NL2010315C2 - Werkwijze voor het reinigen van gassen. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het reinigen van gassen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reinigen van gassen, volgens de aanhef van conclusie 1.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op de reiniging van rookgassen met ten minste gedeeltelijk onverbrande brandstof. De werkwijze volgens de uitvinding is eveneens toepasbaar op de reiniging van gas uit een verblijfsruimte, zoals van woningen, kantoren, fabrieken en dergelijke.

Het is in de techniek bekend om gassen te reinigen. Bijvoorbeeld zijn technieken voor het met een vloeistof, veelal water, reinigen van gassen bekend, waarbij de te reinigen gassen door een vloeistof heen worden gevoerd. De vloeistof kan toevoegingen bevatten voor het specifiek afvangen van in de gassen aanwezige stoffen, zoals kalk voor het afvangen van C02.

Een dergelijke werkwijze heeft als nadeel dat er een vloeibare afvalstroom wordt verkregen die afzonderlijk dient te worden behandeld of als chemisch afval moet worden behandeld of opgeslagen. Er is te allen tijde een energie-intensieve behandeling van de verkregen afvalstroom nodig.

In de techniek is er behoefte aan een verbeterde werkwijze voor het behandelen van gassen, in het bijzonder van rookgassen.

In het bijzonder is er een behoefte aan een behandelingswerk-wijze die slechts weinig energie verbruikt.

Voorts is er behoefte aan een nabehandelingswerkwijze die geen afzonderlijke afvalstroom genereert.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die gas, bijvoorbeeld lucht, uit een verblijfsruimte kan reinigen en bij voorkeur steriliseren, zonder schadelijke stoffen aan de lucht af te geven.

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoerings vorm een werkwijze die de maatregelen van conclusie 1 bevat. Deze werkwijze heeft het voordeel dat een reiniging van de gassen kan worden verkregen zonder dat schadelijke stoffen aan de behandelde gassen worden afgegeven. De verontreinigingen worden zeer snel, vrijwel instantaan, afgebroken tot onschadelijke componenten. Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt een reactieproduct verkregen dat slechts water omvat. De behandelde gassen kunnen derhalve zonder meer aan een verblijfsruimte of leefomgeving worden toegevoerd.

Tevens is gebleken dat de werkwijze volgens de uitvinding een uitstekende en volledige sterilisatie van de behandelde gassen kan verschaffen. Een dergelijk synergetisch effect van een reinigings-werkwijze die geen schadelijke stoffen afgeeft is volkomen onverwacht .

Het heeft hierbij in het bijzonder de voorkeur dat het medium tevens kooldioxide omvat. Het is gebleken dat de toevoeging van C02 aan een mengsel van H2 en 02 dat tot verbranding wordt gebracht, een langduriger werkzame reactievlam verschaft. De lengte van de vlamkegel met een bepaalde temperatuur van een mengsel van waterstof en zuurstof, in het bijzonder in een stoechiometrische verhouding zoals hierna zal worden genoemd, dat C02 daaraan toegevoegd omvat, is groter dan de lengte van een vlamkegel van een mengsel dat geen C02 bevat. De oorzaak hiervan is onbekend. Het is nu onverwachts gebleken dat door deze grotere lengte een betere reiniging van gassen kan worden verkregen. Een groot voordeel van de toevoeging van C02 is dat een geringere hoeveelheid gasmengsel van H2 en 02 hoeft te worden verbrand dan zonder de toevoeging van C02, terwijl een overeenkomstige reiniging wordt verkregen.

Het heeft in het bijzonder de voorkeur dat het behandelings-medium een temperatuur heeft van ten minste 150 °C, bij voorkeur ten minste 300 °C, met nog meer voorkeur ten minste 450 °C, met de meeste voorkeur ten minste 600 °C.

Om een optimale verbranding te verkrijgen heeft het de voorkeur dat het behandelingsmedium wordt verkregen uit een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof. Juist bij een dergelijke verhouding blijkt de vlamkegel langer te worden dan bij een niet-stoechiometrische verhouding, en hierbij over een langere af- stand een hoge temperatuur te behouden.

Het heeft in het bijzonder de voorkeur dat het behandelings-medium een reactiemengsel omvat dat wordt verkregen bij de in hoofdzaak stoechiometrische, bij voorkeur stoechiometrische, ontbranding van waterstof en zuurstof. Het behandelingsmedium wordt in deze voorkeursuitvoeringsvorm verkregen uit een mengsel dat een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof omvat. Hierdoor wordt een maximaal hoge vlamtemperatuur verkregen, wat een optimale reiniging verschaft.

