Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischeranordnung, auf eine Katalysatoranordnung in Kolonnen sowie auf die Verwendung derartiger Katalysatoranordnungen.

In sogenannten statischen Mischern bekannter Bauart sind die Mischelemente in den Mischkolonnen so angeordnet, dass eine möglichst homogene Mischung des Fliess- oder Misch¬ gutes erreicht wird. Das Mischgut kann aus gasförmigen, flüssigen, festen oder einem Gemisch solcher Komponenten bestehen, wobei es sich auch um verschiedene Phasen/Aggre- gatszustände eines einzelnen Stoffs oder einzelner Stoffe, die durchmischt weden sollen, handeln kann. Es sind Mischelemente verschiedenster Formen bekannt und auch solche, die gleichzeitig als Kühl- oder Heizelemente dienen.

Statische Mischer werden auch verwendet, um Komponenten, die miteinander zur Reaktion gebracht werden, zu mischen, um z.B. eine möglichst gleichförmige und/oder möglichst vollständige Reaktion der Reaktanden zu erreichen. Ziel jeder Anordnung und Ausbildung von Mischelementen soll es immer sein, bei relativ niedrigem Strömungswiderstand in

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der Hauptrichtung oder Flussrichtung der Kolonne bzw. des Mischers, einen relativ hoher Mischungsgrad der Komponen¬ ten zu erreichen.

Die Mischwirkung bisheriger statischer Mischeranordnungen beruht auf der äusseren Form bzw. Kontur der einzelnen Mischelemente und deren gegenseitigen Anordnung. Solche Anordnungen weisen oft noch zu hohe Strömungswiderstand¬ werte auf, die nur zulasten schlechteren Durchmischens der Komponenten weiter vermindert werden könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischerkolonne zu schaffen, die bei guter Mischwirkung einen geringeren Strömungwiderstand für das Mischgut aufweiset. Weitere Aufgaben der Erfindung sind, eine Katalysatoranordnung mit guter Mischwirkung für die Reaktanden zu schaffen, sowie die Anwendung bzw. Verwendung derartiger Katalysatoranord¬ nungen mit guter Mischwirkung. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Lage mit Mischelementen für eine Katalysa¬ toranordnung.

Erfindungsgemäss ist eine derartige Mischeranordnung durch die Merkmale des ersten Anspruchs gekennzeichnet. Die Katalysatoranordnung ist durch die Merkmale des unabhängi¬ gen Anspruchs 11 gekennzeichnet. Die Verwendung der Katalysatoranordnung ist durch die Merkmale von Anspruch 16 gekennzeichnet. Die Lage weist katalysatorbeschichtete Mischelemente auf. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsgegen¬ stände.

Dadurch, dass die Mischerelemente in der Kolonne mit Kanälen versehen sind, wird der Strömungswiderstand beträchtlich vermindert, ohne dass die Mischwirkung wesentlich beeinträchtigt wird. Durch die abwechselnd zur

Hauptströmungsrichtung geneigen Kanalelemente, werden Teilströme über den Querschnitt hin und her verlagert und dadurch grob vermischt. In den Bereichen des Übergangs von den Kanalelementen in den Kolonnenraum wird die Mischwir¬ kung durch zusätzliche Turbulenzen und die Vereinigung der verschiedenen Teilströme angeregt. Bei der Anordnung mehrerer aufeinanderfolgender, aus Katalysatormonolythen bestehender Kanalelemente in der Kolonne, trägt insbeson¬ dere das wiederholte Ein- und Austreten des Fliessgutes in die Kanäle und die Vereinigung der Ströme im Kolonnenraum zu einer Verbesserung der Mischung der Reaktanden bei. Darüberhinaus wird durch die Verlängerung des Strömungs¬ wegs, durch die Neigung der Kanalelemente, durch die erhöhte Turbulenz die Ausnützung des Katalysators bzw. der Umsatz verbessert. Letztlich trägt dies alles zum verbes¬ serten Ablauf der katalytischen Reaktion und zu einer Verminderung des Schlupfs der Reaktanden (z.B. NH_,-Schlupf in Denox-Katalysatoren) bei.

Die Misch- oder Katalysatorelemente, bzw. Kanalelemente - im folgenden wird lediglich von Elementen gesprochen - können in Schichten oder Lagen angeordnet sein. Benach¬ barte Elemente innerhalb einer Lage oder Schicht und aufeinanderfolgende Elemente benachbarter Schichten sind mit Vorteil gegeneinander geneigt angeordnet. Die Misch¬ bzw. Katalysatorelemente aufeinanderfolgender Lagen oder Schichten sind beispielsweise gegeneinander verdreht in der Kolonne befestigt.

