DE102004006861A1

DE102004006861A1 - Verfahren und Anlage zur Gasreinigung bei der Festphasen-Kondensation von Polykondensaten

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Publication number: DE102004006861A1
Application number: DE102004006861A
Authority: DE
Inventors: Thomas Otto; Philipp Baumann; Camille Borer; Andreas Christel
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Polymetrix AG
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2005-09-15

Abstract

Ein Verfahren zur Reinigung eines Gasstroms mit von organischen Verbindungen gebildeten Verunreinigungen, bei dem ein mindestens Sauerstoff enthaltendes Gas dem verunreinigten Gasstrom zugeführt und über ein Katalysatormaterial geführt wird. Das Gas hat am Auslass der Katalysatoreinheit einen Gehalt von O ppm bis zu 500 ppm Sauerstoff, und die Überwachung des Verhältnisses vor der Katalysatoreinheit von Sauerstoff zu den Verunreinigungen erfolgt mittels mindestens eines Sauerstoffanalysators oder/und mittels mindestens einer Lambda-Sonde, die an zumindest einem der mit der Katalysatoreinheit verbundenen Leitungswege (11, 24) angeschlossen ist. Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Reaktor (1) für die Festphasen-Kondensation; eine Zuleitung (7) für verunreinigtes, aus dem Reaktor (1) abströmendes Gas zu einer Katalysatoreinheit (8); eine Gas-Einspeisung (9) für ein mindestens Sauerstoff enthaltendes Gas zum Behandeln des aus dem Reaktor ausströmenden Gases sowie mindestens eine von der Katalysatoreinheit (8) wegführende Ausgangsleitung (24); wobei an zumindest einer der mit der Katalysatoreinheit (8) verbundenen Leitungen (11, 24) jeweils mindestens ein Sauerstoffanalysator oder/und mindestens eine Lambda-Sonde angeschlossen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß besteht das in der Katalysatoreinheit verwendete Katalysatormaterial aus mindestens einem Metalloxid oder aus Mischungen, die mindestens ein Metalloxid enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 15.
Verfahren und Anlagen dieser Art sind aus den US-A-5.547.652 oder US-A-5.612.011 bekannt geworden. Es geht dabei um die Reinigung der Abgase des Prozesses mittels eines Edelmetallkatalysators bestehend aus Platin oder Mischungen von Platin und Palladium, oder anders ausgedrückt, um die Nachverbrennung (Oxidation) der Verunreinigungen mit einem Edelmetallkatalysator. Dabei wird zur vollständigen Oxidation eine mindestens stöchiometrische Menge Sauerstoff so eingespeist, dass der Sauerstoffgehalt nach dem Katalysator im erst genannten Patent in einem Bereich von 0–10 ppmv/v liegt. Im zweit genannten Patent wird so viel Sauerstoff eingespeist, dass der Sauerstoffgehalt nach dem Katalysator in einem Bereich von 0–250 ppmv/v liegt. Hier besteht jedoch der Nachteil, dass die verwendeten Edelmetallkatalysatoren sehr teuer und starken Preisschwankungen unterworfen sind. Dazu kommt, dass besondere chemische Verbindungen oder Katalysatorengifte wie Sb oder Ge, die aus dem Polykondensat ausgetragen werden, die Edelmetallkatalysatoren deaktivieren, wodurch die Lebensdauer der Edelmetallkatalysatoren begrenzt ist.
Die EP 0 699 471 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung der im wesentlichen sauerstofffreien Prozessgase aus der thermischen Festphasenbehandlung von Kondensationspolymeren, wobei zur katalytischen Oxidation der oxidierbaren organischen Verunreinigungen eine höchstens stöchiometrische Menge Sauerstoff hinzugegeben wird. Es wird hier der Kohlenmonoxidgehalt, der zum Sauerstoffgehalt in Beziehung steht, am Ausgang des Oxidationsreaktors z.B. mittels einer Mikro-Brennstoffzelle bestimmt, wodurch sich indirekt der Sauerstoffgehalt bestimmen lässt. Hier wird soviel Sauerstoff eingespeist, dass der Kohlenmonoxidgehalt nach dem Katalysator im Bereich von 10 bis 1000 ppmv/v liegt. Bei diesem Verfahren besteht jedoch der Nachteil, dass durch die Verwendung von CO als Regelgrösse immer eine zumindest teilweise unvollständige Verbrennung statt findet. Dadurch kommt es vermehrt zu Ablagerungen auf dem Katalysatormaterial, wodurch die Lebensdauer der Katalysatoren begrenzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung eines mit organischen Verbindungen verunreinigten Gasstroms bereitzustellen, das die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und besonders effizient arbeitet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtung gemäss Anspruch 15. Erfindungsgemäss erfolgt dabei die Reinigung von Prozessgasen, die mit organischen Verbindungen verunreinigt sind, an einem Katalysatormaterial, das aus mindestens einem Metalloxid oder Mischungen, die mindestens ein Metalloxid enthalten, besteht.
