DE4336768A1 - Verfahren zur elektrisch angeregten Umwandlung oder Zerstörung von Schadstoffen und/oder toxischen Chemikalien - Google Patents
Verfahren zur elektrisch angeregten Umwandlung oder Zerstörung von Schadstoffen und/oder toxischen ChemikalienInfo
- Publication number
- DE4336768A1 DE4336768A1 DE4336768A DE4336768A DE4336768A1 DE 4336768 A1 DE4336768 A1 DE 4336768A1 DE 4336768 A DE4336768 A DE 4336768A DE 4336768 A DE4336768 A DE 4336768A DE 4336768 A1 DE4336768 A1 DE 4336768A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- desorption
- gas
- sulfur
- adsorption
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/48—Sulfur dioxide; Sulfurous acid
- C01B17/50—Preparation of sulfur dioxide
- C01B17/60—Isolation of sulfur dioxide from gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/60—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
- C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
- C01B17/0473—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by reaction of sulfur dioxide or sulfur trioxide containing gases with reducing agents other than hydrogen sulfide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abtrennung von gas- und
dampfförmigen Schadstoffen aus Gasgemischen, insbesondere aus Abgasen,
sowie von gelösten Schadstoffen und/oder toxischen Chemikalien und die
Umwandlung oder Zerstörung dieser Schadstoffe bzw. Chemikalien zu nutz
baren Rohstoffen und/oder ökotoxikologisch unbedenklichen Verbindungen
oder Elementen.
Die Emission von Schadgasen, insbesondere von Schwefeloxiden, Stickoxi
den und Halogenverbindungen, in die Atmosphäre ist ein internationales
Problem des Umweltschutzes. Nationale und internationale Regelungen und
Vereinbarungen sehen eine signifikante Minderung dieser Emissionen vor.
Darüber hinaus besteht ein Bedürfnis nach möglichst einfachen und kosten
günstigen Verfahren zur Umwandlung toxischer Chemikalien in ökotoxiko
logisch unbedenkliche Verbindungen. Bekannte Verfahren z. B. zur Herab
setzung der Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxiden weisen neben
Vorteilen noch erhebliche Nachteile auf, die ihre ökonomische und ökolo
gische Effektivität beschränken.
So werden in der Literatur zahlreiche Verfahren zur Naßentschwefelung
von Rauchgasen beschrieben, die üblicherweise auf einer mit chemischer
Reaktion gekoppelten Absorption in alkalischen Lösungen wie Kalkmilch
oder wäßrigen Lösungen von Soda, Natriumsulfit, Magnesiumsalzen, Alka
lihydroxiden oder Ammoniak beruhen. Alle diese Verfahren haben neben häu
fig auftretenden Schwierigkeiten in der Prozeßführung durch Verstopfung
der Apparaturen mit ausfallenden Salzen den weiteren signifikanten Nach
teil, daß beträchtliche Mengen an festen und schlammartigen ausgefällten
Umwandlungsprodukten anfallen, deren Verwertung schwierig ist und die
daher überwiegend entgegen den ökonomischen und ökologischen Erforder
nissen deponiert werden müssen. Beispielhaft seien die Gipsschlämme aus
der Rauchgasentschwefelung benannt, die zwar nach bekannten Verfahren zu
Baustoff-Gipsen aufgearbeitet werden können, deren Marktvolumen aber
keinesfalls den bei der Rauchgasentschwefelung anfallenden Mengen ent
spricht. Auch die sogenannten halbtrockenen Verfahren der Rauchgasent
schwefelung, bei denen zur Bindung der Schwefeloxide die gleichen Sub
strate wie Soda, Natriumhydroxid oder Calciumhydroxid in eine Reaktions
kammer eingedüst werden, wo eine Sprühtrocknung des erhaltenen Produktes
im Kontakt mit dem Abgas stattfindet, ergeben prinzipiell die gleichen
problematischen Abfälle wie Naßverfahren.
Einen gewissen Fortschritt in der Rauchgasreinigung brachte die Anwen
dung von "trockenen Verfahren, bei denen eine reversible Sorption der
Schwefeloxide an feste Sorbentien wie Metalloxide, Zeolithe, Aktivkokse,
Aktivkohlen oder Holzkohle stattfindet. Als Metalloxide werden bei
spielsweise Aluminiumoxide vorgeschlagen (siehe J.T. Yeh et al.in Chem.Eng.
