Blohm, Maik (Eschstrasse 24, Oldenburg, 26123, DE)
| 1. | Verfahren zum Behandeln von Katalysatoren mit einer Mehrzahl paralleler Kanäle, die im Betrieb von einer Druckseite aus durchströmt werden, wobei die Katalysatoren zum Behandeln außer Betrieb genommen und im montierten Zustand mit einer Flüssigkeit gespült werden, indem die Flüssigkeit durch die Kanäle geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit unter Druck in der Druckseite abgewandte Enden eines Bündels von benachbarten Kanälen eingeleitet wird, so daß die Kanäle des Bündels entgegen der Schwerkraft durchströmt werden und die Flüssigkeit an der Druckseite zugewandten Enden der Kanäle des Bündels austritt, dort in Enden anderer Kanäle eintritt und durch diese anderen Kanäle unter Einwirkung der Schwerkraft zurückströmt . |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit Hilfe eines EinlaufStücks in die Kanäle eingeleitet wird, wobei das Einlaufstück an die der Druckseite abgewandte Kanalenden des Bündels druckfest dichtend angesetzt wird . |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die aus den der Druckseite abgewandten Kanalenden ausströmende Flüssigkeit aufgefangen und abgeleitet wird. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die ausströmende Flüssigkeit mit Hilfe einer das Einlaufstück umgebenden Auffangvorrichtung aufgefangen wird. |
| 5. | Verfahren nach Ansprüche 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die aufgefangene Flüssigkeit für die Spülung der Kanäle erneut verwendet wird. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit vor der erneuten Verwendung einen Ionentauscher durchläuft . |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit vor der erneuten Verwendung einen Destillationsschritt durchläuft . |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor der erneuten Verwendung eine Feststoffausschleusung durchläuft . |
| 9. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungslösung als Flüssigkeit verwendet wird. |
| 10. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Flüssigkeit ein Gas in die Kanäle eingeleitet wird . |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Flüssigkeit eine katalytisch relevante Substanz in die Kanäle eingeleitet wird. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Flüssigkeit ein Abrasionsmittel in die Kanäle eingeleitet wird . |
| 13. | Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des EinlaufStücks Ultraschalloder Niederfrequenzschwingungen auf die Kanäle übertragen werden . |
| 14. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator nach dem Behandeln getrocknet wird. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Katalysatoren . Insbesondere betrifft die Erfindung ein
Verfahren zum Reinigen von Kanal-Katalysatoren, welche eine Mehrzahl paralleler Kanäle aufweisen, die im Katalysatorbetrieb von einer Druckseite aus von einem Fluid durchströmt werden . Die Katalysatoren werden zur Durchführung der Behandlung bzw. der Reinigung außer Betrieb genommen und im montierten Zustand mit einer Flüssigkeit gespült , indem die Flüssigkeit durch die Kanäle der Katalysatoren geleitet wird.
Katalysatoren werden üblicherweise eingesetzt, um chemische Reaktionen zu beschleunigen oder zu begünstigen . Insbesondere werden Katalysatoren in industriellen
Verbrennungsanlagen verwendet, um Fluidströme von mitgeführten Substanzen zu reinigen . Die Katalysatoren weisen eine Oberfläche mit aktiven Zentren auf, an denen die im Fluidstrom mitgeführten Substanzen absorbiert werden . Die absorbierten Substanzen werden einer Reaktion unterworfen und die
Reaktionsprodukte desorbieren und werden von dem Fluidstrom weiter mitgetragen .
Bei der Verwendung von Katalysatoren in Verbrennungsanlagen wird bei der Verbrennung entstehendes Rauchgas durch Kanal-Katalysatoren an der Oberfläche der
Katalysatoren vorbeigeleitet , um unerwünschte Substanzen in weniger kritische Substanzen umzuwandeln . Insbesondere werden Katalysatoren eingesetzt, um im Rauchgas vorhandene Stickoxide umzusetzen . Bei den sogenannten selektiven katalytischen Reduktionsverfahren ( SCR) wird das NO x (Stickoxid) mit NH 3 (Ammoniak) zu Wasser und Stickstoff umgesetzt .
Die Oberfläche der Katalysatoren und der darauf befindlichen Zentren muß für den Fluidstrom zugänglich sein, damit der Katalysator seine katalytische Wirkung entfalten kann . Insbesondere müssen die Zugangswege zu der Oberfläche frei und die Oberfläche frei von Sperrschichten und
Katalysatorgiften sein, die sich bei dem Betrieb des Katalysators mit der Zeit dort ansammeln . Sonst verlieren die Katalysatoren, bedingt durch Katalysatorgifte, blockierte Poren des Katalysators und Sperrschichten sowie verstopfte Kanäle, teilweise ihre Aktivität .
