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1. WO1994002242 - ENTSORGUNGSVERFAHREN FÜR UMWELTGIFTE

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Entsorgungsverfahren für Umweltgifte

Die Erfindung betrifft ein Entsorgungsverfahren für an partikelförmigen Adsorptionsmittel adsorbierten Umweltgiften.

Bei der adsorptiven Gasreinigung, z. B. von Rauchgasen von Kraftwerken, Müllverbrennungsanlagen oder dergleichen, von Abgasen aus Metallherstellungsprozessen oder dergleichen oder von Abluft aus Glasherstellungsprozessen, aus Gießerei oder dergleichen und vielen anderen Gasreinigungsverfahren werden verschiedenste Arten von Umweltgiften an partikelförmigen Adsorptionsmittel, wie z. B. Aktivkohlen, adsorbiert.

"Umweltgifte" sind dabei ganz allgemein als solche Komponenten zu verstehen, die im weitesten Sinne umweltschädlich sind, seien es nun Schwefel-, Stickstoff- oder Kohlenstoffoxide oder dergleichen, seien es organische Bestandteile enthaltende Stoffe, Dioxine, Furane oder dergleichen, seien es Metalle, insbesondere Schwermetalle, seien Lösungsmitteldämpfe oder andere umweltschädliche, insbesondere gesundheitsschädliche Stoffe, die aus einem durch eine Adsorptionsmittelschüttung hindurchtretenden Gasstrom an dem Adsorptionsmittel adsorptiv entfernt werden können.

Es gibt bereits eine Vielzahl großtechnischer Anwendungsfälle für eine derartige adsorptive Reinigung von Gasen. Z. B. fallen in den Rauchgasen von Müllverbrennungsanlagen gleich eine ganze Reihe von Umweltgift, wie SOx ,

NOx, verschiedene Schwermetalle, Dioxine, Furane und der -leichen an. Der Adsorptionsprozeß solcher Umweltgifte konzentriert diese in hohem Maße auf bzw. in das Adsorptionmittel bzw. dessen Poren. Trotz dieser starken Aufkonzentrierung fallen bei diesem Reinigungsprozeß erhebliche Mengen an kontaminiertem (verbrauchtem) Adsorptionsmittel an. Daher verbietet es sich, das Adsorptionsmittel in unmittelbarer Nähe der Adsorptionsanlage zu deponieren. Vielmehr müssen andere Entsorgungsmöglichkeiten gefunden werden. Bei der Auswahl eines Entsorgungsverfahrens muß ferner berücksichtigt werden, daß der Transport den mit den Umweltgiften beladenen partikelförmigen Adsorptionsmittels je nach Art des Umweltgiftes ein neues Umweltrisiko darstellen kann.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Entsorgungsverfahren für an partikelförmigen Adsorptionsmitteln adsorbierten Umweltgiften zu schaffen, daß möglichst wenig neue Umweltprobleme verursacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Entsorgungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.

Durch die Erfindung wird unter anderem erreicht,

- daß das mit mit dem Umweltgift beladene Adsorptionsmittel nicht über weitere Strecken, insbesondere mit Fahrzeugen transportiert werden muß, sondern am Ort oder in unmittelbarer Nähe der Adsorptionsanlage entsorgt oder vorentsorgt werden kann;

- daß das Adsorptionsmittel nach dem Desorptionsschritt entweder - gegebenenfalls nach einem Zwischenbehandlungsschritt - erneut wieder als Adsorptionsmittel einsetzbar oder aber unter vergleichbar geringen Risiken anderweitig verarbeitbar, z. B. verbrennbar;

- daß das Umweltgift in relativ stark konzentrierter oder vorkonzentrierter Form anfällt, so daß die weiter zu behandelnden Mengenströme klein sind und Weiterbehandlungsschritte, wie z. B. auch weitere Aufkonzentrierungsschritte nicht so aufwendig sind, wie bei einem stark verdünnten Anfall des Umweltgiftes.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in den Wanderbettreaktor in geeigneter Weise Wärme einzukoppeln und ihn gleichzeitig mit einem Gas zu durchströmen, wobei das den Wanderbettreaktor verlassende Gas vorzugsweise zumindest teilweise im Kreislauf geführt wird.