Vorteil dieser Erfindung ist, dass die aktive Oberfläche der Metalloxidkatalysatoren um ein Vielfaches grösser ist als bei Edelmetallkatalysatoren. Dadurch ist das Material weniger anfällig auf Katalysatorgifte, wie z.B. Sb oder Ge, welche aus dem Polykondensat ausgetragen werden.
Vorzugsweise ist das dem Metalloxid bzw. den Metalloxiden zugrunde liegende Metall ein Element der Nebengruppenelemente bzw. Übergangsmetalle, insbesondere der vierten Periode des Periodensystems der Elemente (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn), wobei es sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, wenn das Katalysatormaterial zumindest Manganoxid, Eisenoxid, Kupferoxid oder Kobaltoxid enthält.
Bevorzugteerweise enthält das Katalysatormaterial zumindest 50% insbesondere zumindest 65% der oben beschriebenen Metalloxide, wobei zum Beispiel bei einem Kupfer-Mangan-Mischoxid der Manganoxidanteil zumindest 35%, insbesondere zumindest 40% und der Kupferoxidanteil zumindest 15% insbesondere zumindest 20% beträgt oder bei einem Eisen-Mangan-Mischoxid der Eisenoxidanteil zumindest 35%, insbesondere zumindest 40% und der Manganoxidanteil zumindest 15% insbesondere zumindest 20% beträgt.
Zweckmässigerweise ist das Katalysatormaterial ein poröses Material, so dass eine grosse aktive Oberfläche gegeben ist. Es kann als poröses Katalysator-Vollmaterial vorliegen, als Katalysator-Beschichtung auf einem porösen Trägermaterial aufgebracht sein oder als poröse Katalysator-Beschichtung auf einem Trägermaterial aufgebracht sein.
Wenn das Katalysatormaterial in einer ohne Trägermaterial vorliegenden Form als Vollmaterial verwendet wird, kann es z.B. in Form von Pellets, Tabletten, Granulaten, Extrudaten oder in Form von Pulver in einem Katalysatorbett vorliegen, wobei die Pellets, Tabletten, Granulate oder Extrudate zusätzlich weitere Substanzen wie zum Beispiel ein Bindemittel oder Dotierungsmittel enthalten können.
Wenn das Katalysatormaterial in einer Form verwendet wird, bei der es auf ein Trägermaterial aufgebracht ist, kann das mit dem Katalysatormaterial beschichtete Trägermaterial z.B. in Form eines Gitters, eines Geflechts, in Form von Wabenzellen und dgl. oder in Form einer porösen Trägermatrix vorliegen, wie z.B. in Form von Kugeln.
Bevorzugte Trägermaterialien sind z.B. Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zirkonoxid. Hier kann sich eine synergetische Wechselwirkung zwischen dem Katalysatormaterial und dem Trägermaterial ergeben.
Positive Auswirkungen erreicht man, wenn das Katalysatormaterial eine Dotierung, die zum Beispiel Cer oder Zirkon enthält, aufweist.
Die erfindungsgemässe Reinigung des verunreinigten Gases erfolgt durch Oxidation (katalytische Verbrennung) der Verunreinigungen an einem Feststoffkatalysator aus mindestens einem Metalloxid oder Mischungen, die mindestens ein Metalloxid enthalten, wobei insbesondere Kupfer-Manganoxide oder Eisen-Manganoxide verwendet werden. Bevorzugterweise liegt das Katalysatormaterial als Schüttgut, entweder ohne Trägermaterial, oder als Beschichtung auf einem Trägermaterial wie Aluminiumoxidkugeln als sogenanntes Katalysatorbett vor. Die Oxidation findet vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 150 bis 600°C, insbesondere von 170 bis 350°C statt.
