoxyde jeweils zwischen 6 und 8 O/u, für die restlichen 0,8 O/o, bezogen auf die Gesamtsumme von Oxyd und Aluminiumoxyd.

Das als Träger verwendete A1203 hatte eine BET-Oberfläche von 180 m2/g, ein Porenvolumen von 0,45 ml/g und bestand aus Strangpresslingen von ca. 1,5 mm 0 und 5/10 mm Länge. Für den stündli- chen Durchsatz von ca. 400 m3 Abgas wurden 301 Katalysator eingesetzt, der an der Gaseintrittsseite auf einer mittleren Temperatur von 2000 C und an der Gasaustrittsseite auf einer solchen von 3000 C gehalten wurde. Das Kontaktbett hatte eine Höhe von 12 cm und einen Querschnitt von 0,25 m2. Da die Konzentration an verbrennbaren Substanzen in Abhängigkeit von dem Ofenbetrieb stark schwankte, war eine teilweise Zusatzheizung des Kontaktbettes notwendig.

Eine Versuchseinheit befand sich 18 Wochen in Betrieb, ohne dass ein Nachlassen der Wirksamkeit der katalytischen Nachverbrennungseinheit hätte festgestellt werden können. Die Abgase traten nach dem Kontaktbett farb- und geruchlos aus, in den Rohrleitungen waren keine Absetzungen festzustellen. Wurde dagegen die katalytische Nachverbrennungseinheit nicht verwendet, so traten aus den Gasableitungsrohren übelriechende, blau-graue Nebel aus.

Beispiel 2
Unter ähnlichen Bedingungen wurden nach dem Verfahren der Erfindung die Abgase aus einem Lackeinbrennofen entgiftet und desodonert. Es wurde als Träger das gleiche Aluminiumoxyd verwendet, wie in Beispiel 1 beschrieben; die Kontaktmischung hatte jedoch folgende Zusammensetzung:
43 O/o Chromoxyd auf Aluminiumoxydträger
24 O!o Vanadiumoxyd
21 0/0 Kupferoxyd
7 O/o Wismutoxyd
5 O/o Silberoxyd
Der Oxydgehalt lag bei allen Kontaktkomponenten ausser bei Silberoxyd bei 5 O/o, bezogen auf das Gewicht von Aluminiumoxydträger und Oxyd.

Die silberhaltige Kontaktkomponente enthielt 1,5 O/o Ag2O und war in Richtung des Gasdurchtrittes auf den durchgemischten übrigen Kontaktkomponenten als oberste Schicht angeordnet. Die Temperatur der Ofenabgase betrug beim Eintritt in das Kontaktbett 4500 C, die Konzentration an brennbaren Bestandteilen war so hoch, dass im Kontaktbett eine Temperaturerhöhung eintrat. Die Temperatur musste daher durch Zufuhr von Frischluft auf 6500 C an der Austrittsseite gehalten werden. Das zylinderförmig angeordnete Kontaktbett hatte einen frei durchströmbaren Durchmesser von 30 cm. Es wurden 6 1 Katalysator bei einem Durchsatz von ca. 20 m3 Gas/Std. eingesetzt. Während eines Dauerversuches von 11 Wochen wurden in diesem Kontaktbett ca. 900kg Lösungsmittel und Lackrückstände vollständig verbrannt.

Nach dem Ausbau zeigten sich in den Rohren nach dem Kontaktbett keinerlei Abscheidungen. Am Ende der Versuchszeit war noch keine Abnahme der Katalysatorwirkung zu erkennen.

Die ohne Reinigung austretenden Gase rochen intensiv nach Phenol und verursachten Brennen in den Augen und im Nasen-Rachen-Raum. Ausserdem bewirkten sie in der Umgebung der Austrittstelle eine Lufttrübung. Die aus der Nachverbrennungseinheit austretenden Gase waren praktisch geruchlos, die Luft blieb klar. Der Phenolgehalt wurde ausserdem spurenanalytisch überprüft. Hierzu wurde eine bestimmte Gasmenge durch ein Reagenzglas mit einer Lösung von Alkohol-Borax und 2,6 Dichlorchinonchlorimid geleitet, die Phenol noch in einer Konzentration 1:20 Millionen durch Blaufärbung anzeigt (Houben-Wyl: Methoden der organ. Chemie , Bd.

2, S. 369 / Georg Thieme Verlag, Stgt. 1952). Hiermit konnte in dem aus dem Kontaktbett abziehenden Gas überhaupt kein Phenol nachgewiesen werden, während Gasproben vor der Kontakteinheit eine augenblickliche, tiefe Blaufärbung bewirkten.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Entgiftung und Desodorierung von Industrie- und Heizungsabgasen, die organische Verbindungen enthalten, durch katalytische Nachverbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase durch ein Katalysatorbett geleitet werden, das auf einem geformten, mindestens an seiner Oberfläche aus Aluminiumoxyd bestehenden Träger zwischen 0,1 und 10 O/o Vanadiumoxyd, Chromoxyd, Wismutoxyd, Kupferoxyd, Kohaltoxyd, Silberoxyd, Nickeloxyd, Manganoxyd oder Eisenoxyd einzeln oder zu mehreren enthält.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein $-y-Aluminium- oxyd mit einer BET-Oberfläche zwischen 100 und 300 m2/g und einem Porenvolumen von 0,2-0,5 ml/g verwendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger Inertstoffe, wie Aluminiumhydrosilikate, verwendet werden, die mit Aluminiumoxyd überzogen sind.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt, gegebenenfalls durch zusätzliche Heizung, auf Temperaturen zwischen 200 und 800" C gehalten wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Kontaktbett Inertgase, z. B. Luft, hindurchgeleitet werden.