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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR EXHAUST GAS CLEANING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/062906
Kind Code:
A1
Abstract:
Mercury is removed for exhaust gases by passing the gases over surfaces coated with an oxide of at least one metal forming an amalgam with mercury. A corresponding waste gas cleaning device comprises a housing (1) with a gas inlet (E) and a gas outlet (A), at least a filling body (2) being disposed in said housing (1) that divides the inner space of the housing (1) into a plurality of channels (3) between the gas inlet and the gas outlet, wherein at least the inner surfaces of the channels (3) are coated with the above-mentioned oxide. At a coating density in the order of 5 to 10 $g(m)m, the device can be charged without undergoing any performance loss, the oxide coating-to-mercury charge ratio being approximately 1:1. The method and the device can be used in waste gas temperatures of approximately 120° C. The device can be regenerated by means of treatment at temperatures ranging approximately from 150 to 160° C. The method and the device can be used, for instance, for cleaning crematorium waste gases.

Inventors:
WEGMANN JUERG (CH)
Application Number:
PCT/CH2000/000211
Publication Date:
October 26, 2000
Filing Date:
April 12, 2000
Export Citation:
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Assignee:
FRICK MARTIN (DE)
WEGMANN JUERG (CH)
International Classes:
B01D53/64; B01J19/24; C22B43/00; (IPC1-7): B01D53/64
Foreign References:
DE2948305A11981-06-04
DE4117828A11992-12-03
US5409522A1995-04-25
Attorney, Agent or Firm:
Frei, Patentanwaltsbüro (Zürich, CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Abgasen, insbesonde re aus Verbrennungsabgasen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab gase über mit einem Oxid mindestens eines Metalles, das mit Queck silber ein Amalgam bildet, beschichtete Oberflächen geleitet werden, wobei das Quecksilber von dem Oxid absorbiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das min destens eine Metall ein Edelmetall ist oder ein Edelmetall und ein unedles Metall.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Abgase in einer homogenen und gradlinigen Strömung über die Oberflächen geleitet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Abgase zwischen aufeinanderfolgendem Überleiten über die Oberflächen verwirbelt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Abgase mit einer Geschwindigkeit von ca. 2 bis 3 m/s über die Oberflächen geleitet werden, derart, dass jedes Gasteilchen im Mittel etwa zwei Mal mit der Oberfläche kollidiert.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit einem Gaseinlass (E) und einem Gasauslass (A) und durch mindestens einen im Gehäuse (1) angeordneten Füllkörper (2), durch den der Innenraum des Gehäuses (1) in eine Mehrzahl von sich in der Rich tung von Gaseinlass (E) zu Gasauslass (A) erstreckenden Kanälen (3) aufgeteilt wird, wobei die Innenwände der Kanäle (3) mit einem Oxid mindestens eines Metalls beschichtet sind, welches Metall mit Quecksilber ein Amalgam bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle geradlinig verlaufen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) zwischen Gaseinlass (E) und Gasauslass (A) eine Mehrzahl von Füllkörpem (2) angeordnet ist und dass die Füllkörper (2) voneinander beabstandet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Oxid ein Mischoxid von Kupfer und Silber ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Oxidbeschichtung eine Dicke von ca. 5 bis 10 um aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der mindestens eine Füllkörper (2) ein extrudierter Keramikkörper ist oder aus strukturierten Metallblechen oder Metall folien gefertigt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die Innenoberflächen der Kanäle (3) zur Oberflächen vergrösserung unter der Beschichtung mit dem Oxid des mindestens einen mit Quecksilber ein Amalgam bildenden Metalls mit Alumi niumoxid oder Titanoxid beschichtet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kanäle (3) einen Querschnitt im Bereiche von 20 bis 30 mm2 und pro Füllkörper eine Länge im Bereiche von 0,3 m aufweisen.
14. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13 zur Ent fernung von Quecksilber aus Abgasen von Verbrennungsanlagen, insbesondere von Kehrichtverbrennungsanlagen, KlinikmüllVerbren nungsanlagen, AltholzVerbrennungsanlagen oder Krematorien, aus Abgasen von Sprengstoffbeseitigungsanlagen oder aus Produktions ablüften.
Description:
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REINIGUNG VON ABGASEN Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbe- griffen der entsprechenden Patentansprüche. Verfahren und Vorrichtung dienen zur Reinigung von Abgasen, insbesondere zum Entfernen von Queck- silber, beispielsweise aus Abgasen von Verbrennungsanlagen (z. B. Kehricht- verbrennungsanlagen, Klinikmüll-Verbrennungsanlagen, Altholz-Verbren- nungsanlagen, Krematorien oder auch Sprengstoffbeseitigungsanlagen) oder aus Produktionsablüften.