Aus der WO/00 /001483 oder der WO/04 /073835 sind Verfahren bekannt, um SCR-Katalysatoren mit Reinigungsmedien zu behandeln . Dazu müssen die Katalysatoren j edoch aus dem montierten betriebsbereiten Zustand demontiert, transportiert, behandelt, erneut transportiert und montiert werden .
Die US 6, 631 , 727 beschreibt ein Verfahren, bei dem Katalysatoren (Katalysatorblöcke ) im montierten Zustand behandelt werden, indem ein Reinigungsmittel von oben durch die Kanäle geleitet und auf der anderen Seite der Kanäle aufgefangen wird . Einerseits werden bei dieser einseitigen Spülung nicht alle Verschmutzungen gelöst, andererseits ist das Verfahren aufwendig, da auf beiden Seiten der Katalysatorblöcke Arbeitsebenen vorzusehen sind, auf denen Material zum Einleiten und/oder zum Auffangen der Flüssigkeit bereitzustellen ist .
Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine einfache, effiziente und kostengünstige Reinigung von Katalysatoren erlaubt .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
In ein Bündel von benachbarten Kanälen eines außer Betrieb genommenen, j edoch im montierten Zustand befindlichen Katalysators wird Flüssigkeit unter Druck eingeleitet . Die Flüssigkeit wird dabei von der der Druckseite abgewandten Seite des Katalysators eingeleitet, also der Seite, an der im Katalysatorbetrieb das zu behandelnde Fluid (Rauchgas) austritt . Diese Seite liegt im Fluidstrom tiefer als die Druckseite , d. h . der Fluidstrom durchströmt den Katalysator von der Druckseite her in Richtung der Wirkung der Schwerkraft .
Die bei der Behandlung unter Druck eingeleitete Flüssigkeit durchströmt die Kanäle des Bündels entgegen der
Schwerkraft und tritt an der Druckseite des Katalysators (oben liegend) aus den Kanälen des Bündels aus . Dort tritt die Flüssigkeit in andere Kanäle ein (und zwar in solche Kanäle, die nicht durch ausströmendes Fluid blockiert sind) und durchströmt diese Kanäle unter Einwirkung der Schwerkraft von der Druckseite her in der Richtung, die im Betrieb des Katalysators auch das zu behandelnde Fluid ( z . B . Rauchgas) nimmt (nach unten) .
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil , daß es an Katalysatoren ausgeführt werden kann, ohne deren Ausbau zu erfordern, was Kosten für Ausfallzeiten und Personal einspart . Zur Ausführung des Verfahrens braucht lediglich Material bzw . Gerät an der Unterseite des Katalysators bereitgestellt werden, da auf dieser Seite die Flüssigkeit unter Druck in die Kanäle eingebracht wird, und auf derselben Seite unter Einwirkung der Schwerkraft auch wieder austritt . Die Flüssigkeit wird einseitig eingeleitet und ggf . aufgefangen .
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht außerdem eine besonders effektive Reinigung, da die Kanäle entgegen der Betriebs-Strömungsrichtung durchströmt werden . Durch dieses "Rückspülen" der Kanäle sind Verstopfungen und Verunreinigungen besser zu entfernen .
Erfindungsgemäß werden nacheinander verschiedene, immer j eweils ein Bündel von Kanälen bildende Kanäle durchströmt, so daß j eder Kanal nacheinander in beiden Richtungen gespült wird. Der Kanal wird unter Druck von der der Druckseite entgegengesetzten Seite aus gespült , sofern er zu dem derzeit gewählten Bündel gehört und anschließend von der Druckseite her durch Einwirkung der Schwerkraft durchströmt , sobald er dem derzeit gewählten Bündel nicht zugehört, sondern diesem benachbart ist . Auf diese Weise können alle Kanäle in zwei verschiedenen Spülrichtungen durchströmt werden .
Das Verfahren ist auf Katalysatoren mit beliebigem Aufbau anwendbar, einzige Einschränkung ist das Erfordernis durchströmbarer Kanäle . Insbesondere kann der Querschnitt der Kanäle eine beliebige Geometrie aufweisen, z . B . quadratisch, rechteckig, teilweise abgerundet oder unregelmäßig . Die Kanäle
brauchen auch nicht sämtlich identische Querschnitte aufweisen . Entsprechend sind z . B . auch Kanal-Katalysatoren in Modulbauweise oder Platten-Katalysatoren behandelbar . Vorzugsweise wird die Flüssigkeit mit Hilfe eines EinlaufStücks in die Kanäle eingeleitet, wobei das
Einlaufstück an die der Druckseite abgewandten Kanalenden des Bündels druckfest dichtend angesetzt wird .
