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DE2550231A1 - Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus verbrennungsabgas - Google Patents

Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus verbrennungsabgas

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Publication number
DE2550231A1
DE2550231A1 DE19752550231 DE2550231A DE2550231A1 DE 2550231 A1 DE2550231 A1 DE 2550231A1 DE 19752550231 DE19752550231 DE 19752550231 DE 2550231 A DE2550231 A DE 2550231A DE 2550231 A1 DE2550231 A1 DE 2550231A1
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DE
Germany
Prior art keywords
ammonia
flame
gas
exhaust gas
combustion exhaust
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19752550231
Other languages
English (en)
Inventor
Yorinobu Goto
Sakae Koike
Syoichi Matsunami
Masakatsu Mizoguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Publication of DE2550231A1 publication Critical patent/DE2550231A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/06Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in fire-boxes

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

75-1511 A 8. November 1975
MITSUBISHI CHEMICAL INDUSTRIES LTD., Tokyo , Japan
Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden und insbesondere ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgasen.
Stickstoffoxide (im folgenden als NO bezeichnet) sind für den menschlichen Körper toxisch. Bei Absorption durch den menschlichen Körper werden die Körperfunktionen beeinträchtigt, Ferner verursacht NO den photochemischen Smog. Daher ist es wichtig, NO aus Abgasen zu entfernen, und insbesondere aus Abgasen von mit Dampf betriebenen Kraftwerken, von Salpetersäure-Anlagen oder von Automobilen. Dies sind die Hauptquellen für NO -Verunreinigungen.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Entfernung von NO aus Verbrennungsabgasen vorgeschlagen. Es ist z. B. bekannt, ein NO enthaltendes Verbrennungsabgas einer katalytischen Reduktion mit Ammo-.niak in Gegenwart eines Katalysators zu unterziehen. Bei diesen bekannten Verfahren muß jedoch ein teurer Katalysator verwendet werden und der Kata- · lysator wird durch verschiedenste Verunreinigungen, z. B. durch Schwefeloxide, Dampf, Ruß oder dgl. des Abgases vergiftet, wodurch die katalytische Aktivität beeinträchtigt wird. Es ist daher erforderlich, den Katalysator zur Reaktivierung und Rückgewinnung einer Behandlung zu unterziehen.
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Dies ist vom wirtschaftlichen Standpunkt nachteilig. Ferner hängt der Tempera tür "bereich, in dem eine günstige Aktivität vorliegt, von der Art des Katalysators a"b. Im Falle eines Platinkatalysators liegt dieser Temperaturbereich der günstigsten katalytischen Aktivität bei 210 - 350 0C. Dieser Bereich ist relativ eng. Es wurde bereits vorgeschlagen, NO aus NO -haltigen Verbrennungsabgasen durch Zusatz von Ammoniak bei hoher Temperatur in Gegenwart von Sauerstoff ohne Katalysator zu entfernen, um die genannten Nachteile zu vermeiden (US-PS 3.900.554).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur effizienten und wirtschaftlichen Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgasen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur. Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgasen gelöst, welchesdadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Stickstoffoxide bildenden Brennstoff verbrennt und die Flamme durch ein die Flamme abfangendes Bauteil begrenzt und eine Ammoniakquelle in eine stromab von dem die Flamme begrenzenden Bauteil gelegene Zone des Verbrennungsabgases mit einer Temperatur von mehr als 700 0C einführt.
Die Erfinder haben verschiedenste Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus Verbrennungsabgas hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit untersucht. Es wurde festgestellt, daß man das NO des Abgases auch in Abwesenheit eines Metallkatalysators oder eines Met alloxidkatalysators zu Stickstoff reduzieren kann, wenn man das NO enthaltende Verbrennungsabgas bei einer Temperatur von mehr .als 700 G in Gegenwart von Sauerstoff mit Ammoniak umsetzt und die Entfernung von NO wird die Anwesenheit eines Katalysators herabgesetzt. Ferner wurden Untersuchungen hinsichtlich der Position der Zufuhr der Ammoniakquelle angestellt (der Ausdruck "Ammoniakquelle" bedeutet Ammoniak sowie Ammoniakvorstufen). Wenn die Ammoniakquelle in eine von
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der Flamme erreichte Zone des Ofens eingeführt wird, so kommt es zu einer Verbrennungsreaktion des Ammoniaks ,wobei Stickstoff, Wasser und Oxydationsprodukte des-Ammoniaks gebildet werden. Hierdurch wird die flir die Umsetzung mit NO zur Verfügung stehende Ammoniakkonzentration herabgesetzt oder die Konzentration an NO wird sogar erhöht, so daß der Grad der NO -Beseitigung höchst unzureichend ist.
Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß ein die Flamme begrenzendes Abfangbauteil vorgesehen, wodurch ein Kontakt zwischen dem Ammoniak und der Flamme in der Verbrennungszone vermieden wird. Der Ammoniak wird in eine spezifische Temperaturzone stromab von dem Flammenabfangbauteil eingeführt, und zwar an einer Stelle, an der die Flamme nicht mehr vorliegt. Auf diese Weise wird die Verbrennung des Ammoniaks verhindert und es kommt zu einer Umsetzung des NO mit dem Ammoniak und zu einer effizienten Entfernung von NO . Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden geschaffen, welches darin besteht, daß man die Flamme eines NO -haltigen Brennstoffs durch ein die Flamme begrenzendes Bauteil abfängt und eine Ammoniakquelle in einer eine Temperatur von mehr als 700 0C aufweisende und stromab vom Flammenabfangelement gelegene Zone einführt, so daß es zu einem Kontakt zwischen dem Ammoniak und den Verbrennungsabgasen kommt.
Verschiedenste Brennstoffe führen zur Bildung von NO und insbesondere Brennstoffe für Boiler, verschiedene Kohlenwasserstoffe und Derivate derselben, welche in petrochemischen Fabriken zur Verbrennung gelangen. Der NO bildende Brennstoff führt bei der Verbrennung mit einem Überschuß eines Sauerstoff enthaltenden Gases, wie Luft, zu einem Abgas, welches NO und Rest-Sauerstoff enthält. Erfindungsgemäß wird dieses NO -haltige Verbrennungsabgas mit Ammoniak kontaktiert.
Es ist erforderlich, die bei der Verbrennung gebildete Flamme abzufangen und den Ammoniak in eine Zone des Verbrennungsabgases
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einzuführen, welche eine Temperatur oberhalb 700 0C aufweist und vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 800 - 1100 C und speziell im Bereich von 900 - 1000 0C-. Zur Begrenzung oder zum Abfangen der Flamme kann man in einer Position, welche durch die Flamme des Ofens erreicht wird, ein feuerfestes Füllmaterial anordnen oder ein feuerfeste Trennwand, ein Porzellangitter, eine Gitterwand aus feuerfesten Ziegeln, ein hitzefestes Drahtgewebe, eine hitzefeste perforierte Metallplatte oder einen Wärmeaustauscher oder dgl. Die Ammoniakquelle wird unmittelbar stromab von dem die Flamme abfangenden Bauteil eingeführt, so daß ein direkter Kontakt zwischen dem Ammoniak und der Flamme verhindert wird. Daher kommt es nicht zu einer Verbrennung des Ammoniaks und man erzielt eine effektive Entfernung des NO . Darüber hinaus kommt es in dem Verbrennungsabgas stromab von dem die Flamme begrenzenden Bauteil zu turbulenten Strömungen, wodurch eine gleichförmige Verteilung des Ammoniaks im Abgas erreicht wird. Als Ammoniakquelle kann man gasförmigen Ammoniak einführen oder eine wässrige Ammoniaklösung. Man kann ferner ein Material einführen, welches in der Reaktionszone Ammoniak erzeugt, z. B. Ammoniumcarbonat.
Wenn der Sauerstoffgehalt des Verbrennungsabgases zu gering ist, so sollte der Sauerstoffgehalt vorzugsweise auf mehr als 0,1 Volumen-^ und insbesondere auf 1-10 Volumen-?» durch Verdünnung mit Luft oder dgl. eingestellt werden. Die Ammoniakmenge kann je nach der gewünschten Wirtschaftlichkeit und je nach dem gewünschten NO -Entfernungsgrad gewählt werden. Im normalen Betrieb ist ein Molverhältnis vom Ammoniak zu NO im Bereich von 0,6 - 10 und insbesondere im Bereich von 1-5 bevorzugt. Zur Erzielung einex gleichförmigen Durchmischung des Ammoniaks mit dem NO -haltigen Gas verdünnt man den eingeführten Ammoniak vorzugsweise mit einem Verdünnungsgas. Wenn man einen Ammoniaküberschuß zuführt, so kann das Restammoniak im Verbrennungsabgas durch Waschen mit verdünnter Mineralsäure oder durch ein anderes Verfahren zur Entfernung von Ammoniak entfernt werden.