Vorzugsweise liegt die Temperatur des verunreinigten Gasstroms im Bereich von 150°C– 600°C und insbesondere im Bereich von 170°C–350°C.
Vorzugsweise stammt der verunreinigte Gasstrom aus einem Reaktor und wird nach der Reinigung zumindest zum Teil in den Reaktor rückgeführt. Bei dem Reaktor handelt es sich z.B. um einen Reaktor für die Festphasen-Kondensation eines Polykondensates, wie z.B. Polyamid, Polykarbonat, Polylaktid oder Polyester insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN) und ihre Copolymere, wobei das Polykondensat auch ein rezykliertes Polykondensat, insbesondere ein rezykliertes PET (RPET) sein kann.
Vorzugsweise wird der in den vorhergehenden Absätzen geschilderte Normalbetrieb bzw. Dauerbetrieb durch ein vorrübergehendes Erhitzen des Katalysatormaterials über die Betriebstemperatur des Normal- bzw. Dauerbetriebs verändert. Dadurch können Kohlenstoff-Ablagerungen auf dem Katalysatormaterial "abgebrannt" werden, wodurch das Katalysatormaterial weitgehend regeneriert und somit seine Lebensdauer verlängert werden kann.
Der verunreinigte Gasstrom kann vor der Oxidation weitere Prozessschritte durchlaufen, wie zum Beispiel eine Filtration zur Abscheidung von festen Verunreinigungen, eine Druckerhöhung (Förderung), eine Vermischung mit weiteren Gasen, eine Adsorption zum Beispiel von nicht oxidierbaren Substanzen oder Katalysatorgiften, sowie eine Erwärmung zur Erhöhung der Temperatur auf eine geeignete Oxidationstemperatur. Die Erwärmung kann auf eine konstante Temperatur erfolgen oder alternativ periodisch/zyklisch auf eine weiter erhöhte Temperatur erfolgen. Dadurch kann die effiziente Wirksamkeit des Katalysatormaterials verlängert werden.
Es ist auch möglich, auf ein weiteres Erhitzen des verunreinigten Gases vor der Katalysatoreinheit zu verzichten, wenn das Prozessgas den Reaktor mit ausreichend hoher Temperatur verlässt und die Oxidationstemperatur am Katalysator ausreichend tief liegt. Gegebenenfalls kann auch das Katalysatorbett oder der Katalysatorträger direkt beheizt werden, zum Beispiel durch externe Wärmequellen oder durch die Verbrennungswärme der Verunreinigungen.
Der verunreinigte Gasstrom kann nach der Oxidation weitere Prozessschritte durchlaufen, wie zum Beispiel eine Kühlung, eine Trocknung, eine Druckerhöhung (Förderung), eine Filtration, eine Erwärmung sowie eine Vermischung mit Additiven oder weiteren Prozessgassströmen.
Bei dem Prozessgas handelt es sich im wesentlichen um ein sauerstofffreies Gas, wie zum Beispiel Stickstoff oder CO2, wobei auch Gasgemische oder Gase mit zugesetzten Additiven zum Einsatz kommen können. Zur Oxidation der organischen Verunreinigungen wird dem Prozessgas eine geeignete Menge an Sauerstoff in Form von mindestens einem Sauerstoff oder Ozon enthaltenden Gases wie zum Beispiel Luft, Sauerstoff oder Ozon zugeführt.
Zweckmässigerweise erfolgt die Überwachung des Verhältnisses von Sauerstoff zu den Verunreinigungen mittels wenigstens eines Sauerstoffanalysators und/oder mittels wenigstens einer Lambda-Sonde vor und/oder nach dem Katalysator, wobei die von den Sauerstoffanalysatoren und Lambda-Sonden abgegebenen Überwachungssignale vor ihrer weiteren Verarbeitung gewichtet werden können. Dies kann zur Regelung der Sauerstoffeinspeisung verwendet werden.