Ein entsprechendes Einlaufstück kann in vielfältiger Weise gestaltet sein, um einen druckfest dichtenden Ansatz an einem Kanalbündel zu ermöglichen . Es ist möglich ein Einlaufstück zu verwenden, welches auf die Abmessungen der Kanäle abgestimmt ist und dieses in zeitlichen Abständen um ein Vielfaches einer Kanalabmessung zu verschieben, so daß ein anderes Kanalbündel unter Druck durchströmt wird. Es kann j edoch ebenso gut ein universelles Einlaufstück verwendet werden, dessen Dichtung breiter als die maximale Abmessung eines Kanals ist , so daß kein Druckverlust durch nur teilweise gedichtete Kanalenden auftritt . In diesem Fall wird nämlich j eder Kanal, der in seinem Öffnungsbereich nur teilweise druckbeaufschlagt ist im übrigen Öffnungsbereich dichtend abgedeckt .
Es ist vorteilhaft , wenn die aus dem der Druckseite abgewandten Kanalenden ausströmende Flüssigkeit aufgefangen und abgeleitet wird. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft , wenn die ausströmende Flüssigkeit mit Hilfe einer das Einlaufstück umgebende Auffangvorrichtung aufgefangen wird .
Einlaufstück und Auffangvorrichtung können gekoppelt sein, so daß die Benutzung einer entsprechenden Vorrichtung und die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach zu bewerkstelligen sind, da Einlaufstück und Auffangvorrichtung gemeinsam umgesetzt werden können und Einlaufstück und Auffangvorrichtung j ederzeit zueinander ausgerichtet sind. Die Kopplung kann verstellbar gestaltet sein, so daß die Ausrichtung von Einlaufstück und Auffangvorrichtung zueinander variabel ist . Wenn z . B . Einlaufstück und Auffangvorrichtung j eweils einen rechteckigen Öffnungsbereich aufweisen, kann das Einlaufstück bei Behandlung von zentralen Kanalbündeln zentriert zu der
Auffangvorrichtung angeordnet sein . Bei der Behandlung von
Kanalbündeln in Randbereichen der Katalysatoren kann das
Einlaufstück zu der Auffangvorrichtung verschoben, z . B . in nahe des Randbereichs der Auffangvorrichtung angeordnet sein . Es ist besonders vorteilhaft, wenn die aufgefangene
Flüssigkeit für die Spülung der Kanäle erneut verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf diese Weise unter ökologischen Aspekten besonders günstig durchzuführen.
Vorzugsweise wird die Flüssigkeit nach dem Auffangen und vor der erneuten Verwendung einem Ionentauscher zugeführt und/oder es wird ein Destillationsschritt durchgeführt .
Der unter Druck in ein Bündel von Kanälen eingeleiteten
Flüssigkeit kann zur Verbesserung der Reinigungswirkung und
Erhöhung der Aktivität des Katalysators ein Reinigungsmittel beigefügt sein, oder ein Gas , ein Abrasionsmittel oder eine katalytisch relevante Substanz zugemischt werden .
Es ist besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich zu der
Spülung mit Hilfe des EinlaufStücks Ultraschall- oder
Niederfrequenzschwingungen übertragen werden . Die übertragenen Schallschwingungen tragen bei Übertragung durch die Flüssigkeit oder das Material des Katalysators zur
Reinigung der Kanäle zusätzlich bei und lösen Verstopfungen und Verschmutzungen, welche anschließend durch den
Flüssigkeitsstrom entfernt werden . Weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind in den Patentansprüchen beschrieben .
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert .
Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Katalysatormoduls mit einer Mehrzahl von Strömungskanälen sowie eines Katalysatorblocks mit einer Mehrzahl von
Katalysatormodulen.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der
Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrens . In Figur 1 ist ein Katalysatormodul 1 gezeigt . Eine
Mehrzahl derartiger Katalysatormodule 1 wird in einem
Metallrahmen 2 in einer Fluidströmung montiert, die aus von
einem Verbrennungsraum eines Kraftwerks abgeleiteten Rauchgasen besteht . Die Strömungsrichtung 3 der Rauchgase ist in Figur 1 dargestellt und verläuft in Richtung der Wirkung der Schwerkraft , also von oben nach unten . Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein
Katalysatormodul 1. Die Außenwandungen 3 und eine Mehrzahl von Innenwandungen 4 bilden Strömungskanäle für das Rauchgas . Da der Katalysator für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens außer Betrieb genommen ist, ist in der in Figur 2 dargestellten Situation keine Rauchgasströmung vorhanden . Im Betrieb stellt die in Figur 2 in der Zeichnungsebene oben liegende Seite die Druckseite für die Fluidströmung dar, während die unten liegende Seite des Katalysators 1 die der Druckseite abgewandte Seite des Katalysators ist . Ein Einlaufstück 5 mit einer Zuleitung 6 wird von unten druckdicht an ein Bündel von Kanälen 7 angedrückt . Dichtungen 8 ermöglichen eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Einlaufstücks 5 an den Wandungen 3 oder 4. Unterhalb des EinlaufStücks 5 ist eine Auffangwanne 9 angeordnet, deren zum Zentrum abfallender Boden in eine Ableitung 10 mündet .
Eine unter Druck in die Zuleitung 6 eingeleitete Flüssigkeit wird über das Einlaufstück 5 in das Bündel der Kanäle 7 verteilt und entgegen der Wirkung der Schwerkraft durch diese Kanäle nach oben geleitet . Am oberen Ende der Kanäle 7 tritt die Flüssigkeit aus und verteilt sich in umliegende Kanäle 11 und 12 , die an das Kanalbündel 7 angrenzen oder diesem benachbart sind (dargestellt durch unterbrochene Pfeile ) . Die Kanäle 11 und 12 werden unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten durchströmt und die unten austretende Flüssigkeit gelangt in die Auffangwanne 9 und wird durch die Ableitung 10 abgeleitet . Die abgeleitete Flüssigkeit kann aufbereitet und unter Druck erneut durch die Zuleitung 6 zur Reinigung der Kanäle verwendet werden .
In der dargestellten Ausführungsform ist das Einlaufstück 5 mit seiner Zuleitung 6 unabhängig von der Auffangwanne 9 bewegbar . Dadurch ist es möglich, auch am Rand befindliche
Kanäle von unten mit Druck zu spülen, das Einlaufstück 5 also zu der Auffangwanne 9 dezentral versetzt zu verwenden .
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich . Z . B . kann die Flüssigkeit nach dem Auffangen ganz oder zum Teil entsorgt werden oder auch nur teilweise aufbereitet werden . Bei der Aufbereitung können über eine zusätzliche Feststoffausschleusung ungelöste
Flugaschepartikel, Steine oder andere Feststoffe ausgeschleust werden . In einem Vorratsgefäß , welches die Flüssigkeit zur Spülung der Kanäle enthält , können Mischungseinrichtungen
( z . B . Rührer) vorgesehen sein und einem Flüssigkeits-Kreislauf können Wasser, Deionat oder vorbereitete Reinigungslösungen sowie flüssige oder feste Hilfsstoffe zugeführt werden . Solche Hilfsstoffe können z . B . sein : Mittel zum Einstellen des pH- Wertes , Mittel zum Einstellen des Redoxpotentials oder zur
Veränderung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, abrasive Feststoffe zur Verstärkung des Reinigungseffekts , katalytisch aktive Substanzen etc . Ferner können bei dem Verfahren auch Heiz- oder Kühlaggregate sowie Wärmetauscher verwendet werden . Um eine längere Verweilzeit der Flüssigkeit in den Kanälen und damit eine längere Kontaktzeit der Flüssigkeit mit den Oberflächen des Katalysators zu ermöglichen, besteht außerdem die Möglichkeit, solche Kanäle, die nicht unter Druck mit Flüssigkeit gespült werden, abzudichten . In diesem Fall " steht" die Flüssigkeit für eine Zeitdauer in diesen Kanälen . Dazu kann z . B . ein weiteres Einlaufstück verwendet werden, welches eine Ablaßvorrichtung aufweist, mit dem bei Bedarf die Flüssigkeit aus Kanälen in die Auffangwanne abzuleiten ist . Auch ist eine Verwendung eines Auslaufstücks möglich, so daß gezielt ein Kanal befüllt und abgelassen werden kann . In diesem Fall ist die Verbindung der Stücke über Rohrleitungen und Ventile sinnvoll , so daß die Stücke abwechselnd als Ein- oder Auslaufstück genutzt werden können .
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