處理裝置和用于處理廢氣流的方法與流程

本發明涉及一種用于處理廢氣流、尤其是含一氧化碳的廢氣流的處理裝置。

背景技術：

含一氧化碳的廢氣流是例如FCC(流化床催化裂化)單元的廢氣流，其在FCC單元中催化劑的再生中例如通過碳沉積物的部分氧化而產生。根據該單元的配置，氧不足情況下的強制再生操作可導致碳僅部分地氧化成二氧化碳。尤其地，4-10％體積的量可作為一氧化碳離開再生器。該一氧化碳量提供標準條件下每立方米達1.5兆焦耳數量級的可用熱值(MJ/m³標準條件(i.N.))。該熱值例如可用于所謂的CO鍋爐以產生水蒸汽。

在大約715℃下催化劑的再生過程中，量級為50-400ppm/vol的氮氧化物從焦炭(碳沉積物)中所含的固氮產生。與此同時，焦炭中所含的結合硫(其可貢獻進口中所含的硫的30％)在再生器中轉化成SO₂和SO₃(<10％)，并以200-3000ppm/vol的量級排出。

排出物的另一來源是以達10g/bbl的進料的量級從再生器的裂化催化劑的排放，其以灰塵成分的30-80％的量級顯著增加了細顆粒物的濃度，但也導致涂層的形成，因而降低了CO鍋爐的性能。

尤其地，為了遵守排放物限制方面的環境要求，在CO鍋爐的出口處使用了單獨的處理單元以用于脫氮、脫硫和減少細顆粒物。

例如，用于流化床催化裂化的現有裝置和方法要求在CO鍋爐的出口處在相應的最佳條件下、尤其是在降低的溫度下設置串聯連接的三個或更多個過程。清潔過程因而通常在離開CO鍋爐的廢氣流中實施。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種處理裝置，其能夠在對含一氧化碳的廢氣流的處理中實現高效的能量利用。

根據本發明，該目的通過一種用于處理含一氧化碳的廢氣流的處理裝置來實現，該處理裝置包括：

轉化裝置，其用于將一氧化碳轉化成二氧化碳，所述轉化中所釋放的能量用于供應熱能源和/或電能；和清潔裝置，其用于凈化待供送至轉化裝置的廢氣流。

在該情況下，術語清潔尤其是指脫硫、脫氮、脫酸、脫毒和/或除塵，且優選是上述方法中的至少兩種的組合，以用于廢物、廢氣或廢空氣的環境處理。廢氣或廢空氣的脫硫尤其是指通過適當的技術方法所實現的廢氣和/或廢空氣中SOx濃度的降低。廢氣或廢空氣的脫氮被理解成尤其是指通過適當的技術方法所實現的廢氣和/或廢空氣中NOx濃度的降低。此外，廢氣或廢空氣的脫酸尤其是指通過適當的技術方法所實現的廢氣和/或廢空氣中酸性成分(比如HF、HCL等)的濃度的降低。在脫毒中，優選將有毒成分(比如二惡英、呋喃等)通過適當的技術方法從廢氣或廢空氣去除，或至少降低它們的濃度。在除塵中，主要是將固體成分(比如顆粒、團聚體、凝結物和/或灰塵)通過分離裝置從廢氣或廢空氣去除、分離、篩除和/或濾除。

在本說明書和權利要求中，熱能源被理解成尤其是指媒介，熱能可借助于該媒介來儲存和/或轉移。

熱能源例如是溫暖的、加熱的和/或汽化的流體，比如水和/或熱氣體，尤其是熱廢氣。

由于根據本發明的處理裝置包括清潔裝置，待供送至轉化裝置的廢氣流可通過該清潔裝置被清潔，因此，這使得可以以優化的能量效率來清潔廢氣流。該清潔在轉化裝置、例如CO鍋爐和/或燃氣輪機單元(尤其是微燃氣輪機單元)的進口中、特別是上游設置。清潔裝置的該布置使得可尤其有利地降低或甚至防止下游轉化裝置被初始廢氣流中所含的有害物質污染。