Comm. 114 (1992), 65-68). In dieser Veröffentlichung ist auch ein "halb
trockenes" Verfahren vorgestellt, bei dem mit Natriumcarbonat aktivierte
Aluminiumoxid-Granulate zur Adsorption der Schwefeloxide verwendet wer
den. Eine Regenerierung des Sorbens wird mit Hilfe von Reduktionsgasen
wie Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder Erdgas bei
erhöhter Temperatur durchgeführt. Die dadurch entbundenen Gasmengen von
Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff werden dann in einem nachgeschal
teten Claus-Prozeß katalytisch zu elementarem Schwefel umgesetzt. Als
Sorbentien werden auch Oxide des Mangans, Eisens, Kupfers, Cobalts und
Zinks verwendet, die sich bei relativ niedrigen Temperaturen regenerie
ren lassen (siehe polnische Patentschriften 93 590 und 150 338). Hohe
Kosten der Sorbentien sowie deren Stoffverluste schränken eine Anwendung
des Verfahrens ein. Gewisse Vorteile bringt die Verwendung von Kupfer
oxid auf einem Aluminiumoxid- oder porösem Silikatträger als Sorbens. Bei
diesem Verfahren wird Schwefeldioxid in Anwesenheit von Sauerstoff als
Kupfersulfat gebunden. Die Regenerierung des Sorbens erfolgt bei etwa
400°C.
In der japanischen Patentschrift 58 223 426 wird ein Verfahren beschrie
ben, bei dem Aktivkohle als Sorbens eingesetzt und danach durch eine
thermische Desorption regeneriert wird. In der japanischen Patentschrift
58 207 925 wird ein anderes Verfahren vorgestellt, bei dem kohlestämmige
Stoffe wie Koks zur Sorption von Schwefeldioxid aus Gasen verwendet wer
den. Während der Desorption wird das Schwefeldioxid entsprechend dem
Prinzip des Claus-Verfahrens mit Schwefelwasserstoff und/oder Kohlen
oxidsulfid-haltigen Gasen thermisch in elementaren Schwefel umgewandelt.
Die als Sorbentien verwendeten kohlestämmigen Produkte wirken dabei
gleichzeitig als Reduktionsmittel. Die verbrauchten Sorbentien werden
verbrannt und die dabei gebildeten Restmengen von Schwefeldioxid in die
Adsorptionsstufe zurückgeführt. Die bei der Verbrennung entstehende
Wärme wird für die Desorption und Reduktion verwendet.
Auf Aktivkoks als Adsorbens basiert auch das von der deutschen Berg
bau-Forschung GmbH gemeinsam mit der Uhde GmbH entwickelte Rauchgas-Rei
nigungsverfahren. Hierbei findet in erster Stufe eine Adsorption der in
den Abgasen enthaltenen Schwefeloxide auf Aktivkoks statt, der eine
thermische Desorption und eine Oxidation des Schwefeldioxids zu Schwe
feltrioxid nachgeschaltet sind. Der durch Desorption regenerierte Aktiv
koks kann in einer weiteren Reaktionsstufe als Katalysator zur redukti
ven Umwandlung der in den Abgasen enthaltenen Stickoxide mit Ammoniak zu
elementarem Stickstoff dienen. Das Verfahren wird in industriellen Anla
gen angewendet (siehe zum Beispiel Chem. Techn. (Heidelberg) 18 (1989),
17; 19 (1990), 122). Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Anfall von
Schwefelsäure als Reaktionsprodukt des Schwefeldioxids, für die in
ähnlicher Weise wie beim Baustoff-Gips im Verhältnis zu den in Kraft
werks-Abgasen enthaltenen Schwefeldioxid-Mengen nur ein begrenzter
Anwendungsmarkt als Chemikalie besteht.