Die Zwischenräume zwischen den Elementen im Kolonnenraum können ganz oder teilweise mit Füllstoff gefüllt sein oder es können Umlenkelemente oder Abschottungen vorgesehen sein, um das Fliess- bzw. Strömungsmaterial/-gut ganz oder in einem bestimmten Umfang durch die Kanäle der Misch¬ elemente zu leiten, was beispielsweise bei Kataly-

satoranordnungen vorteilhaft sein kann. Es sind auch Anordnungen von Elementen denkbar, bei denen die Enden der Elemente aufeinanderfolgender Lagen - in Kolonnenrichtung betrachtet - überlappend angeordnet sind.

Die Kanäle der Elemente können parallel zueinander verlau¬ fen, was nicht ausschliesst, dass sich der Querschnitt einzelner Kanäle verändert, z.B. periodisch verändert. Es ist auch denkbar, dass die Kanäle eines Elements gegenein¬ ander wendeiförmig verdreht sein können und /oder dass Kanäle - in Kolonnenrichtung betrachtet - in derselben oder in verschiedenen Ebenen im Kolonnenraum beginnen. Die Kanäle der Elemente können also - in Kolonnenrichtung betrachtet - in derselben oder in verschiedenen Ebenen in den Kolonnenraum münden bzw. auf derselben oder verschie¬ denen Ebenen im Kolonnenraum beginnen. Wesentlich bleibt immer, dass das Fliessgut immer wieder in den Kolonnenraum gelangt, bevor es in die Kanäle eines nachfolgenden Elements gelangt.

Die Elemente mit den Kanälen können aus Metall, Keramik, Porzellan, Glas oder Kunststoff oder aus einem Verbund aus mehreren solcher Werkstoffen bestehen. Die Misch- bzw. Katalysatormischelemente können als Wickelkörper herge¬ stellt und entsprechend aufgebaut sein.

Bei der Entstickung von Rauchgasen wird beispielsweise NH, zum Reduzieren von NO eindosiert und in der Katalysator¬ vorrichtung möglichst gleichmässig und vollständig zur Reaktion gebracht, so dass die Entstickung genau stöchio- metrisch und vollständig erfolgen kann.

Eine Kolonne für die Entstickung von Rauchgas einer Kehrrichtverbrennungs- oder einer Kraftwerksanlage, d.h. beispielsweise zur Reduktion von NO mit NH, enthält z.B.

Kanal- und/oder Katalysatorelemente mit einer Beschichtung von Oxyden von Erdalkalimetallen oder übergangsmetallen.

Eine besonders günstige und vielseitige Ausführung besteht darin, die Kanalelemente mit einer katalytisch wirksamen Washcoatschicht zu versehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen, mit Beispielen möglicher Kanal- und Katalysa¬ torelemente sowie möglicher Anordnungen von Kanal- und/oder Katalysatorelementen in Kolonnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A ein Element mit wabenartiger Struktur und Kanälen mit rechteckigem Quer¬ schnitt;

Fig. 1B bis 1D drei weitere Kanalstrukturen;

Fig. 2 eine Anordnung von Elementen nach

Fig. 1A in zwei Lagen in einer Kolonne;

Fig. 3A und 3B Seitenansichten weiterer schematischer Anordnungen der Elemente in Kolonnen;

Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Querschnitt durch eine Kolonne mit Elementen.

Fig. 5 in einer schematischen Seitenansicht zwei aufeinanderfolgende Lagen mit gekreuzt angeordneten Elementen.

Fig. 6 in einer schematischen Seitenansicht

zwei aufeinander folgende Lagen mit plattenartigen Elementen, die mitein¬ ander Kolonnen-Teilräume bilden.

Das Element 1 von Fig. 1A hat die Form eines schiefen Prismas. Die Kanäle 10 im Element 1 haben einen quadrati¬ schen Querschnitt und verlaufen gerade und parallel.

Die Fig. IB, IC und ID zeigen Beispiele anderer möglicher Querschnitte der Kanäle 10b, 10c, lOd. Derartig struktu¬ rierte Elemente könnten etwa durch Zusammenfügen struktu¬ rierter Platten lb, lc bzw. Id gefertigt werden. Es ist aber auch möglich, solcherart strukturierte Elemente durch Extrusion zu erhalten.