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Andererseits ist es auch möglich, Ammoniak im Unterschuß einzuführen. In diesem Falle erreicht man nur einen "bestimmen NO -Entfernungsgrad und man kann dann das NO -haltige Aisgas
X -X.
einem anderen Verfahren zur Entfernung des restlichen NO unterwerfen. Erfindungsgemäß erfolgt der Kontakt zwischen dem Ammoniak und dem Verbrennungsabgas stromab von dem die Flamme abfangenden oder begrenzenden Bauteil bei einer Temperatur von mehr als 700 0C und insbesondere im Bereich von etwa 800 - 1100 und speziell im Bereich von etwa 900 - 1000 0C. Bei einer Temperatur unterhalb 700 0G ist der Grad der Entfernung von NO unzureichend. Andererseits kommt es bei hohen Temperaturen von z. B. 1300 0C nachteiligerweise zu einer Oxydation des Ammoniaks, wodurch NO gebildet wird.
Die Raumgeschwindigkeit des Gases beträgt vorzugsweise weniger als 200 000 Volumen/Volumen/h und insbesondere weniger als 50 000 Volumen/Volumen/h. Die Verweilzeit des Verbrennungsgases im Ofen, ζ. B. im Verbrennungsofen und Boiler, kann recht kurz sein und nur etwa 0,01 - 10 see betragen. Wenn man nun einer großen Menge des Verbrennungsabgases eine kleine Menge Ammoniak zusetzt, so kann es zu einer ungleichförmigen Verteilung des Ammoniaks kommen oder es kann aufgrund der Hitze des Ofens zu einem Zerfall des Ammoniaks im Zuleitungsrohr in Stickstoff und Wasserstoff kommen. In diesem Falle wird das NO nur unvollständig beseitigt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es nicht bevorzugt, die Menge des zugeführten Ammoniaks zu erhöhen. Der nicht umgesetzte Ammoniak verbleibt nämlich im Verbrennungsabgas und muß nachträglich entfernt werden. Es wurden daher Versuche zur Verbesserung der Durchmischung des Ammoniaks und des Verbrennungsabgases im Ofen und zur Minderung der Gefahr einer Zersetzung des-Ammoniaks im heißen Zuleitungsrohr.angestellt.
Es hat sich dabei als günstig herausgestellt, den Ammoniak mit einem Verdünnungsgas, z. B. einem Inertgas wie Stickstoff, Luft, Verbrennungsabgas oder Dampf vor der Einführung des Ammoniaks in den Ofen zu verdünnen. Hierdurch wird die
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lineare Geschwindigkeit des in den Ofen eingeführten ammoniakhaltigen Gases erhöht und die Verteilung des Ammoniaks im "Verbrennungsabgas wird verbessert. Ferner wird die Verweilzeit des Ammoniaks im erhitzten Zuleitungsrohr verkürzt, so daß eine Ammoniakzersetzung verhindert wird. In diesem Falle kommt es zu einer effektiven Entfernung des NO aus dem Verbrennungsabgas. Bei dieser bevorzugten Aus fiihrungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mit einem oder mehreren Verdünnungsgasen verdünnter Ammoniak einer Zone zugeführt, welche eine Temperatur oberhalb 700 0C aufweist. Als Verdünnungas eignen sich Inertgase, wie Stickstoff, Kohlendioxid, Helium oder Argon; Luft; Verbrennungsabgas des Verbrennungsofens; Dampf und Mischungen derselben. Wenn das aus dem Verbrennungsofen entweichende Verbrennungsabgas als Verdünnungsgas verwendet wird, ist es bevorzugt, die Gasgeschwindigkeit durch ein Gebläse zu erhöhen oder das Verbrennungsabgas zuvor durch einen Kompressor zu komprimieren. Wenn das Verdünnungsgas NO enthält, so ist es erforderlich, einen Ammoniaküberschuß einzusetzen, um das zusätzliche NO des Verdünnungsgases ebenfalls zu beseitigen. Man kann den Ammoniak mit dem Verdünnungsgas vor der Einleitung des Ammoniaks in einem Tank oder in einer Rohrleitung vermischen. Ferner kann man ein Doppelmantelrohr verwenden, um die Ammoniakquelle durch das Innenrohr desselben zu führen und das Verdünnungsgas durch die äußere Rohrleitung zu führen. Auf diese Weise wird eine Erhitzung des Ammoniaks durch das Verdünnungsgas verhindert. Wenn man zur Zuführung des Ammoniaks ein Ammoniakzuleitungsrohr in Form eines mit Wasser oder Luft gekühlten Doppelmantelrohrs verwendet, so kann eine Zersetzung des Ammoniaks im ZuIeitungsrohr weitgehend unterbunden werden, so daß das NO ' hochgradig entfernt wird, selbst wenn das Ammoniakzuleitungsrohr in eine Hochtemperaturzone des Ofens reicht.