Die Wärmeeintragung (Wärmeeinkopplung) kann grundsätzlich sehr verschiedener Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß der Wanderbettreaktor direkt oder indirekt, von außen, z. B. an seinem Mantel oder innen, z. B. durch Heizstäbe beheizt wird. Alternativ oder ergänzend dazu ist es auch möglich, die dem Wanderbettreaktor zugeführten Gase zuvor aufzuheizen und die erforderliche Desorptionswärme dadurch ganz oder teilweise einzukoppeln. Eine weitere, gegebenfalls zusätzliche Möglichkeit der Wärmeeinkopplung besteht in der Zuführung eines Sauerstoffhaltigen Gases zwecks Wärmeerzeugung durch Teilverbrennung des Adsorptionsmittels. Die, vorzugsweise im Überschuß erfolgende, Zufuhr von Sauerstoff führt bei den erfindungsgemäß anwendbaren Temperaturen vorteilhafterweise zur Zerstörung eines Teiles der Umweltgifte, wie der Dioxine und anderer organischer Substanzen, durch chemische Umwandlung, so daß deren Weiterbehandlung entfällt. Die Durchströmung des Wanderbettreaktors mit einem "Heißgasstrom" bedeutet also - im Sinne der Erfindung -, daß in den Wanderbettreaktor Wärme eingekoppelt und er von einem Gasstrom durchströmt wird, wobei dieser Gasstrom nicht notwendiger Weise bereits als Heißgas in ihn einströmt. Vielmehr kann das in den Wanderbettreaktor einströmende Gas auch durch die anderweitig erfolgende Wärmeeinkopplung erst dann aufgeheizt werden und ihn als Heißgas durchströmen, wenn das Gas bereits in den Wanderbettreaktor eingeströmt ist. In jedem Falle verbessert der den Wanderbettreaktor durchströmende Gasstrom die Wärmeeinkopplung.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere die Desorption intensivieren, die Anreicherung des desorbierten Umweltgiftes verstärken und/ oder die Weiterverwendung oder Weiterverarbeitung des nach der Desorption verbleibenden Adsorptionsmittels verbessern, sind in weiteren Ansprüchen enthalten.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sowie zu verwendenden Bauteile unterliegen hinsichtlich der Verfahrensbedingungen bzw. ihrer Größe, Raumgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung findung können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des zugehörigen Verfahrensfliesbildes, mit dem -beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entsorgungsverfahrens dargestellt ist.

Der in dem Verfahrensfließbild als "Desorber" bezeichnete Wanderbettreaktor 1 wird kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich oder getaktet von einen mit einem Umweltgift beladenen partikelförmigen Adsorptionsmittel, z. B. Aktivkoks von oben nach unten durchwandert. Als besonders geeignet hat sich ein Wanderbettreaktor mit einem Anström- bzw. Abzugsboden erwiesen, wie er in der W088/08746 beschrieben worden ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel strömt ein 500° C heißes Heißgas unten in den Wanderbettreaktor 1 ein und verläßt ihn bei einer Temperatur von etwa 250° bis 300° C an seinem oberen Ende. Innerhalb des Reaktors kann ein sogenannten Querstrom oder Kreuzstrom oder, wie bevorzugt, ein Gegenstrom von Adsorptionsmittel zu Heißgas erfolgen. Das den Wanderbettreaktor 1 verlassende Gas besteht neben den in den Wanderbettreaktor unten eingetragenen Gaskomponenten ferner aus den desorptiv bereits von den Adsorptionsmittelpartikel entfernten Umweltgiften. Gasleitungsrohe 2 bis 4, die in Reihe mit einer Gebläse 5geschaltet sind, sorgen für eine Durchstömung des Wanderbettreaktors 1 im Kreislauf, so daß sich das Kreislaufgas bis zu einem gewissen Sättigungswert mit dem Umweltgift anreichert. Die Wärmeeinkopplung in den Heißgastromkreislauf erfolgt zum einen mittels eines Wärmeaustauschers 6 und zum anderen mittels über einen Brenner 7 eingespreister heißer Verbrennungsgase durch Verbrennung von Erdgas und in einem Wärmeaustauscher 8 vorgewärmter Luft, welche über eine Gebläse 9 eingespreist wird. Die dem Heißgasstrom-Kreislauf durch den Brenner 7 zugeführte sowie die durch Desorption im Wanderbettreaktor 1 freiwerdende Menge an Gasen und Umweltgiften verläßt den Kreislauf an geeigneter Stelle über eine Reichgasleitung 10.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem es sich Hinsichtlich des Umweltgiftes um SO2 handelt, das in einer Konzentration von 17 % bei 250° C gewonnen wird, kann der thermisch desorbiete, den Wanderbettreaktor 1 unten verlassende Aktivkoks weiterverwendet werden. Er wird zunächst in einem als "Aktivkokskühler" in der Zeichnung Dezeichneten Wanderbettreaktor 11 mittels eines im Kreislauf geführten Gases auf etwa 100° C abgekühlt. Der Wanderbettreaktor 11 kann grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der Wanderbettreaktor 1 haben. Besonders bevorzugt sind beide zu einem mehrstufigen Wanderbettreaktor zusammengefaßt. Dabei dienen die Schüttgutaustrittsöffnungen zum Austritt des Schüttgutes aus dem oberen Wanderbettreaktor 1 als Schüttgutzuteilöffnungen für das darunterliegende Teilbett des Wanderbettreaktors. Das Schüttgut wandert also beide Teilbetten von oben nach unten.