Met de term "stoechiometrisch mengsel" wordt bedoeld een mengsel waarin de molaire verhouding van H2 (waterstof) tot 02 (zuurstof) gelijk is aan 2. Hierdoor wordt bij volledige verbranding van het mengsel slechts water als reactieproduct verkregen. Deze reactie kan worden voorgesteld door de vergelijking: 2 H2 + 02 —> 2 H20

De hoeveelheid C02 in het mengsel is bij voorkeur zodanig dat de verhouding zuurstof:kooldioxide in het mengsel is gelegen in het traject tussen 1:0,01 en 1:47.

In de beschrijving worden de termen "stoechiometrische verhouding" en "stoechiometrische hoeveelheid" gebruikt. In beide gevallen is het de bedoeling een mengsel aan te duiden met een hoeveelheid zuurstof en waterstof welke in een onderling stoechiometrische verhouding in het mengsel aanwezig zijn.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat deze de stap omvat van het door de reactievlam van het tot ontbranding gebrachte behandelingsmedium voeren van het verontreinigingen bevattende gas. Bijvoorbeeld kan het te reinigen gas als een afzonderlijke stroom aan de reactievlam worden toegevoerd. Een alternatieve uitvoeringsvorm voorziet erin dat het te reinigen gas gecombineerd met de waterstofstroom en/of met de zuurstofstroom aan de brander wordt toegevoerd. Hierdoor zal het te reinigen gas onmiddellijk met de reactievlam in aanraking komen waardoor een optimale reiniging zal plaatsvinden.

Met name wanneer het te reinigen gas oxideerbare bestanddelen bevat, welke met de werkwijze volgens de uitvinding dienen te worden afgebroken, heeft het de voorkeur dat het behandelingsmedium wordt verkregen uit een mengsel dat een overmaat aan zuurstof om vat. De overmaat zuurstof zal in dit geval bij voorkeur zodanig worden gekozen dat deze voldoende is voor volledige oxidatie van de betreffende bestanddelen.

De werkwijze volgens de uitvinding is derhalve zeer geschikt voor de reiniging van een gas dat oxideerbare verontreinigingen omvat.

Zeer goede resultaten worden verkregen wanneer het te reinigen gas onverbrande koolstofverbindingen omvat. De momenteel toegepaste methoden voor het reinigen van gassen zijn veelal niet in staat om dergelijke verontreinigingen te verwijderen zonder zelf ook afvalstoffen, dat wil zeggen schadelijke stoffen, als reactie-product af te scheiden. Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt in dit geval een reactieproduct verkregen dat in hoofdzaak water met geringe hoeveelheden C02 omvat. Overige reactieproducten zijn in verwaarloosbare concentraties aanwezig, waardoor het met de werkwijze verkregen gas geschikt is om aan de omgeving af te laten of zelfs in een verblijfsruimte terug te voeren.

Een zeer geschikte uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt verkregen wanneer de werkwijze de stap omvat van het verschaffen van een veelvoud aan branders, bij voorkeur ten minste twee branders en bij meer voorkeur ten minste vier branders, waarbij middels de branders het oxideren, dat is het verbranden, van de waterstof in het behandelingsmedium wordt uitgevoerd, en het door de reactievlammen van de branders voeren van het te reinigen gas. Zoals hiervoor genoemd kan via een eerste stroom een mengsel van waterstof en zuurstof worden gevormd dat tot ontbranding wordt gebracht en kan het te reinigen gas door de reactievlam worden geleid. Derhalve heeft het de voorkeur dat de ontbranding is geïnitieerd voordat het te reinigen gas door het medium wordt gevoerd.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm kan het te reinigen gas met een van de beide gassen of met beide gassen, dat wil zeggen met waterstof en/of zuurstof, worden gemengd en kan het uit deze beide stromen gevormde mengsel tot ontbranding worden gebracht. Dit heeft tot gevolg dat het te reinigen gas zich onmiddellijk bij de ontbranding van de waterstof in de reactievlam bevindt wat een optimaal contact tussen te reinigen gas en de reactievlam verschaft. Derhalve heeft het de voorkeur dat het reactie- medium wordt verkregen uit een waterstof-omvattende gasstroom en een zuurstof-omvattende gasstroom, en waarbij het te reinigen gas met ten minste een van beide gasstromen wordt vermengd voorafgaand aan het tot ontbranding brengen van de waterstof.

De werkwijze volgens de uitvinding levert een eenvoudig terug te winnen reactieproduct op in de vorm van warmte. De werkwijze volgens de uitvinding wordt derhalve bij voorkeur gekenmerkt doordat het uit de werkwijze afkomstige gas vervolgens door een warmtewisselaar wordt gevoerd voor het aan het gas onttrekken van warmte.