Die Zufuhr der Ammoniakquelle und des Verdünnungsgases kann durch einen einzigen Auslaß oderdurch eine Vielzahl von Auslässen geschehen, welche eine sich verjüngende Düse aufweisen können, so daß die lineare Geschwindigkeit des zugeführten
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Gases erhöht wird. Man kann auch eine Düse verwenden, die zur Einstellung des Winkels des eingeführten Gases in gewünschter Weise verstellbar ist.
Es ist wesentlich, den Ammoniak gleichförmig im Verbrennungsabgas zu verteilen, ohne daß es zu einer Berührung des Ammoniaks mit der Flamme kommt. Die Menge des Verdünnungsgases liegt vorzugsweiseAdes 2- bis 100-fachen und insbesondere im Bereich des 5-fachen bis 50-fachen des Ammoniakvolumens. Wenn weniger als das 2-fache Volumen an Verdünnungsgas eingesetzt wird, so kommt es nicht zu einer nennenswerten Verbesserung der Ammoniakgasverteilung und man beobachtet eine thermische Zersetzung des Ammoniaks im ZuIeitungsrohr, wodurch natürlich der Grad der NO -Beseitigung herabgesetzt wird. Versuche haben z. B. gezeigt, daß es bei Verwendung eines Edelstahlrohres von 800 0C und bei einer Verweilzeit von 3 see und bei einer Sauerstoffkonzentration von 0,2 oß> zu einer 95^-igen Zersetzung des Ammoniaks kommt. Bei einer Sauerstoffkonzentration von 4 io beträgt die Ammoniakzersetzung 99 i°- Andererseits wird bei einer Zufuhr von mehr als der 100-fachen Volumenmenge des Verdünnungsgases der Grad der NO -Beseitigung nicht verbessert, so daß die Zufuhr einer solch großen Menge Verdünnungsgases unwirtschaftlich ist.
jSrfindungsgemäß ist es erforderlich, das NO -haltige Verbrennungsabgas auf einer Temperatur von 700 0C - 1100 0C und vorzugsweise auf 800 - 1100 0C und insbesondere auf 900 - 1000 0G zu halten, wenn man den Ammoniak einführt. Bei einer Temperatur unterhalb 700 0C wird das NO nicht wirksam entfernt. Wenn andererseits eine hohe Temperatur vorliegt, z. B. eine Temperatur oberhalb etwa 1100 0C, so..kommt es zu einer Oxydation von Ammoniak und der NO -Gehalt wird erhöht. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, das NO des Ab-
gases durch Zufuhr von Ammoniak zusammen mit einem Verdünnungsgas zu beseitigen. Das Ausmaß der Zersetzung des Ammoniaks wird hierdurch herabgesetzt und es kommt zu einem innigen Kontakt zwischen dem Ammoniak und dem Verbrennungsabgas im Ofen.
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Es ist "bevorzugt, einen Ofen aus einem nicht-metallischen feuerfesten Material, wie Silikat, Agalmatolit und Chamotte zu verwenden oder aus einem feuerfesten Siliciumdioxidmaterial, wie Quarzglas. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der Beseitigung des NO , des Betriebs "bei hohen Temperaturen und der Wirtschaftlichkeit "besonders "bevorzugt. Wenn man einen Metallofen verwendet, so kann es zu einer katalytischai Oxydation des Ammoniaks kommen. Eine derartige Störung kann "bei Verwendung eines Metallofens in verschiedener Weise vermieden werden, z. B. durch Kühlung der Innenwandung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit die folgenden Vorteile erzielt:
(1) Da eine kleine Menge der Ammoniakquelle einer großen Menge des Verbrennungsabgas es nach Verdiinnung mit dem Verdünnungsgas zugeführt wird, kommt es zu einer innigen Vermischung des Ammoniaks mit dem Verbrennungsabgas und der Grad der Entfernung des N0„ aus dem Abgas wird erhöht;
(2) da die Ammoniakquelle nach Verdünnung mit dem Verdünnungsgas zugeführt wird, wird die thermische Zersetzung des Ammoniaks im Ammoniakzuleitungsrohr herabgesetzt und somit wird der Ammoniakverlust herabgesetzt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Es wird ein horizontaler Verbrennungsofen mit einem Innendurchmesser von 300 mm und einer Länge von. 3 m verwendet, welcher eine Innenauskleidung aus feuerfestem Chamotte aufweist. In diesem Ofen wird eine Mischung aus Heizöl und Primärluft durch einen an einem Ende des Ofens angeordneten Horizontalbrenner eingeführt. Der Durchsatz des Heizöls beträgt 5 l/h und der Durchsatz der Primärlnft beträgt 3 Unr/h (Mormalbedingungen), Sekundärluft ν±τά mit einem Durchsatz von
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60 - 80 Nm /Ji in die Verbrennungskammer eingeführt. Das gebildete Verbrennungsabgas enthält 200 ppm Ν0χ.