Die beschriebenen Verfahren zur Abtrennung von Schwefeloxiden aus Abga
sen lassen sich in Recycling-Verfahren unter Gewinnung von Schwefel in
Form bestimmter Handelsprodukte und Sekundärabfälle bildende Verfahren
einteilen. Die letzteren Verfahren haben den ökologischen Nachteil, daß
beträchtliche Mengen an Abfallprodukten wie z. B. nicht verwertbarer Gips
deponiert werden muß, wobei sich die in den Deponien enthaltenen Stoffe
unter Einwirkung von Witterungseinflüssen in Wasser teilweise auflösen
und bei nichtgeschützten Deponien zu Grundwasser-Verunreinigungen füh
ren. Die Recycling-Verfahren führen meistens zur Gewinnung von Schwefel
säure oder deren Salzen.
Dem gegenüber ergibt die Reduktion von Schwefeloxiden zu elementarem
Schwefel ein Produkt, das sowohl stofflich verwertet als auch, weil in
Wasser praktisch unlöslich, ökologisch unbedenklich deponiert werden
kann. Die chemische Reduktion von Schwefeloxiden zu elementarem Schwefel
ist seit langem bekannt, wobei als Reduktionsmittel zahlreiche Stoffe
wie elementarer Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff oder
Schwefelkohlenstoff genutzt werden können. So ist z. B. mit Wasserstoff
bereits bei 200°C eine vollständige Reduktion von Schwefeldioxid
möglich, jedoch läßt sich diese Reaktion trotz günstiger thermodyna
mischer Voraussetzungen nur in sauerstofffreier Atmosphäre und bei ab
solutem Wasserausschluß durchführen. Aus diesem Grunde erfordert die
Reduktion von Schwefeldioxid zu Schwefel in der Praxis relativ hohe Tem
peraturen von oberhalb 500°C oder aber die Anwendung von Katalysatoren.
Die Reduktion von Schwefeldioxid mit Kohlenmonoxid zu Schwefel verläuft
erst im Temperaturbereich von 1000 bis 1200°C (siehe J. Am.Chem. Soc.
39,364). Durch Einsatz eines keramischen Katalysators im Wirbelbett läßt
sich die Reaktionstemperatur auf 400 bis 800 K absenken, wie es in der
deutschen Patentschrift 3 517 189 beschrieben wird. In einer älteren
Arbeit (Zhurn.Prom.Khim. 12,480) wird eine solche Reduktion beschrieben,
bei der ein Eisenoxid/Aluminiumoxid-Katalysator bei einer Temperatur von
oberhalb 500°C verwendet wird. Die Anwendung von Katalysatoren setzt
eine Vorentstaubung des Schwefeldioxid enthaltenden Abgases sowie eine
vorhergehende Entfernung von Arsen, Selen und anderer Katalysatorgifte
voraus. Hierzu ist es erforderlich, daß das Abgas gekühlt und gegebenen
falls sogar getrocknet werden muß, was Energieverluste bewirkt und kor
rosionsfeste Wärmeaustauscher erfordert. Die nichtkatalytischen Hochtem
peratur-Verfahren ergeben als Reduktionsprodukt nur einen mit toxischen
Stoffen wie Schwefelwasserstoff oder Kohlenoxidsulfid verunreinigten
Elementarschwefel, was dann doch die Anwendung einer katalytischen
Claus-Anlage oder einer anderen Absorptionsmethode notwendig macht. Diese
zusätzlichen Anlagen erfordern wiederum eine Vorentstaubung der Abgase
sowie eine Entfernung von Katalysatorgiften, was mit weiteren Energie
verlusten und zusätzlichen Kosten verbunden ist.
Ähnliche oder andere Probleme bestehen in der Entfernung von Stick
oxiden, Halogenverbindungen und anderen Schadstoffen aus Abgasen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weitgehend frei von den beschriebenen
Nachteilen. So werden beispielsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfah
ren Schwefeloxide aus Abgasen vorteilhaft auf kohlestämmigen Sorbentien
wie Aktivkoksen oder Aktivkohlen adsorbiert und dann bei erhöhter Tempe
ratur .und gegebenenfalls unter vermindertem Druck in einem Reduktions
medium desorbiert und im Desorbat nichtkatalytisch durch elektrische
Anregung zu elementarem Schwefel umgesetzt. Als Reduktionsgase lassen
sich Erdgas, Kokereigas, Synthesegas (CO/H2), Wasserstoff, Kohlenmon
oxid, Schwefelwasserstoff, Methanol und/oder Methan sowie gegebenenfalls
auch Feststoffe wie Kohlenstaub oder kohlenstoffhaltige Stäube in Gegen
wart oder Abwesenheit von Wasserdampf als reduzierende Medien verwen
den. Die Adsorption wird vorteilhaft bei Temperaturen von 60 bis 160°C,
die Desorption in Temperaturbereich von 200 bis 500°C durchgeführt. Die
Strömungsgeschwindigkeit des Gasflusses während der Adsorption und der
Desorption wird vorteilhaft in einem Bereich von 2 bis 8 m3·kg-1 sorb·h-1
eingestellt. Die so erhaltenen Gasgemische werden anschließend in einem
Plasmareaktor durch elektrische Anregung unter Einwirkung eines Nieder
temperatur-Lichtbogens zu elementarem Schwefel umgesetzt.