In der schematischen Seitenansicht von Fig. 2 sieht man die Anordnung der Elemente 21 in der Kolonne 2 in Schich¬ ten oder Lagen 22, 23, 24. Beim Verlassen der Schichten oder Lagen 22, 23, 24 gelangt das Fliess- oder Mischgut (mit Pfeilen angedeutet) von den Kanälen 210 der Elemente 21 jeweils in den offenen Kolonnenraum 20. Die Elemente 21 in den Elementschichten 22, 23, 24 sind gegeneinader geneigt und die Lagen 22, 23, 24 wiederum sind gegenein¬ ander winklig verdreht, im gezeigten Beispiel um jeweils einen Winkel von etwa 90 ^β . Innerhalb einer einzelnen Lage 22, 23, 24 wiederum sind nebeneinander liegende Elemente 21 gegeneinander geneigt.

Der Kolonnenraum innerhalb der Lagen, d.h. der Raum der nicht in den Elementen, also ausserhalb der Kanäle liegt, kann ganz, nur teilweise oder überhaupt nicht von Fliess¬ gut durchflössen werden. In den Fällen, wo Fliessgut diesen Raum durchfliesst, können die Aussenkonturen der Elemente 21 ebenfalls mischend und/oder katalysierend wirken. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in diesen

Räumen Füllkörper oder Schikanen für das Fliessgut anzu¬ bringen.

In den Seitenansichten der Fig. 3A und 3B von Kolonnen 3 mit weiteren Konfigurationen von Elementen sind die Elemente 3a bzw. 3b nur noch durch Geraden schematisiert.

Die Ausgänge der Kanäle der Elemente 3a der Schicht 31 von Fig. 3A münden beispielsweise nicht gegenüber den Eingän¬ gen der Kanäle der Elemente 3a der Schicht 32 in den Kolonnenraum 30. Hingegen münden die Ausgänge und die Eingänge der Kanäle der Elemente 3a der Schichten 32 bzw. 33 einander gegenüberliegend in den Kolonneraum 30" .

In Fig. 3B sind die Elemente 3b in Richtung der Kolonne 3 überlappend angeordnet. Dies zwingt das Fliessgut in mit den geschweiften Pfeilen angedeutete Wege in den Kolonnen¬ räumen 30b und 30b' , wenn beispielsweise die Lageböden 31b, 32b, 33b für das Fliessgut teilweise nicht oder nur wenig, oder unterschiedlich durchlässig sind. Mit ver¬ schiedenen Durchlässigkeiten der Lageböden für das Fliess¬ gut sind jede Menge verschiedener Konstruktionen denkbar. Anhand von Fig. 3B soll lediglich das Prinzip erklärt werden.

Fig. 4 schliesslich zeigt den Querschnitt durch eine Kolonne 4 mit rechtwinklig gegeneinander verdrehten Elementen 41, 42. Dabei könnten die Elemente 41, 42 alle in einer Lage oder in verschiedenen Lagen in die Kolonne eingebaut sein. Genauso könnten im Kolonnenraum Füll-, Umlenkkörper oder Schikanen zum Beeinflussen des Fliess¬ weges des Fliessgutes vorgesehen sein.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung von plattenförmigen Elementen 51, 52, die winklig zueinander, in Reihen angeordnet eine

Lage bilden. Die Lage baut sich aus einer Vielzahl der¬ artige Elementreihen auf so dass der Querschnitt der Kolonne 5 durch die Lage vollständig abgedeckt ist. Die Elemente 53, 54 der nachfolgenden Schicht sind hier beispielsweise um 90° zueinander verdreht.

Die Elemente 51, 52, bzw. 53, 54 der einzelnen Lagen sind in einer Art von U-Profilen 56 eingelegt und festgehalten.

Das Anordnungsprinzip, von Fig. 6 schliesslich zeigt plattenförmige Elemente 61, 62, bzw. 63, 64, von zwei aufeinanderfolgenden Lagen. Je ein Element 61, 62, 63 und 64 bilden dabei einen Teilraum 60 des Kolonnenraums. In den Elementen sind die Kanäle so angeordnet, dass das Fleissgut durch die Kanäle der Elemente 61 und 62 der ersten Lage in den Teilraum 60 gelangt und durch die Kanäle der Elemente 63, 64 der nachfolgenden zweiten Lage in nachfolgende Teilräume 60' fliesst. Der Weg des Fliess¬ guts ist mit Pfeilen dargestellt. Die Elemente sind mit den Winkelprofil-Trägern 66 in der Kolonne angebracht.

Das Element könnte auch als Wickelelement ausgebildet sein, das durch aufwickeln bzw. aufrollen einer struktu¬ rierten Platte entsteht und bei dem sich entsprechend der Struktur der gewickelten Platte beispielsweise auf einer Spirale angeordnete, Kanäle gebildet haben.