NO873994L - Roekgassledning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en røkgassledning med en innsprøytningsan-ordning for ammoniakk og med en katalysatoranordning til reduksjon av nitrogenet i nærvær av ammoniakk og oksygen.

Det er allerede foreslått en anordning til reduksjon av nitrogen i røkgasser (P3627834 .3), hvor det i den til avgass-skorstenen førende røkgassledning etter hverandre er innebygget en første varmeveksler, et røkgassavsvovlingsanlegg, en til den første varmeveksler tilkoblet annen varmeveksler til gjen-oppvarming av de avsvovlede røkgasser, et anlegg til reduksjon av nitrogenoksider i røkgassene og en ytterligere varmeveksler til regenerering av den betydelige varme som finnes i de til skorstenen tilstrømmende denitrogenerte røkgasser. Med denne anordning er en energimessig rasjonell reduksjon av nitrogenoksidene i røkgassene mulig. Graden av reduksjon av nitrogenoksidene som derved oppnås tilsvarer arten av det anvendte denitrogeneringsanlegg, også kalt DENOX-anlegg.

Fra DE-PS 24 58 888 er det allerede kjent en katalysator til reduksjon av nitrogenoksider og som i det vesentlige består av titandioksid, vanadiumpentoksid og ytterligere metall-oksider. Denne katalysator egner seg til å redusere røkgasser i nærvær av ammoniakk og oksygen til nitrogen og vann. Det er imidlertid et særtrekk ved disse og andre katalysatorer til reduksjon av nitrogenoksider i nærvær av ammoniakk at mengden av den i røkgassen gjenværende, ikke omdannede nitrogenoksid - den såkalte rest - utgjør ca. 10% av det opprinnelig fore-kommende nitrogenoksid. Riktignok er det kjent at denne rest kan la seg redusere ytterligere når man arbeider med et overskudd av ammoniakk. I dette tilfelle ville det imidlertid for-bli ikke omdannet ammoniakk i røkgassen. Denne overskuddsammoniakk må i samsvar med gjeldende utslippsforskrifter for røk-gass ikke overskride en meget lav verdi som ligger på 4 mg/Nm"^ . Av disse grunner har det tidligere vært uunngåelig å måtte tolerere en liten rest av ikke omdannede nitrogenoksider i røkgassen.

Oppfinnelsens hensikt er å skaffe en fremgangsmåte med hvilken restinnholdet av nitrogenoksider i røkgassen lar seg redusere ytterligere, uten å få utillatelig høye konsentrasjoner av andre skadelige stoffer i røkgassen.

Denne hensikt oppnås ved de trekk som er angitt i krav 1. Ytterligere hensiktsmessige utforminger er vist i kravene 2-9.

Ved innbygging av henholdsvis et katalysatormateriale til reduksjon av nitrogenoksider og et katalysatormateriale til oksidasjon av ammoniakk skaffes forutsetningen for å sprøyte inn et overskudd av ammoniakk i røkgassene uten at det til slutt gjenværende overskudd av ammoniakk belaster de denitrogenerte røkgassene. Dermed skaffes også forutsetningen for å ytterligere å redusere resten av de ikke omdannede nitrogenoksider.

Riktignok er det fra "Journal of Catalysis", 40, 312-317 (1975) og fra "Journal of Catalysis", 37, 258-266 (1975) kjent katalysatorer til oksidasjon av ammoniakk i nærvær av oksygen for fremstilling av nitrogen. Disse undersøkelsene går imidlertid ut fra helt andre problemstillinger, som er uten relevans for røkgassdenitrogenering.

Effektiviteten for røkgassledningen i henhold til oppfinnelsen maksimeres når på fordelaktig måte det første katalysatormateriale er anbragt i en katalysatorblokk, som er innebygget foran det i en annen katalysatorblokk innførte andre katalysatormateriale. Ved reduksjon av nitrogenoksidene står i dette tilfelle fremdeles det uforminskede overskudd av ammoniakk til disposisjon og denne restandel blir først oksidert når nitrogenoksidene i røkgassen er spaltet.

En forenklet konstruksjon fås når de to katalysatormaterialene er arbeidet sammen til en enhetlig katalysatormasse slik det er foretatt ved en hensiktsmessig videreutvikling av oppfinnelsen. Dette letter vedlikeholdet og lagerholdet av katalysator-materialet, og utelukker forvekslinger ved vedlikeholds-arbeidene .

Fordelaktig kan molybdenoksidandelen økes for å forsterke ammoniakkoksidasjon ved bruk av et reduksjonskatalysator-materiale som består enten av titandioksid, vanadiumpentoksid, molybdenoksid eller wolframoksid. Dette fører til et enhetlig katalysatorlegeme som har en god omdannelseshastighet for nitrogenoksider og er relativt ufølsomt overfor overstøkiomet-riske ammoniakkmengder. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen blir forklart i tilknytning til et på tegningen fremstilt utførelses-eksempel.

- Fig. 1 viser en skjematisk gjengivelse av en røkgassledning som er utført i henhold til oppfinnelsen og fører til en

skorsten.

- Fig. 2 viser en forstørret oversikt over et DENOX-anlegg

i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 betegner 1 et passende forbrenningsanlegg hvis røk-gassledning 2 fører til en skorsten 3. I røkgassledningen 2

er det i strømningsretningen etter hverandre innbygget en første varmeveksler 4, et røkgassav.svovlingsanlegg 5, en annen varmeveksler 6, en ammoniakkinnsprøytningsanordning 7, et DENOX--anlegg 8 og en tredje varmeveksler 9. Den første og den annen varmeveksler er på sekundærsiden forbundet med hverandre over rørledninger 10, 11 for varmetransportmedier. I DENOX-anlegget er to katalysatorblokk'er 12, 13 koblet etter hverandre i strøm-ningsretningen for røkgassen. Den første katalysatorblokk 12 inneholder et katalysatormateriale til reduksjon av nitrogenoksider i nærvær av ammoniakk. Den annen katalysatorblokk 13 inneholder et katalysatormateriale til oksidasjon av ammoniakk i nærvær av oksygen.