Die quasi-katalytischen Eigenschaften eines elektrischen Nicht-Gleichge
wichtsplasmas sind aus der französischen Patentschrift 2 646 099 hin
sichtlich der Niedertemperatur-Oxidation von Schwefelwasserstoff sowie
der Nachverbrennung organischer Verbindungen bekannt. Überraschend war
die Wirksamkeit des Plasmareaktors in der Niedertemperatur-Reduktion von
Schwefeloxiden und anderen Schadstoffen sowie in der reduktiven und oxi
dativen Umwandlung von Stickstoffverbindungen sowie weiterer ökologisch
bedenklicher oder toxischer Chemikalien. Die Verwendung einer etwa unter
Normaldruck arbeitenden Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen
Nicht-Gleichgewichtsplasmas nach der französischen Patentschrift
2 639 172 ermöglicht eine leichte Implementierung des Verfahrens im
großtechnischen Maßstab.
Das Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet beispielsweise in der Entfer
nung von Schwefeloxiden aus Abgasen ohne jegliche sekundären Abfallpro
dukte. Der feinkörnige Schwefel als Reaktionsprodukt ist z. B. im Gegen
satz zu Gips oder Schwefelsäure anstelle von Naturschwefel zur Herstel
lung der verschiedensten Schwefelverbindungen einsetzbar oder notfalls
ökologisch unbedenklich zu deponieren. Die erfindungsgemäße Anwendung
eines elektrischen Plasmareaktors mit einem Niedertemperatur-Lichtbogen
ist technisch einfach z. B. innerhalb eines bestehenden Kraftwerks zu
installieren und zu betreiben. In Kraftwerken besteht der zusätzliche
Vorteil in einer gleichzeitigen Entfernung der umweltbedenklichen Stick
oxide durch Umwandlung in ökologisch unbedenklichen elementaren Stick
stoff.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird durch folgende Beispiele erläu
tert:
In einem thermostatisierten Laboratoriumsreaktor aus Pyrex-Glas mit ei
nem Volumen von 600 mm3 (Länge 85 mm, Innendurchmesser 3 mm), wird
Schwefeldioxid adsorbiert und mit Wasserstoff desorbiert. Der Reaktor
enthält 300 mg eines zerkleinerten Aktivkokses vom Typ VA (Hersteller:
Carbotech Gesellschaft für Bergbau und Industrieprodukte, Essen) als
Sorbens. Verwendet wurde eine Siebfraktion des Aktivkokses von 0,315 bis
0,5 mm einer Schüttmasse von 676 kg·m-3 und einer spezifischen
Oberfläche von 45,5 m2·g-1 mit einem (nach Angabe des Herstellers) Ver
aschungsrückstand von unter 3,0%. Der Aktivkoks wird zunächst bei 300°C
über 1h mit Stickstoff (Durchfluß 0,6 1·h-1) aktiviert. Nach dieser
Aktivierung wird der Reaktor auf die Adsorptionstemperatur von 80°C ab
gekühlt und in seinen Betriebsparametern Durchflußmenge und Temperatur
eingeregelt. Mit Hilfe eines Dosierventils wird dann Schwefeldioxid in
Portionen von 1000 mm3·min-1 in den Reaktor eingespeist. Diese einzelnen
Portionsmengen sind im Vergleich zur Adsorberbett-Kapazität überschüs
sig. Nach mehrmaliger Wiederholung der Adsorption wird eine Sättigung
des Sorbens erreicht.