Gassen die een hoeveelheid brandbare stoffen omvatten kunnen zeer goed met de werkwijze volgens de uitvinding worden gereinigd. Met name heeft het de voorkeur dat het te reinigen gas afkomstig is uit een verbrandingsinstallatie voor vaste brandstoffen, in het bijzonder gekozen uit een kolengestookte (energie)centrale, een oliegestookte (energie)centrale, een houtkachel, een kolenkachel of dergelijke. Ook overige gassen die bij de industrie, bijvoorbeeld bij de chemische industrie, vrijkomen, kunnen op geschikte wijze met de werkwijze volgens de uitvinding worden gereinigd.

Een zeer voordelige uitvoeringsvorm wordt verkregen wanneer het te reinigen gas afkomstig is uit een verblijfsruimte, bijvoorbeeld van een woning, een kantoor, een hotel, een laboratorium, een fabriek, een boerderij, een tunnel of dergelijke. Na de reiniging kan het verkregen gas eenvoudig worden teruggevoerd in de betreffende ruimte, waarbij het vochtgehalte van het teruggevoerde gas is verhoogd ten opzichte van het aan de ruimte onttrokken gas. Dit levert met name bij ruimtes die een luchtbehandelingsvoorzie-ning, zoals een airconditioning, bevatten tot een verhoogde luchtkwaliteit .

Het heeft met name de voorkeur wanneer in de werkwijze volgens de uitvinding ten minste een deel van de hoeveelheid zuurstof ter plaatse van de reactievlam afkomstig is uit het te reinigen gas en het verbrandingsmedium. Vooral in het geval dat lucht uit een verblijfsruimte wordt gereinigd zal het een gehalte aan zuurstof bevatten, doorgaans ongeveer 20 mol%. De toe te voeren hoeveelheid waterstof kan hierop worden afgestemd om een stoechiome-trische hoeveelheid waterstof ten opzichte van het reeds in het te reinigen gas aanwezige zuurstof te verkrijgen. Wanneer de hoeveelheid zuurstof in de ruimte waar het uit de reactie verkregen gas wordt uitgestoten, niet te laag mag worden, heeft het echter de voorkeur een stoechiometrische overmaat aan zuurstof in het reac-tiemedium aan te houden.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.

Claims (16)

1. Werkwijze voor het reinigen van een verontreinigingen bevattend gas, omvattende de stap van het door een behandelingsmedium voeren van het gas, met het kenmerk, dat het behandelingsmedium wordt gevormd door een tot ontbranding gebracht mengsel van waterstof en zuurstof.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het medium tevens kooldioxide omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het behandelingsmedium een temperatuur heeft van ten minste 150 °C, bij voorkeur ten minste 300 °C, met nog meer voorkeur ten minste 450 °C, met de meeste voorkeur ten minste 600 °C.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het behandelingsmedium wordt verkregen uit een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze de stap omvat van het door de reactievlam van het tot ontbranding gebrachte behandelingsmedium voeren van het verontreinigingen bevattende gas.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het behandelingsmedium wordt verkregen uit een mengsel dat een stoechiometrische verhouding waterstof en zuurstof omvat.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij het behandelingsmedium wordt verkregen uit een mengsel dat een overmaat aan zuurstof omvat.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het te reinigen gas oxideerbare verontreinigingen omvat.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het te reinigen gas onverbrande koolstofverbindingen omvat.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze de stap omvat van het verschaffen van een veelvoud aan, ten minste twee en bij voorkeur ten minste vier, branders voor het verbranden van de waterstof in het behandelingsmedium en het door de reactievlammen van de branders voeren van het te reinigen gas.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het uit de werkwijze afkomstige gas door een warmtewisselaar wordt gevoerd voor het aan het gas onttrekken van warmte.

12. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de ontbranding is geïnitieerd voordat het te reinigen gas door het medium wordt gevoerd.

13. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het te reinigen gas afkomstig is uit een verbrandingsinstallatie voor vaste of vloeibare brandstoffen, in het bijzonder gekozen uit een kolengestookte centrale, een oliegestookte centrale, een houtka-chel, een kolenkachel of dergelijke.

14. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het te reinigen gas afkomstig is uit een verblijfsruimte, bijvoorbeeld van een woning, een kantoor, een hotel, een fabriek, een boerderij, een tunnel of dergelijke.

15. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoeveelheid zuurstof ter plaatse van de reactievlam afkomstig is uit het te reinigen gas en het verbrandingsmedium.

16. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het reactiemedium wordt verkregen uit een waterstof-omvattende gas-stroom en een zuurstof-omvattende gasstroom, en waarbij het te reinigen gas met ten minste een van beide gasstromen wordt vermengd voorafgaand aan het tot ontbranding brengen van de waterstof .