Ved drift av forbrenningsanlegget 1 dannes varme røkgasser

som ved siden av støv, aske og andre gassformede bestanddeler også inneholder overskuddsmengder av oksygen. Disse røkgasser strømmer på sin vei til skorstenen 3 først inn i den i røkgass-ledningen 2 innkoblede første varmeveksler 4 og når etter at de der er blitt avkjølet til ca. 160°C, til røkgassavsvovlings-

anlegget 5. Der blir de på kjent måte befridd for støv og aske-partikler samt for svovelholdige forbindelser. De forlater røkgassavsvovlingsanlegget 5 med ca. 65°C og blir igjen opp-varmet i den etterkoblede andre varmeveksler med den tidligere i første varmeveksler uttatte og til varmetransportmediet over-førte varme til den til DENOX-anleggets katalysator 12, 13 tilpassede optimale gasstemperatur - i foreliggende tilfelle ca. 300°C.

I de således oppvarmede røkgasser tilføres ammoniakk via inn-sprøytningsanordningen 7. Innsprøytningsmengden blir derved fortrinnsvis justert slik at det i forhold til nødvendige støk-kiometrisk mengde av ammoniakk skaffes et overskudd på 10%.

Ved denne overstøkiometriske ammoniakkinnblanding blir effektiviteten av den katalytiske reduksjon av nitrogenoksiden i den første katalysatorblokk 12 tydelig forbedret ovenfor den ellers forventede effektivitet, dvs. at den gjenværende nitrogenoksid-andel reduseres ytterligere. I de mest denitrogerte røkgasser som forlater den første katalysatorblokk 12 befinner det seg imidlertid må pga. av den overstøkiometriske innsprøyting av ammoniakk en merkbar restandel av ikke omdannet ammoniakk. Denne overskuddsammoniakk blir-, nå tilført den annen katalysatorblokk 13 med den i røkgasse.n gjenværende oksygenandel. Da denne katalysatorblokk omfatter'en i og for seg tidligere kjent oksi-das jonskatalysator, blir i denne ammoniakken oksidert med oksygen til nitrogen og vann i henhold til formelen

4 NH3+ 3022 N2+ 6 H20

Slike tidligere kjente NH^-oksidasjonskatalysatorer er f.eks. WO^-blandingskatalysatorer.

De varme, avsvovlede og denitrogenerte røkgasser som forlater katalysatoranordningen i DENOX-anlegget 8 blir avkjølt i den etterkoblede tredje varmeveksler 9 til skorstensinngangstempe-raturen på 100°C og unnslipper deretter gjennom skorstenen 2. Ved denne konstruksjon lar den i røkgassen gjenværende ammo-niakkandel seg redusere til under 4 mg/Nm 3 til tross for den overstøkiometriske innsprøyting. Den gjenværende nitrogen_oksid- andel ligger nettopp pga. den overstøkiometriske ammoniakkinn-sprøytning klart under de ellers vanlige 10% av de opprinnelige nitrogenoksider.

Det ville også være mulig å sammensmelte de to katalysatorblok-ker som valgfritt kan bestå av korn, lag av fortrinnsvis ku-biske katalysatorStener eller også av plater belagt med katalysatormasse, til en eneste blokk. Det ville også være mulig å forarbeide de to katalysatormaterialene til et eneste homogent blandet katalysatormateriale. I det siste har den prak-tiske fordel at det ved vedlikehold og komplettering kan gås ut fra et homogent materiale. Et slikt homogent katalysatormateriale kunne også dannes ut ifra en kjent katalysator til reduksjon av nitrogenoksidet i nærvær av ammoniakk på basis av titanoksid + vanadiumoksid + molybdenoksid + wolframoksid ved forhøyning av molybdenandelen.

Claims (9)

1. Røkgassledning med en innsprøytningsanordning for ammoniakk og med en katalysatoranordning til reduksjon av nitrogenoksider i nærvær av ammoniakk og oksygen, karakterisert ved at det i røkgassledningen (2) i strømningsretningen bak innsprøytningsanordningen (7) er innebygget et første katalysatormateriale (12) til reduksjon av nitrogenoksider og et annet katalysatormateriale (13) til oksidasjon av ammoniakk i nærvær av oksygen.

2. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det første katalysatormateriale (12) er ambragt i en katalysatorblokk som er innebygget i strømningsretning foran det i en katalysatorblokk an-bragte andre katalysatormateriale (13).

3. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at de to katalysatormateria- ler er arbeidet sammen til en homogen katalysatormasse.

4. Røkgassledning i henhold til krav 3, karakterisert ved at MoO^ -andelen for å forsterke ammoniakkoksidasjon er forhøyet ved bruk av en reduk-s jonskatalysator bestående av TiO^v^O^/MoO^/WO-^ •

5. Røkgassledning i henhold til krav 3, karakterisert ved at de to katalysatorer (12, 13) er anordnet i ett og samme katalysatorhus (8).

6. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at de to katalysatorer (12, 13) er innebygget i et parti av røkgassledningen (2) som holder 200-500°C.

7. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det benyttes en molyb-den-blandingsoksydkatalysator som oksidasjonskatalysator.

8. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det benyttes en Cu(II)-Na-Y-zeolitt som oksidasjonskatalysator.

9. Røkgassledning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det maksimalt inn-sprøytes et 15%'s overskudd av ammoniakk for fullstendig reduksjon av nitrogenoksidene.