PROCESS FOR ELIMINATING AMMONIA FROM PROCESS WASTE GASES AND APPARATUS FOR THE PERFORMANCE OF SUCH PROCESS

Abstract: 1. A process for removing ammonia from process waste gases, in particular after a preceding NH3 /CO2 absorptive washing, in which the process waste gases pass successively through a plurality of molecular sieves, characterized in that molecular sieves having a specific absorption action to H2 O, NH3 and CO2 are used as molecular sieves, the process waste gases, after leaving the molecular sieve section, pass through a catalyst system for the combustion of NH3 -residues to NOx , and finally pass again through a molecular sieve for the absorption of NOx .

Description: Verfahren zur Beseitigung von ammoniak aus Prozessabgasen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von inimoniak aus Prozessabgasen, insbesondere nach vorausgegangener NR3/C02-Abiorptionswäsche. In der chemischen Technik ist Ammoniak ein oft verwendetes Prozessgas. Seine Handhabung ist aber nicht unproble matisch, da es einerseits mit Luft explosive Gemische bilden kann und andererseits die Atemwege ätzt. Darüber hinaus zeigen NH3 -Gehalte in Luft auch veit unter den festgelegten NAK-Werten eine langfristige, stark korrosive Wirkung auf Buntmetallbestandteile vorhandener Anlagenteile. In der Kernverfahrenstechnik wird Ammoniak im Bereich der Brennelementfertigung bei der Herstellung von Kernbrennstoffen eingesetzt. Um zu vermeiden, dass es dort z.B. aus chemischen Reaktionsgefässen in die ungebende Atmosphäre unkontrolliert austritt, wird diesen Verfahrensschritten eine Absorptions- und Sprühwäsche nachgeschaltet. Im Bereich der Plutoniumtechnologie sind diese Apparate in Randschuhboxen untergebracht, die gegentiber der Umgebung unter einem bestimmten Unterdruck stehen, der durch Luftabsaugung aus diesen Bojen erzeugt wird. Durch diesen Unterdruck bedingt verschlechtern sich die Absorptionswerte in der Ammoniakwäsche, was grösser diiensionierte Einheiten verlangt. Die bisher verwendeten Absorptionswasch-Einrichtungen, die NH3 und CO2 mittels flüssiger Absorbentien entfernen, benötigen zusätzliche Stoffe im aktiven Bereich, was man im Sinne einer Abfallminderung möglichst ver imiden will. Ausserdem werden dazu Pumpen benötigt, welche im DAuerbetrieb erfahrungsgemäss öfter gewartet und repariert werden wissen. Es stellte sich daher die Aufgabe, die bischer üblichen Verfahren durch ein weiteres neues Verfahren zu er- setzen und zu ergänzen, das ohne Pumpen arbeitet und bei ebenfalls gewährleisteter Regenerierbarkeit der ver- wendeten absorbierenden Naterialien eine einfache Rück- führung der den Prozessabgasen entnommenen Stoffe erlaubt. Dies wird erfindungsgemss dadurch erreicht, dass die Prozessabgase nacheinander mehrere Nolekularsiebe 2 ()) unterschiedlicher Spezifikation durchlaufen und anschliessend einen Katalysator 10 zur Verbrennung von NH3-Resten zu NOx sowie erneut ein Molekularsieb 12/13 zur NOx-Absorption durchströmen. Die Molekularsiebe sind dabei in elektrisch beheizbaren Edelstahlrohren untergebracht und können wit Hilfe einer Stickstoff- spUlung unter erhdhter Temperatur regeneriert werden. Die dabei freiwerdenden absorbierten Gase NH3, C02 und Wasserdampf können gesammelt und/oder in die Brenn stoffertigung zurtickgeführt werden. Dieses Verfahren sei nun anhand der beiliegenden Figur, die ein Funktionsschema darstellt, näher erläutert. Die in einem Reaktionsgefäss 1 entstehenden Prozessab- gase, die ammoniakhaltig sind, werden einem Molekular- sieb 2 zugeführt. Dieses besteht in diesem Beispiel aus drei Abschnitten 21, 22 und 23, deren Jeder elektrisch beheizbar ist (4). Durch die unterschiedliche Spezifikation dieser einzelnen Molekularsiebe wird in ihnen getrennt H2O, NH3 und CO2 absorbiert. Die Wirkungsweise von Nolekularsieben ist an sich bekannt und braucht daher hier nicht näher erläutert zu werden, Sie sind in der Lage, bis zu 20,' ihres Eigengewichtes an Gasen zu adsorbieren. Das das Nolekularsieb 2 verlassende Prozessabgas wird in der Nesseinrichtung 8 ständig auf seinen CO2- und JLmmoniakgehalt gemessen. Wenn das Molekularsieb 2 voll beladen ist, bricht C02 und NH3 durch, ws in dieser Messeinrichtung 8 anto- matisch festgestellt wird. Dies bewirkt sodann ein Schliessen des Dreiwegeventiles 6 und ein Öffnen des Dreiwegeventiles 7, so dass ulwnwehr die parallelge- schaltete Nolekularsiebstrecke 3, bestehend aus den Abschnitten 31, 32, 33, mit den Heizeinrichtungen 5 und der Gasrückführungseinrichtung 34, durchströmt wird. Nunmehr überwacht die Nesseinrichtung 9 den Gasstrom. Die Umschaltung des Ventiles 6 bewirkt ein Einströmen von Stickstoff in das Nnlekularsieb 2, gleichzeitig wird die Heizeinrichtung 4 eingeschaltet und dadurch die adsorbierten Gase in die Gasrückführungsein- richtung 24 ausgetrieben, die Molekularsiebe also regeneriert. Auf diese Weise luft immer ein Nolekular- sieb im Absorptionsbetrieb und eines im Regenerierungs- betrieb. Den Molekularsieben 2 und 3 kann ein Katalysator 10, der beheizbar ist, nachgeschaltet sein, in welchem etwa noch vorhandenes NH3 zeS verbrannt wird. Dieses wiederum wird dann in einem nachge- schalteten Molekularsicb 12 bzw. 13, welche im saueren Betrieb arbeiten können, absorbiert. Auch diese beiden Nolekularsiebe 12 und 13 sind in äholicher Weise wie die Jdolekularsiebe 2 und 3 umschaltbar, mit Stickstoff (N2) spülbar sewie beheizbar (45) und können über eine NOx-Abgasreinigung 14, die ebenfalls beheizbar 15 ist, wieder regeneriert werden. Die aus der Abgasreinigung 14 kommende StrUmung kann dann zur Abluft 20 gegeben werden. Die Einschaltung der NOx-Abgasreinigung 14 wird dabei vom Messgerät 16 gesteuert Das hier vorgeschlagene System hat den Vorteil bis auf den Austausch der Siebe wartungsfrei innerhalb und ausserhalb einer Handschuhbox montierbar zu sein und voll automatisiert werden zu können. Die Abfallmengen sind bei turnusgemässem Wechsel der Absorptionsmaterialien gering und als Abfall gut zu konditionieren, da sie aus Silikaten bestehen. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass nicht nur NH3, sondern auch Aerosole aus dem Abgas entfernt werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der Vermeidung von Pumpen, wodurch Wartung und Steuerung vereinfacht werden. Zu letzlich ist es möglich, diesem System eine nasse NHD C02-Absorptionswäsche vorzuschalten. In diesem Fall ist es allerdingsnotwendig, die Feuchte des Abgases aus der Nasswäsche, z*B. durch Kühlung und Füllkörper, weit unter den Taupunkt herabzusetzen. 4 Patentanspruche 1 Figur