Zur Desorption des Schwefeldioxids wird der Trägergasstrom von Stick
stoff auf Wasserstoff umgeschaltet, wobei gleichzeitig das Sorbens Aktiv
koks mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 60 K·min-1 auf die Desorp
tionstemperatur von 300°C gebracht wird. Die Menge des adsorbierten
Schwefeldioxids beträgt 4,54 g/kg des Aktivkoks-Sorbens. Eine mehrmalige
Wiederholung des Adsorption/Desorption-Zyklus ergibt etwa gleiche Mengen.
Die elektrisch angeregte Reduktion des Schwefeldioxids mit Wasserstoff
wird in einem zylindrischen Stahlreaktor mit einem Volumen von 5,4 l
durchgeführt. Die Wände des Reaktors werden mit Wasser gekühlt. Durch
den keramischen Deckel des Reaktors werden sechs Metallelektroden einge
führt und an eine elektrische Hochspannung angeschlossen. Der Elektro
denabstand variiert im Bereich von 5 bis 100 mm. Über einen Durchflußmes
ser wird das Gasgemisch von Schwefeldioxid und Wasserstoff durch eine
3 mm-Düse eingespeist. Der Gasdruck im Reaktor beträgt etwa 1 bar. Von den
Substraten und Produkten werden Proben genommen und unmittelbar auf SO2
mit einem Orsat-Gerät sowie mit Dräger-Röhrchen und einem Gaschromato
graphen (Poropak Q-gefüllte Säulen) mit Katarometer und Helium-Trägergas
analysiert.
In den Plasmareaktor eingeleitet wird ein Gemisch von 37 Vol.-% Schwefel
dioxid und 63 Vol.-% Wasserstoff als Reduktionsgas mit einer Temperatur
von 20°C mit einer Durchflußrate von 2,5 Nm3·h-1. Dieses Gasgemisch wird
der Entladung eines Niedertemperatur-Lichtbogens mit einer Leistung von
1,6 kW unterworfen. Im kalten Teil des Reaktors wird eine reichliche
Menge von elementarem Schwefel und Wasser abgeschieden, die sich nach
der Reaktion
SO2 + 2 H2 = S + 2 H2O
gebildet haben. In geringem Ausmaß findet die Nebenreaktion
S + H2 = H2S
statt, so daß im Endgas ein H2S-Gehalt von 0,5 Vol.-% gemessen wird.
Diese Nebenreaktion wird in der Stoffbilanz berücksichtigt, die sich aus
den Konzentrationen der einzelnen Gaskomponenten aufstellen läßt. Die
Stoffbilanz ergibt einen Umsatz von Schwefeldioxid zu elementarem
Schwefel in Höhe von 67% der eingesetzten Menge bei einstufiger Fahr
weise.
Analog Beispiel 1 wird Schwefeldioxid adsorbiert und mit Methan desor
biert. Der Adsorber enthält 300 mg eines feinkörnigen Aktivkokses vom Typ
AKP (Hersteller: Hajnowskie Przedsiebiorstwo Suchej Destylacji Drewna,
Hajnówka/Polen) der Siebfraktion 0,315 bis 0,5 mm, der Schüttmasse von
605 kg·m-3 und einer spezifischen Oberfläche von 1710 m-2·g-1 mit einem
Veraschungsrückstand (nach Angabe des Herstellers) von 10,1%. Die Akti
vierungstemperatur beträgt 300°C. Die Adsorption wird bei einer Tempera
tur von 80°C in einem Stickstoffstrom von 0,6 l·h-1 durchgeführt. Wäh
rend der Desorption wird Stickstoff durch Methan bei gleicher Durchfluß
rate substituiert, wobei das Sorbens Aktivkoks analog Beispiel 1 auf
eine Temperatur von 300°C aufgeheizt wird. Die Menge des adsorbierten
Schwefeldioxids wird aus den Analysendaten zu 3,56 g SO2/kg Aktivkoks
berechnet.