Mittels einer in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Druckregelung zwischen den aus dem Wanderbettreaktor 11 abströmen Kühlgas und dem den Wanderbettreaktor 1 zuströmenden Heißgas kann erreicht werden, daß lediglich kleine Mengen des Kühlgases von dem unteren Wanderbettreaktor in den oberen Wanderbettreaktor eintreten, während ein Überströmen von Heißgas in den unteren Wanderbettraktor vermieden wird. Hierzu ist ein lediglich geringer Überdruck des Kühlgases bezüglich des Heißgases aufrechtzuerhalten.

Als Kühlgas verwendet man bevorzugt ein solches, welches sich bezüglich des Adsorptionsmittels "Inert" verhält, d. h. mit diesem praktisch nicht reagiert. Ein solches Inertgas kann überwiegend aus Stickstoff oder Wasserdampf oder anderen Gasen bestehen, die sich gegenüber dem Adsorptionsmittel inert verhalten. Das Kühlgas wird über Leitungen 12 bis 16 ebenfalls im Kreislauf geführt. Es verläßt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Wanderbettreaktor 11 z. B. bei einer Temperatur von 450° C und gibt einen Teil seiner fühlbaren Wärme in dem Wärmeaustauscher 6 an das Kreislaufgas der Desorptionstufe sowie in einem weiteren Wärmeaustauscher 8 zur Vorwärmung an die Verbrennungsluft für den Brenner 7 ab und gelangt mit etwa 250° C in einen Kühler 17 und über ein Gebläse 18 zurück in den Wanderbett reaktor 11. Das Kreislaufgas der Desorptionsstufe und/oder das Kreislaufgas der Kühlstufe kann Wasserdampf zur Reaktivierung des Adsorptionsmittels enthalten.

Ein zweistufiger Wanderbettreaktor der vorerwähnten Art ist in der erwähnten W088/08746 ebenfalls bereits beschrieben und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.

Es versteht sich, daß die Kühlstufe sich nicht zwingend an die Desorptionsstufe anschließen muß. Vielmehr sind auch andere Vorgehensweisen denkbar, in denen nach der Desorptionsstufe eine weitere Aufheizung des Adsorptionsmittels erfolgt, um an dem heißen Adsorptionsmittel andere chemische Reaktionen durchzuführen.

Ausführungsbeispiel:

Der in der Zeichnung dargestellten Desorptionsanlage wird 1 m3 /h beladener Aktivkoks aufgegeben, der den Desorber 1 mit einer Temperatur von 500° C und - in gleicher Menge, aber niedrigerer Temperatur - den Aktivkokskühler 11 als regenerierter Aktivkoks wieder verläßt. Dem Kühler 17 des Kühlgaskreislaufes 11 bis 18 werden 29 kg/h Kühlwasser aufgegeben. Zur Wärmeeinkopplung werden 8,5 m3 /h Erdgas eingesetzt. Das

Umweltgift, bei dem es sich um SO2 handelt, wird mit 209 m 3/h bei 250° C und einer SO2-Konzentration von 17 % gewonnen.