Quecksilber ist in den genannten Abgasen teils dampfförmig oder als Metall an Festkörperteilchen angelagert vorhanden und stellt wegen seiner Giftigkeit eine hohe Belastung der Umwelt dar. Aus diesem Grunde wird versucht, Quecksilber möglichst quantitativ aus diesen Abgasen zu entfernen.

Es ist bekannt, Quecksilber zusammen mit anderen unerwünschten Bestand- teilen, die in Abgasen in gas-oder dampfförmigem Zustand vorhanden sind, aus diesen zu entfernen dadurch, dass die Abgase durch einen Festbettadsor- ber aus Aktivkohle geleitet werden, wobei die Stoffe an der Aktivkohle ad- sorbiert und dadurch aus dem Abgas entfernt werden. Nachteile derartiger Aktivkohle-Festbetten zur Abgasreinigung sind die durch Kanalbildung redu-

zierte Adsorbtion (nur ca. 20% des theoretischen Adsorbtionsvermögens), die nur beschränkt mögliche Regenerierbarkeit der Aktivkohle, die negative Be- einflussung des Festbettes durch im Abgas mitgeführte feste Partikel und die gegen oben beschränkte Temperatur, bei der Aktivkohle einsetzbar ist (maxi- mal ca. 60°C).

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgasreinigung, insbesondere zum Entfernen von Quecksilber aus Verbren- nungsabgasen aufzuzeigen, die verglichen mit entsprechenden Verfahren und Vorrichtungen gemäss dem Stande der Technik eine erhöhte Reinigungslei- stung, eine einfachere Regenerierung und einen grösseren Anwendungsbe- reich bezüglich Temperatur erlauben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie in den entsprechenden, unabhängigen Ansprüchen definiert sind.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, die Abgase in einer mög- lichst homogenen und geradlinigen Strömung über eine mit einem Metalloxid oder einem Metallmischoxid beschichtete Oberfläche strömen zu lassen, wo- bei das Metall dessen Oxid für die Beschichtung verwendet wird, ein Metall ist, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet. Quecksilber, das dampfförmig im Abgas mitgeführt wird, wird zu einem hohen Prozentsatz in der beschichteten Oberfläche absorbiert, wenn die Oberfläche derart ausgelegt ist, dass die Gasteilchen in der Strömung im Mittel ca. zwei Mal mit der Oberfläche kolli- dieren. Die Absorption von Quecksilber in derartigen Oberflächen ist möglich bei Temperaturen bis zu ca. 120°C.

Es zeigt sich, dass sich eine Metalloxid-Beschichtung mit einer Dicke im Be- reiche von 2 bis 10 um in einem Gewichtsverhältnis bis ca. 1 : 1 (lkg absor- biertes Quecksilber pro lkg Beschichtungsmaterial) mit Quecksilber beladen lassen, ohne dass die Reinigungs-Leistung nachlässt. Es zeigt sich auch, dass bei einer möglichst homogenen und geradlinigen Strömung die Lei- stungsfähigkeit der Absorption nicht geschmälert wird durch in den Abgasen mitgeführte Staub-, Russ-oder Aschepartikel, dass es also nicht notwendig ist, derartige Partikel vor der Quecksilberabscheidung aus dem Abgas zu entfer- nen.

Zur Regeneration der verwendeten Metalloxid-Oberflächen werden diese bei Temperaturen von ca. 150 bis 160°C beispielsweise in einem Ofen aufgeheizt, wobei der Ofen mit Heissgas durchströmt wird. Die Ofenabgase werden ge- kiihlt und die Schadstoffe fallen Reinstoffe an. Die gereinigten Oberflächen können dann einer Regeneration mit z. B. Wasserstoff unterzogen und dann wieder verwendet werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist mindestens einem Kanal auf, vor- zugsweise eine Vielzahl von Kanälen, deren Wandungen mit einem Metall- oxid beschichtet sind und die für eine Integration in einen Abgaskanal in einem Gehäuse mit Gaseinlass und Gasauslass angeordnet sind.

Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird anhand der folgenden Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigen : Figuren 1 und 2 Schnitte durch eine beispielhafte Ausführung der erfindungs- gemässen Vorrichtung (Figur 1 : Schnitt parallel zur Strömungsrich- tung ; Figur 2 : Schnitt quer zur Strömungsrichtung).

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der erfin- dungsgemässen Vorrichtung. Diese weist ein Gehäuse 1 mit Gaseinlass E und Gasauslass A auf. Im Gehäuse 1 ist mindestens ein Füllkörper 2 angeordnet, der den Gehäuseinnenraum in ein Mehrzahl zwischen Gaseinlass E und Gas- auslass A verlaufende, geradlinige Kanäle 3 aufteilt. Das Gehäuse enthält beispielsweise, wie dargestellt in Strömungsrichtung Plätze für fünf Füllkörper, wobei je nach Quecksilberanfall beispielsweise an drei der Plätze Füllkörper angeordnet sind und zwei Reserveplätze vorgesehen sind. Für eine Verbes- serung der Wirkung sind die Füllkörper voneinander beabstandet, derart, dass bei der Durchströmung zwischen den Füllkörpem Verwirbelungen bilden.

Der Füllkörper 2 ist beispielsweise aus strukturierten Blechen (z. B. aus Edel- stahlfolien) gefertigt oder es handelt sich um einen extrudierten Keramikkör- per aus beispielsweise Cordierit, wie er aus der Katalysatortechnik bekannt ist.

Die Kanäle sind vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass das Abgas sie in einer möglichst laminaren Strömung durchströmt. Damit werden Ablagerun- gen von Festkörperpartikel in den Kanälen verhindert, sodass die aktiven Oberflächen nicht verschmutzt werden und dadurch ihre Absorptionsfähigkeit bis zu einer maximalen Beladung beibehalten.

Gute Resultate werden erzeugt, wenn die Kanäle derart ausgelegt sind, dass sich eine Gasgeschwindigkeit im Bereiche von 2 bis 3 m/s ergibt. Es zeigt sich, dass vorteilhafterweise Füllkörper angewendet werden, deren geradlinig verlaufende Kanäle eine Querschnitt im Bereiche von 20 bis 50 mm2 (z. B. quadratischer Querschnitt von 5 x 5 mm) und eine Lange von 0,3 bis 2 m (z. B. ein bis fünf Füllkörper von 30 cm Länge) haben und in denen alle

durchströmenden Gasteilchen im Schnitt etwa zwei mal an die Kanalwandun- gen stossen.

Die Beschichtung der Kanalwände besteht aus einem Metalloxid oder Metall- mischoxid, wobei die Metalle aus der Gruppe gewählt sind, die mit Queck- silber Amalgame bilden. Es wird beispielsweise ein Edelmetalloxid, z. B. Sil- beroxid verwendet oder ein Mischoxid von zwei Edelmetallen oder von einem Edelmetall und einem weiteren Metall, z. B. Silber/Kupfer-Oxid. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform besteht die Beschichtung aus einem Silber/- Kupfer-Oxid mit einem Silber : Kupfer-Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10.

Wenn die Füllkörper 2 aus Metallblechen oder Metallfolien gefertigt sind, beispielsweise aus Edelstahlfolien, ist es vorteilhaft, die Metalloberflächen, die die Innenobcrflächcn der Kanäle bilden, vor der Beschichtung mit den ge- nannten Oxiden zur Vergrösserung der Oberfläche zuerst mit Aluminiumoxid oder Titanoxid zu beschichten.

Die Beschichtung mit Kupfer/Silber-Oxid wird beispielsweise realisiert durch Vorbehandeln der zu beschichtenden Edelstahlfolien mit Oxalsäure, durch Benetzen der vorbehandelten Oberflächen mit einer Lösung der entsprechen- den Metall-Oxalate (z. B. Kupfer-und Silberoxalat) und durch nachträgliches Anlassen der benetzten Oberflächen in einer Wasserstoffatmosphäre.

Die resultierenden Schichten haben eine Dicke von ca. 5 bis 10 pu.