Die elektrisch angeregte Reduktion des Schwefeldioxids wird in dem in
Beispiel 1 beschriebenen Reaktor durchgeführt. Ein Gasgemisch der Zusam
mensetzung von 57 Vol.-% Schwefeldioxid und 43 Vol.-% Methan wird mit
einer Temperatur von 20°C mit einer Durchflußrate von 1,8 Nm3·h-1 einge
speist. Unter den Bedingungen der elektrischen Entladung des Niedertem
peratur-Lichtbogens (0,5 kW) verläuft die Reaktion
2 SO2 + CH4 = 2 S + 2 H2O + CO2
Im kalten Teil des Reaktors schlägt sich eine beträchtliche Menge von
elementarem Schwefel und Wasser nieder. In den Abgasen wird Kohlendioxid
gemessen. In geringerem Ausmaß laufen zwei Nebenreaktionen ab, bei denen
Methan zu Synthesegas und Schwefel zu Schwefelwasserstoff umgesetzt
wird:
SO2 + 2 CH4 = S + 2 CO + 4 H2
S + H2 = H2S
S + H2 = H2S
Aus den Analysedaten läßt sich ein Umsatz von 64% der eingesetzten
Schwefeldioxid-Menge zu elementarem Schwefel bei einstufigem Durchsatz
berechnen.
In den Plasmareaktor gemäß Beispiel 1 und 2 werden ohne vorhergehenden
Adsorptionsschritt eine Gasmischung aus 4,7 Vol.-% Stickstoffmonoxid
und 95,3% Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 20 Nl·min-1 sowie
als Reduktionsgas 3 bis 9 Nl·min-1 Wasserstoff eingespeist. Die Gase
haben eine Eintrittstemperatur von 20°C. Der Reaktor wird unter einem
Druck von 1,05 bar gefahren. Bei einer Leistung von 1,15 kW und einer
Wasserstoff-Einspeisung von 3,1 Nl·min-1 lassen sich im Gasaustritt noch
0,35 Vol.-% NOX nachweisen, bei einer Leistung von 1,3 kW und einer
Wasserstoff-Einspeisung von 4,2 Nl·min-1 0,15 Vol.-% NOX. Erhöht man
bei gleicher Leistung die Wasserstoff-Einspeisung auf 6,0 Nl·min-1,
sind noch 0,1 Vol.-% NOX im Austrittsgas nachzuweisen. Bei ebenfalls
gleicher Leistung und einer Wasserstoff-Einspeisung von 9,1 Nl·min -1
liegt der NOX-Gehalt im Austrittsgas unterhalb der Nachweisgrenze.
Das austretende Gas enthält in allen Fällen neben Stickstoff Wasser
dampf als Reaktionsprodukt.
Bei gleicher Versuchsanordnung wie im Beispiel 3 werden bei einer
Leistung von 1,25 kW 22 Nl·min -1 des Gemisches aus 4,7% Stickstoff
monoxid und 95,3% Stickstoff sowie 4,4 Nl·min -1 Methan eingespeist.
Im Austrittsgas sind nur noch 0,2 Vol.-% NOX und der als Reaktions
produkt gebildete Wasserdampf nachweisbar.
In gleicher Versuchsanordnung wie im Beispiel 3 wird Wasserstoff als
Reduktionsgas durch Ammoniak ersetzt. Bei einer Leistung von 1,05 kW
werden 23 Nl·min-1 des Gemisches aus 4,7 Vol.-% Stickstoffmonoxid und
95,3 Vol.-% Stickstoff sowie 0,6 Nl·min -1 Ammoniak eingespeist. Der
NOX-Gehalt im Austrittsgas liegt unterhalb der Nachweisgrenze.
Claims (16)
1. Verfahren zur Umwandlung oder Zerstörung von gas- und dampfförmi
gen sowie gelösten Schadstoffen und/oder toxischen Chemikalien zu
nutzbaren Rohstoffen und/oder ökotoxikologisch unbedenklichen Ver
bindungen durch Sorption an festen oder in flüssigen, vorteilhaft
kohlestämmigen Sorbentien, Desorption bei erhöhter Temperatur und
gegebenenfalls unter vermindertem Druck und nachfolgende Reaktion,
dadurch gekennzeichnet, daß die Desorption
in einer Strömung von einem reaktiven Medium durch das Sorbens und
die anschließende Reaktion in der Desorbatströmung durch elektrische
Anregung unter Einwirkung eines Niedertemperatur-Lichtbogens im Plas
mareaktor geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion
des Schadstoffs und/oder der toxischen Chemikalien eine Reduktion
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion
des Schadstoffs und/oder der toxischen Chemikalien eine Oxidation
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2 (a) bzw. Anspruch 3 (b),
dadurch gekennzeichnet, daß organische Schadstoffe und/oder toxische
Chemikalien der Adsorption, Desorption und a) einer reduktiven bzw.