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Beseitigung von Ammoniak aus Prazess- abgasen, insbesondere nach vorausgegangener NH3/CO2 Absorptionswäsche, dadurchgekennz e i c h n e t , dass die Prozessabgase nacheinander mehrere Molekularsiebe 2 (2) unterschiedlicher Spezifikation durchlaufen und anschliessend einen Eata- lysator (10) zur Verbrennung von NH3-Resten zu NQ sowie ernaut ein Molekularsieb (12/13) zur NOx Absorption durchströmen. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c b n e t , dass die Nolekularsiebe inelektrisch beheizbaren Edelstahlrohren untergebracht sind, die an sine Stickstoffspülung zur Regenerierung unter erhöhter Temperatur anschliessbar sind. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n ze i- c h n e t , dass zwei solche Einrichtungen (2 und 2) vorgesehen sind, von denen jeweils die eine im Absorptionsbetrieb und die andere im Regenerierungsbe- trieb arbeitet und zur entsprechenden Umschaltung NH3 Messeinrichtungen (8/9) nach den Molekularsieben (2 und 3) vorgesehen sind. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfshrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z 0 1 c h n e t , dass zur Absorption von NOx das in einer katalytischen Verbrennungseinrichtung (10) für NH3-Reste entsteht, umschelt- und regenerierbare Molekalarsiebe (12/13) vorgesehen sind.

Inventors: HERRMANN, FRITZ, DR.
Applicants: ALKEM GMBH
Application year: 1980
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53, C01C1