Vorzugsweise wird nur soviel sauerstoffhaltiges Gas zudosiert, dass der nach dem Katalysator gemessene Sauerstoffgehalt 0 bis 500 ppmv/v, vorzugsweise 0 bis 50 ppmv/v und am bevorzugtesten 0 bis 20 ppmv/v beträgt. Als sauerstoffhaltiges Gas wird z.B. Luft oder ein ozonhaltiges Gas verwendet.
Der Gasdurchsatz bzw. die Raumgeschwindigkeit (Norm-Volumenstrom dividiert durch das Katalysatorvolumen) liegt üblicherweise in einem Bereich von 1000 bis 60000h^–1, insbesondere bei 5000 bis 20000h^–1. Je grösser die Raumgeschwindigkeit ist, desto kleiner ist die Verweilzeit des zu reinigenden Gases in Kontakt mit dem Katalysator. Mit Zunahme der Raumgeschwindigkeit ist eine Abnahme der Umsetzungsrate der Verunreinigungen im Gas festzustellen. Die Lineargeschwindigkeit bzw. Leerrohr-Geschwindigkeit (Betriebs-Volumenstrom/Katalysatorschüttungs-Querschnitt in Richtung der Flussrichtung des Gases) liegt in einem Bereich von etwa 0.3 bis 2.5m/s.
Die Schüttdichte des erfindungsgemässen Katalysatormaterials in dem Katalysatorbett liegt in einem Bereich von etwa. 300 bis 1500 kg/m³.
Die Korngrösse der verwendeten Katalysatormaterial-Schüttung liegt in einem Bereich von etwa. 0.1 bis 50 mm, insbesondere 1 bis 10 mm.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anlage zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anlage zeigt; und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Anlage zeigt.
4 eine erste Art eines verwendeten Katalysatormaterials zeigt.
5 eine zweite Art eines verwendeten Katalysatormaterials zeigt.
Erstes Ausführungsbeispiel (1)
Ein Reaktor (1) ist für die Festphasen-Kondensation von Polyestern, wie Polyethylen-Terephthalat, vorgesehen. Er ist herkömmlich ausgebildet, so dass eine ins einzelne gehende Beschreibung entfallen kann, wobei die Zufuhr und die Abfuhr von Polyestern über Zellenradschleuse (2) bzw. (3) erfolgt. Das Abgas des Kondensationsprozesses wird über eine Abgasleitung (4) zunächst einem Filter (5) zum Entfernen partikelförmiger Verunreinigungen zugeführt. Das Gas aus dem Filter wird anschliessend über eine Zuleitung (7) über einen Wärmetauscher (6) zu einer Katalysatoreinheit (8) geführt, da bei wird im Wärmetauscher (6) zweckmässig die Abwärme des aus der Katalysatoreinheit (8) austretenden Gasstroms genutzt.
Eine Gas-Einspeisung (9) sorgt für die Zufuhr eines mindestens Sauerstoff enthaltenden Gases, d.h. entweder von reinem Sauerstoff oder einem Gas wie z.B. Luft, das nur einen entsprechenden Anteil an Sauerstoff enthält. Es kann jedoch auch ein Gas eingespeist werden, welches anstatt Sauerstoff Ozon enthält. Der Sauerstoff oder das Ozon wird zur Oxidation der, in Zuleitung (7) durchströmenden Gases, enthaltenen Verunreinigungen gebraucht und strömt der Zuleitung (7) kurz vor der Katalysatoreinheit (8) zu. Die so in einer Sammelleitung (11) miteinander vereinigt zugeführten Gasströme werden zweckmässig vor der Katalysatoreinheit (8) mit Hilfe eines elektrischen Erhitzers (10) auf eine optimale Temperatur für die in der Katalysatoreinheit (8) stattfindende Oxidation gebracht. Dies liegt zweckmässig im Bereich von 170°C bis 350°C. Anschliessend tritt die Sammelleitung (11) in die Katalysatoreinheit (8) ein. Die Katalysatoreinheit (8) weist auch eine Ausgangsleitung (24) auf, welche über einen Wärmetauscher (6) vorteilhaft dem Reaktor (1) rückgeführt wird, insbesondere dann, wenn wie bei der Polykondensation üblich, das zu reinigende Gas ein Intertgas, wie Stickstoff, ist. Bei der Rückführung des Gases in den Reaktor (1) können zwischen dem Wärmetauscher (6) und dem Reaktor (1) optional noch folgende Apparate eingebaut werden: Kühler, Gebläse, Ventilator, Gastrockner, Filter und Erhitzer.