b) einer oxidativen Entfernung von Heteroatomen unterworfen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Schwefeloxide enthaltende Abgase der Behandlung durch Adsorp
tion, Desorption und anschließenden Reduktion zu elementarem Schwefel
unterworfen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Stickoxide enthaltende Abgase der Behandlung durch Adsorption,
Desorption und Reduktion zu elementarem Stickstoff unterworfen wer
den.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Schwefelwasserstoff, Kohlenoxidsulfid oder organische Schwefel
verbindungen enthaltende Abgase der Adsorption, Desorption und an
schließenden Oxidation zu elementarem Schwefel unterworfen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Ammoniak, Amine oder andere organische Stickstoffverbindungen
enthaltende Abgase der Adsorption, Desorption und anschließenden
Oxidation zu elementarem Stickstoff unterworfen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4 (a), 5 und 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß Erdgas, Kokereigas, Synthesegas, Wasserstoff, Kohlen
monoxid, Schwefelwasserstoff, Methanol, Methan, Ammoniak und/oder
Kohlenstaub oder kohlenstoffhaltige Stäube mit oder ohne Wasserdampf
als reduzierende Medien verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4 (b), 7 und 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß Luft, Sauerstoff, Ozon, Chlor, Chlordioxid oder
Wasserstoffperoxid mit oder ohne Wasserdampf als oxidierende Medien
verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 4 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sorption im Temperaturbereich von 60 bis 160°C
geführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
als Sorbentien Aktivkokse oder Aktivkohlen verwendet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Geschwindigkeit der Gasströmung im Bereich von 2 bis 8
m³ · kg-1 sorb· h-1 gehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reaktion in einem mit dem Generator des elektrischen Niedertem
peratur-Lichtbogens versehenen Reaktor (Plasmareaktor) geführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Plasmareaktor in einem Temperaturbereich von 50 bis 200°C
gefahren wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im
Plasmareaktor die Gas- und Feststoff- bzw. Flüssigkeits-Abscheidung
kombiniert werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL92296401A PL167513B1 (pl) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Sposób przemiany dwutlenku siarki z mieszanin gazowych do siarki elementarnej PL |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4336768A1 true DE4336768A1 (de) | 1994-06-23 |
Family
ID=20058750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4336768A Withdrawn DE4336768A1 (de) | 1992-10-29 | 1993-10-28 | Verfahren zur elektrisch angeregten Umwandlung oder Zerstörung von Schadstoffen und/oder toxischen Chemikalien |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4336768A1 (de) |
FR (1) | FR2698090B1 (de) |
PL (1) | PL167513B1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19635232A1 (de) * | 1996-08-30 | 1998-03-05 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur plasmachemischen Zersetzung und/oder Vernichtung von Schadstoffen |
DE19808098C1 (de) * | 1998-02-26 | 1999-08-05 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung |
US6060635A (en) * | 1996-01-23 | 2000-05-09 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Method for treating hazardous waste |
US6119455A (en) * | 1996-08-30 | 2000-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for purifying exhaust gases containing nitrogen oxides |
DE19953110A1 (de) * | 1999-11-04 | 2001-05-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum katalytischen Umsetzen von Schadstoffen mittels eines Plasmas |
DE102014201020A1 (de) * | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Nehmen wenigstens einer gasförmigen Probe und Verfahren zum Analysieren wenigstens einer gasförmigen Probe |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1405520A (fr) * | 1964-07-01 | 1965-07-09 | Shell Int Research | Procédé de régénération d'un accepteur d'anhydride sulfureux consistant essentiellement ou uniquement en carbone |