In dem Verbrennungsofen ist eine feuerfeste perforierte Porzellanplatte angeordnet, und zwar über die gesamte Querschnittsfläche des Ofens senkrecht zur Flammenrichtung. Die perforierte Platte ist in einer derartigen Position angeordnet, daß sie von der Flamme erreicht wird und auf 1000 C erhitzt wird. Stromab von der perforierten Platte (bei einer Temperatur von 900 0C) werden 800 ppm Ammoniak eingeführt. Demzufolge beträgt die Konzentration des NO am Auslaß des Ofens 32 ppm und die Ammoniakkonzentration beträgt 30 ppm.
Beispiel 2
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die gleiche perforierte feuerfeste Porzellanplatte an einer Stelle angeordnet ist, an der die Flamme eine Temperatur von 1200 0C hat. Wiederum erstreckt sich die Porzellanplatte über den gesamten Querschnitt. Stromab unmittelbar hinter der Por— zellanplatte (bei 900 0C) werden 800 ppm Ammoniak eingeführt. Die Konzentration des NO und die Konzentration des Ammoniaks am Auslaß des Ofens haben die gleichen Werte wie bei Beispiel 1
Vergleichsbeispiel 1
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei 800 ppm Ammoniak direkt in eine Zone der Flamme mit einer Temperatur von 900 0C eingeführt werden. In dieser Zone hat die Flamme eine orange Farbe. Am Auslaß des Ofens wird kein Ammoniak festgestellt und die Konzentration des Ν0χ beträgt 145 ppm. ,
Vergleichsbeispiel 2
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei 800 ppm Ammoniak direkt in eine Flammenzone von 1000 0C eingeführt
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werden. Die Konzentration des NO am Auslaß des Ofens beträgt 180 ppm. Das austretende Abgas enthält keinen Ammoniak. Die Konzentration des NO wird mit einem automatischen Analysen-
.X.
gerät (Yanagimoto-ECL 77)· festgestellt. Die Konzentration des Sauerstoffs wird mit einem magnetischen Sauerstoffanalysengerät festgestellt und die Ammoniakkonzentration wird nach einem kolorimetrischen Verfahren gemessen, wobei Ammoniak in verdünnter Säure absorbiert wird.
Beispiel 3
Es wird ein horizontaler Verbrennungsofen mit einem Innendurchmesser von 300 mm und einer Länge von 3 m verwendet. Dieser weist eine Innenauskleidung aus feuerfestem Chamotte auf. In diesem Ofen wird eine Mischung aus Heizöl und Primärluft in einem horizontalen Brenner an einem Ende des Ofens verbrannt. Das Heizöl wird mit einem Durchsatz von 5 l/h eingeführt und die Primärluft wird mit einem Durchsatz von 3 Nm /h eingeführt. Ferner wird Sekundärluft mit einem Durchsatz von 60 - 80 Nm /h. in die Verbrennungskammer eingeführt .
In dem Verbrennungsofen ist eine feuerfeste perforierte Porzellanplatte angeordnet, und zwar senkrecht zur Flammenrichtung über den gesamten Querschnitt des Ofens, und zwar in einer Position, in der die Platte durch die Flamme erreicht wird und auf 1000 0C erhitzt wird.