Kurz vor dem Eintritt in die Katalysatoreinheit (8) ist in der Sammelleitung (11) eine Lambda-Sonde angebracht, die das Verhältnis von Sauerstoff zu Verunreinigungen im vereinigten Gas misst. Entsprechend dieser Messung wird ein elektrisches Ausgangssignal über eine Leitung (12) abgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann eine weitere Lambda-Sonde und/oder eine Sauerstoffmesszelle am Ausgang der Katalysatoreinheit angebracht werden. Die Lambda-Sonde am Ausgang der Katalysatoreinheit (8) kann das Ergebnis der Reinigung messen und ein entsprechendes elektrisches Signal über Leitung (18) abgeben. Die Sauerstoffmesszelle am Ausgang des Katalysators kann den Sauerstoffgehalt in der Ausgangsleitung (24) nach der Katalysatoreinheit (8) messen und ein entsprechendes Signal über Leitung (16) abgeben. Es kann gegebenenfalls auch nur eine Sauerstoffmesszelle am Ausgang des Katalysators oder eine Lambda-Sonde am Eingang des Katalysators eingesetzt werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Messungen führen die elektrischen Leitungen (12, 16 und 18) zu einem Prozessor μ. Die über die Leitungen (12, 16 und 18) eingehenden Signale können auch gewichtet werden, bevor sie mit einem Soll-Signal aus einem, vorzugsweise einstellbaren Sollwertgeber (20) verglichen werden. Aus dem Ergebnis dieses Vergleichs resultiert ein Abweichungs- bzw. Regelsignal, das vom Ausgang des Prozessors ☐ über eine Leitung (21) an einen Regler (22) geführt wird. Der Regler (22) verändert vorteilhaft in entsprechender Weise ein Ventil V in der Gas-Einspeisung (9).
Die Messung des Sauerstoffgehalts im ppmv/v-Bereich erfolgt in bekannter Weise mit einem handelsüblichen Gerät, vorzugsweise kontinuierlich. Eine Beeinflussung der Messwerte durch andere Gaskomponenten ist dabei auszuschliessen. Als geeignet erwies sich z.B. die Messung mittels eines elektrochemischen Sensors (Micro Fuel Cell). Dabei diffundiert das sauerstoffbeladene Gas durch die Membrane des Analysators hindurch in eine dünne Elektrolytschicht. Dabei kommt es zu einer Redoxreaktion bei welcher der entstehende Elektronenstrom direkt proportional zur Konzentration des Sauerstoffs im Messgas ist. Es können jedoch auch andere Messprinzipien angewendet werden.
Zur Messung des Verhältnisses von Sauerstoff zu den Verunreinigungen wird, wie oben beschrieben eine Lambda-Sonde, beschrieben in der EP 1 100 611 B1 , eingesetzt.
Zweites Ausführungsbeispiel (2)
Es gelten die gleichen Beschreibungen wie bei Ausführungsbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass der Wärmetauscher (6) in Ausführungsbeispiel 1 wegfällt. Da die Oxidation im Katalysator in einem Temperaturbereich von vorzugsweise 170–350°C stattfindet, kann aus wirtschaftlichen Gründen auf einen Wärmetauscher (6) verzichtet werden. Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, dass der Erhitzer (10) vor dem Katalysator entweder im Dauerbetrieb oder periodisch arbeitet. Periodische Arbeitsweise hat den Vorteil, dass es wirtschaftlicher ist als ein Dauerbetrieb, dabei wird der Erhitzer in gewissen Zeitabständen für eine begrenzte Zeit eingeschaltet um bei erhöhter Katalysatortemperatur eventuelle Ablagerungen zu beseitigen.