JPS5624024A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-07 | Hitachi Ltd | Removal of sulfur dioxide in exhaust gas |
DE3511766A1 (de) * | 1985-03-30 | 1986-10-16 | Hugo Petersen Gesellschaft für verfahrenstechnischen Anlagenbau mbH & Co KG, 6200 Wiesbaden | Verfahren zur desorption eines mit schadstoffen beladenen adsorptionsmittels und anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
JPH02258014A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス処理装置 |
-
1992
- 1992-10-29 PL PL92296401A patent/PL167513B1/pl unknown
-
1993
- 1993-10-28 DE DE4336768A patent/DE4336768A1/de not_active Withdrawn
- 1993-10-28 FR FR9312860A patent/FR2698090B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6060635A (en) * | 1996-01-23 | 2000-05-09 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Method for treating hazardous waste |
DE19635232A1 (de) * | 1996-08-30 | 1998-03-05 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur plasmachemischen Zersetzung und/oder Vernichtung von Schadstoffen |
US6119455A (en) * | 1996-08-30 | 2000-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Process and device for purifying exhaust gases containing nitrogen oxides |
DE19808098C1 (de) * | 1998-02-26 | 1999-08-05 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung |
DE19953110A1 (de) * | 1999-11-04 | 2001-05-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zum katalytischen Umsetzen von Schadstoffen mittels eines Plasmas |
DE102014201020A1 (de) * | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Nehmen wenigstens einer gasförmigen Probe und Verfahren zum Analysieren wenigstens einer gasförmigen Probe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2698090B1 (fr) | 1995-06-02 |
PL167513B1 (pl) | 1995-09-30 |
FR2698090A1 (fr) | 1994-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wiȩckowska | Catalytic and adsorptive desulphurization of gases | |
AU2015271405B2 (en) | Process and device for desulphurization and denitration of flue gas | |
US5853684A (en) | Catalytic removal of sulfur dioxide from flue gas | |
EP1931449B1 (de) | System zur minderung von quecksilber mittels hochenergie-dissoziation | |
US7628969B2 (en) | Multifunctional abatement of air pollutants in flue gas | |
US6932956B2 (en) | Production of sulphur and activated carbon | |
DE3601378A1 (de) | Verfahren zur reinigung von oxide des stickstoffs und schwefels enthaltenden abgasen aus verbrennungsanlagen | |
DE2258987A1 (de) | Geschlossenes kreislaufverfahren zur entfernung von schwefelverbindungen aus abgasen | |
WO2015161675A1 (zh) | 一种净化含有二氧化硫的烟气的方法及装置 | |
US4097349A (en) | Photochemical process for fossil fuel combustion products recovery and utilization | |
US5120517A (en) | Process for the removal of sulfur oxides and nitrogen oxides from flue gas | |
MX2014007538A (es) | Preparacion de un reactivo acuoso para la absorcion o destruccion de contaminantes. | |
US4640825A (en) | Process for simultaneous removal of SO2 and NOx from gas streams | |
DE1769351A1 (de) | Zweistufen-Regenerierung eines Absorptionsmittels | |
DE1769352A1 (de) | Regenerierung eines Absorptionsmittels unter Verwendung eines Kohlenstoff-Regenerierungsmittels | |
US5658545A (en) | Metal regeneration of iron chelates in nitric oxide scrubbing | |
CN106178865A (zh) | 工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法 | |
KR102054855B1 (ko) | 철-에틸렌다이아민테트라아세트산을 이용한 질소산화물 및 황산화물 동시 처리방법 | |
EP2411123A1 (de) | Verfahren zur behandlung von schwefeloxide enthaltenden abgasen | |
DE4336768A1 (de) | Verfahren zur elektrisch angeregten Umwandlung oder Zerstörung von Schadstoffen und/oder toxischen Chemikalien | |
KR100236882B1 (ko) | 일산화질소를 제거하기 위한 일산화질소와 이산화 황을 함유하는 가스의 정화방법 | |
CN101745312A (zh) | 催化氧化脱硫及粉煤灰利用方法 | |
JP2002508705A (ja) | カチオン交換可能なアルミノケイ酸塩材料を介した気体の接触転化 | |
Chmielewski et al. | INDUSTRIAL APPLICATIONS OP E-BEAM PLASMA TO AIR POLLUTION CONTROL | |
DE3782059T2 (de) | Methode und zusammensetzung unter verwendung von kalkharnstoffhydraten zur gleichzeitigen reduktion von sox und nox in verbrennungsgasen. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DECHEMA GESELLSCHAFT FUER CHEMISCHE TECHNIK UND BI |
|
8141 | Disposal/no request for examination |