Eine Rohrleitung mit einem Außendurchmesser von 6 mm und einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Düse von 1 mm ist senkrecht zur Verbrennungsgasströmung, angeordnet und reicht in eine Zone von 900 0C hinein. Dem Ammoniak wird unmittelbar vor der Einleitung in den Ofen Stickstoffgas zugemischt. Ammoniak wird in solcher Menge in den Ofen eingeleitet, daß auf 200 ppm Ν0χ 800 ppm Ammoniak kommen. Die Menge des Verdünnungsgases (N2*Gas) wird variiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Tabelle 1
Bsp.Nr. Durchsatz Verhält- Konz.d.Konz.d.
des N, (l/h)
nis
ΝΟχ vor Ν0χ
d. Be- nach d.
lineare
Geschw.
in d.
^ ^ handl. Behandl.DU.se (Vol/Vol) (Vol. (Vol. (m/sec) ppm) ppm) (Normalbeding.)
NO -Ent-
fernungsgrad
1 80 1 ,4 200 100 47,2 50
2 280 5, 0 200 40 116,7 80
3 840 15 ,0 200 36 311,1 82
Vgl. 0 0 200 210 19,4 0
Beispiel 4
Das Verfahren gemäß Beispiel.3 wird wiederholt, wobei jedoch sechs mit Düsen versehene Rohrleitungen vorgesehen sind. Diese sind mit gleichem Abstand voneinander kreisförmig angeordnet, und zwar senkrecht zur Verbrennungsgasströmung. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2
Bsp.Nr. Durchsatz Verhält- Konz.d. Konz.d. lineare des N„ nis NO vor Ν0χ Geschw. fi /v,\ NO/NH, d. Be- nach d. in d. Κ±/Ά) έ 0 handl. Behandl.Düse
(Vol/Vol) (Vol. (Vol. (m/sec) ppm) ppm) (Normalbeding.)
NO -Ent-
fernunggrad
4 80 1,4 200 80 7,9 60 5
5 280 - 5 200 ■"30 19,5" 85
6 840 15 ' ■ 200 25 51,9 87,
Vgl. 0 0 200 210 3,2 0
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Beispiel 5
Das Verfahren gemäß den Beispielen 3 und- 4 wird wiederholt, wobei als Verdünnungsgas· Luft verwendet wird. Man erzielt im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei den Beispielen 3 und 4.
Beispiel 6
Das Verfahren gemäß den Beispielen 3 und 4 wird wiederholt, wobei man als Verdünnungsgas Dampf verwendet. Man erzielt im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei den Beispielen 3 und 4.
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Claims (9)

- 13 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxiden aus einem Verbrennungsabgas durch Einleitung einer Ammoniakquelle in das Verbrennungsabgas, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennungsflamme durch ein Flammenbegrenzungselement begrenzt und die Ammoniakquelle in eine stromab vom Flammenbegrenzungselement gelegene Zone des Verbrennungsabgases mit einer Temperatur von 700 0C - 1100 0G einführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ammoniakquelle vor der Einführung in den Ofen mit einem Verdünnungsgas verdünnt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Plammenbegrenzungselement in Form eines feuerfesten Füllmaterials, einer feuerfesten Trennend, eines Porzellangitters, einer Gitterwand aus feuerfesten Ziegeln, in Form eines hitzefesten Drahtgewebes, einer hitzefesten perforierten Metallplatte oder eines Wärmeaustauschers verwendet, welches in einer Position angeordnet ist, an die die Flamme heranreicht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ammoniakquelle Ammoniak oder eine Ammoniak entwickelnde Ammoniakvorstufe verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verdünnungsgas ein Inertgas, Luft, Dampf oder Verbrennungsabgas verwendet.
6. Verfahren nach'einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Volumenverhältnis des Verdünnungsgases zum Ammoniak im Bereich von 2 - 100 und vorzugsweise 5-50 wählt.
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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine übermäßige Erhitzung des Ammoniaks durch Kühlung mit dem Verdünnungsgas verhindert und die lineare Geschwindigkeit des Gases durch Zufuhr des Verdünnungsgases erhöht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Kühlung der Ammoniakquelle ein Ammoniakeinleitungsrohr vom Doppelwandtyp verwendet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Molverhältnis des Ammoniaks zu den Stickstoffoxiden im Bereich von 0,6 - 10 vahli; und daß man die Amffloniakquelle in eine eine Temperatur von 800 — 1100 0C aufweisende und unmittelbar hinter dem Flammenbegrenzungselement gelegene Zone einführt.
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DE19752550231 1974-11-09 1975-11-08 Verfahren zur entfernung von stickstoffoxiden aus verbrennungsabgas Withdrawn DE2550231A1 (de)

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