Drittes Ausführungsbeispiel (3)
Es gelten die gleichen Beschreibungen wie bei Ausführungsbeispiel 1 mit dem Unterschied, dass der Wärmetauscher (6) und der Erhitzer (10) in Ausführungsbeispiel 1 vor dem Katalysator wegfallen. Durch die tiefen Verbrennungstemperaturen in einem Bereich von 170–350°C ist aus wirtschaftlichen Gründen kein Aufheizen des aus dem Reaktor 1 strömenden Gases mehr nötig.
4 zeigt eine erste Art eines für die Gasreinigung verwendeten Katalysatormaterials. Hierbei handelt es sich um einen Mischoxid-Katalysator, der in extrudierter Form (Pellets) vorliegt. Als Mischoxid wird z.B. Eisen-Mangan-Oxid oder Kupfer-Mangan-Oxid verwendet. Diese sogenannten "Vollextrudate" weisen auch ein Bindemittel auf.
5 zeigt eine zweite Art eines für die Gasreinigung verwendeten Katalysatormaterials. Hierbei handelt es sich um einen Mischoxid-Katalysator, der auf ein Trägermaterial (Aluminiumoxid-Kügelchen) aufgetragen ist. Auch hier wird als Mischoxid z.B. Eisen-Mangan-Oxid oder Kupfer-Mangan-Oxid verwendet.
Beispiel 1:
An einem Cu-Mn-Oxid-Katalysatormaterial und einem Fe-Mn-Oxid-Katalysatormaterialien wurde bei Raumgeschwindigkeit (RG) von 36000h^–1 und bei einer Gastemperatur vor dem Katalysator in einem Bereich von 180–320°C die Umsetzung von Ethylenglykol (EG) getestet. Es wurde jeweils der Sauerstoffgehalt, Kohlenmonoxidgehalt und der Gehalt an Kohlenwasserstoffe nach dem Katalysator in Volumenanteilen pro Gesamtvolumen (ppmv/v) gemessen. Dem Stickstoffstrom wurde dabei ein Luftstrom vor dem Katalysator so zugesetzt, dass der Gehalt an Sauerstoff und Kohlenmonoxid nach dem Katalysator nach Möglichkeit jeweils in einem Bereich von 0–20 ppmv/v lag.
Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich, lag die Umsetzung bei Temperaturen von 280–320°C über 99%. Der Sauerstoffgehalt lag in diesem Temperaturbereich nach dem Katalysator je nach Gastemperatur zwischen 3 und 24 ppmv/v. Der CO-Gehalt war bei diesen Temperaturen nie höher als 7 ppmv/v. Aber auch bei Temperaturen von 180–260°C war die Umsetzung immer über 93%.
Tabelle 1 (Übersicht der Versuche Beispiel 1)
Beispiel 2
Durchführung und Bedingungen entsprachen genau dem Beispiel 1, jedoch wurden die Versuche diesmal mit einer Raumgeschwindigkeit von 12000h^–1 ausgeführt.
Tabelle 2 zeigt, dass fast kein Unterschied bezüglich der EG-Umsetzung bei einer Raumgeschwindigkeit von 12000h^–1, zu sehen ist. Die EG-Umsetzungsraten liegen alle über 99.6%.
Tabelle 2 (Übersicht der Versuche Beispiel 2)
Beispiel 3
Durchführung und Bedingungen entsprachen genau dem Beispiel 1. Die Umsetzung von Ethylenglykol (EG) wurde an zwei Cu-Mn-Oxid-Katalysatormaterialen getestet. Beim ersten Versuch handelte es sich um ein Vollmaterial, vorliegend in extrudierter Form (4). Das Extrudat hatte einen Durchmesser von ca. 1.2 mm und eine Länge zwischen 2 und 6 mm. Im zweiten Fall handelte es sich um ein Oxid auf Trägermaterial (5), die Metall-Oxide waren auf Aluminiumoxidkugeln aufgebracht. Der Durchmesser der Oxidmaterialkugeln war ca. 2.5–4.5 mm.
Aus der Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die EG-Umsetzungsraten am Material in extrudierter Form, vor allem bei tieferen Temperaturen zwischen 200 und 260°C, besser sind, als beim Oxid-Material auf Aluminium Trägermaterial.
Tabelle 3 (Übersicht der Versuche Beispiel 3)

Claims

Verfahren zur Reinigung eines Gasstroms mit von organischen Verbindungen gebildeten Verunreinigungen, bei dem ein mindestens Sauerstoff enthaltendes Gas dem verunreinigten Gasstrom zugeführt und über ein Katalysatormaterial geführt wird, wobei das Gas am Auslass der Katalysatoreinheit einen Gehalt von 0 ppm bis zu 500 ppm Sauerstoff hat und wobei die Überwachung des Verhältnisses von Sauerstoff zu den Verunreinigungen mittels mindestens eines Sauerstoffanalysators oder/und mittels mindestens einer Lambda-Sonde, der bzw. die an zumindest einem der mit der Katalysatoreinheit verbundenen Leitungswege angeschlossen ist, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Katalysatoreinheit ein Katalysatormaterial verwendet wird, das aus mindestens einem Metalloxid oder Mischungen, die mindestens ein Metalloxid enthalten, besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Metalloxid bzw. den Metalloxiden zugrunde liegende Metall ein Element der Nebengruppenelemente bzw. Übergangsmetalle, insbesondere der vierten Periode, des Periodensystems der Elemente ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Katalysatormaterial zumindest Manganoxid, Eisenoxid, Kupferoxid oder Cobaltoxid enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatormaterial in einer ohne Trägermaterial vorliegenden Form verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatormaterial in einer Form verwendet wird, bei welcher das Katalysatormaterial auf ein Trägermaterial aufgebracht ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gasstroms im Bereich von 150°C–600°C und insbesondere im Bereich von 170°C–350°C liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verunreinigte Gas vor der Katalysatoreinheit nicht weiter erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verunreinigte Gasstrom aus einem Reaktor stammt und nach der Reinigung zumindest zum Teil in den Reaktor rückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verunreinigte Gas aus zumindest einem Reaktor für die Festphasen-Kondensation eines Polykondensates, wie z.B. Polyamid, Polykarbonat, Polylaktid oder Polyester insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylennaphthalat (PEN) und ihre Copolymere, stammt und/oder dass das verunreinigte Gas aus einem Reaktor für die Festphasen-Kondensation eines rezyklierten Polykondensats, insbesondere eines rezyklierten PET (RPET), stammt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalbetrieb bzw. Dauerbetrieb, insbesondere gemäss Anspruch 6, durch ein vorrübergehendes Erhitzen des Katalysatormaterials über die Betriebstemperatur des Normal- bzw. Dauerbetriebs verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung mittels wenigstens eines Sauerstoffanalysators und/oder mittels wenigstens einer Lambda-Sonde vor und/oder nach dem Katalysator erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sauerstoffanalysatoren und Lambda-Sonden abgegebenen Überwachungssignale vor ihrer weiteren Verarbeitung gewichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass soviel sauerstoffhaltiges Gas zudosiert wird, dass der nach dem Katalysator gemessene Sauerstoffgehalt 0–500 ppm, vorzugsweise 0–50 ppm und am bevorzugtesten 0–20 ppm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete sauerstoffhaltige Gas Luft, Sauerstoff oder ein ozonhaltiges Gas ist.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Reaktor (1) für die Festphasen-Kondensation; einer Zuleitung (7) für verunreinigtes, aus dem Reaktor (1) abströmendes Gas zu einer Katalysatoreinheit (8); einer Gas-Einspeisung (9) für ein mindestens Sauerstoff enthaltendes Gas zum Behandeln des aus dem Reaktor abströmenden Gases; sowie mindestens einer von der Katalysatoreinheit (8) wegführenden Ausgangsleitung (24); wobei an zumindest einer der mit der Katalysatoreinheit (8) verbundenen Leitungen (11, 24) jeweils mindestens ein Sauerstoffanalysator oder/und mindestens eine Lambda-Sonde angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatormaterial der Katalysatoreinheit mindestens ein Metalloxid oder Mischungen, die mindestens ein Metalloxid enthalten, aufweist.
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine die Gasströme aus der Zuleitung (7) und der Gas-Einspeisung (9) vereinigende und zu der Katalysatoreinheit (8) führende Sammelleitung (11) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Katalysatormaterial ein poröses Material ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Katalysatormaterial ein Vollmaterial ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Katalysatormaterial auf einem Trägermaterial aufgebracht ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Katalysatormaterial eine Dotierung aufweist.