例如，DE 102013203448.2公開了一種燃氣輪機單元，尤其是微燃氣輪機單元，以用于對廢氣或廢空氣中所含的可燃成分進行處理和/或能量回收，所述燃氣輪機單元具有帶可加熱燃燒室的燃燒器。該單元具有氣態媒介可流動通過的反應室，所述反應室具有進口開口，廢氣或廢空氣通過該進口開口流入反應室。反應室具有出口開口，廢氣或廢空氣從反應室通過該出口開口流入熱氣體通道，以便將處理的廢氣從反應室排出。在該單元中，含有可燃成分的廢氣或廢空氣與富煤氣一起燃燒。發熱值HA大于15MJ/Nm³的可燃氣體或氣體混合物在本文中被稱為所謂的富煤氣。相比之下，比如由廢氣或廢物所形成的貧煤氣的發熱值顯著降低。單元中所燃燒的富煤氣可以是氣體，比如天然氣，尤其是生物天然氣。關于所描述的燃氣輪機單元、尤其是微燃氣輪機單元的詳細配置，參考DE 102013203448.2，其公開內容以全文并入本文，且該參考不應理解成限制性的。除了該特定燃氣輪機單元、尤其是微燃氣輪機單元之外，燃氣輪機單元、尤其是微燃氣輪機單元的替代性實施例對本領域技術人員來說也是已知的，尤其是不具有反應室的轉化裝置的合適實施例公開于DE 102013203448.2，尤其是用于轉化貧煤氣。

可能有利的是，清潔裝置包括用于將至少一種添加物供送至廢氣流的供送裝置。在本文中，添加物也被理解成尤其是指添加物的混合物、分散體、乳劑和/或溶液，其中，混合物、分散體、乳劑和/或溶液的成分可以是固態、液態和/或氣態。這種添加物優選特征在于，添加物促進或支持清潔裝置中提供的至少一個分離、清潔和/或轉化過程和/或作用于廢氣流和/或對所述過程是必需的。

供送裝置例如可包括噴嘴格柵，添加物可通過所述噴嘴格柵在大的區域上和/或在各個點處被供送至廢氣流。

供送裝置優選還可包括和/或構成混合裝置。

借助于混合裝置，一種或多種添加物和/或廢氣流的廢氣優選能彼此混合。混合裝置例如可包括混合室和/或混合單元(比如攪拌器)，一種或多種添加物和/或廢氣流的廢氣在所述混合室和/或混合單元中能彼此混合。為該目的，例如一個或多個攪拌裝置和/或混合元件可設置在混合室中。

一個或多個混合元件例如構造為混合輪或框格式輪(Zellrad)。

對此替代地或附加地，可以設置構造為擋板、渦流發生器和/或湍流發生器的混合元件。

可能有利的是，借助于供送裝置，可將含氨和/或含石灰的添加物供送至廢氣流。

例如，可使得借助于供送裝置，可將氨-空氣混合物或含水氨供送至廢氣流。

可能有利的是，借助于處理裝置的測量裝置在清潔裝置的出口處進行氮氧化物測量。根據所測量的氮氧化物量和/或濃度，供送裝置可優選用于選擇性地控制和/或調節所供送的添加物的量。

含石灰的添加物例如是含水石灰液。

有利的是，在清潔裝置的出口處借助于所述清潔裝置的測量裝置進行硫氧化物測量。可根據所測量的硫氧化物量和/或濃度來優選控制和/或調節所供送的添加物的量。

處理裝置優選設有控制裝置，以用于控制和/或調節所供送的添加物的量。

控制裝置優選布置和構造成：借助于控制裝置，可根據所測量的氮氧化物的量和/或所測量的硫氧化物的量來控制和/或調節所供送的添加物的量。

可使清潔裝置包括分離裝置，尤其是過濾裝置。

借助于分離裝置，可優選將固體成分從廢氣流去除。

分離裝置例如可以是催化劑分離裝置，尤其是用于轉化氮氧化物的催化劑分離裝置。催化劑分離裝置被理解成尤其是指過濾裝置，在該過濾裝置的通過方向或路徑中布置有、包括有或設有至少部分地有催化作用的材料。通過方向或通過路徑被理解成尤其是指待清潔的流體、廢氣或廢氣流通過分離或過濾裝置的通路。有催化作用的材料被理解成是指一種物質或物質混合物，其有助于或允許流體、廢氣或廢氣流的至少一種成分到另一組分的化學轉化反應。

分離裝置可例如是催化劑分離裝置，尤其是用于轉化氮氧化物和碳氫化合物(例如揮發性碳氫化合物(揮發性有機化合物；VOC))、二惡英、呋喃等的催化劑分離裝置。

分離裝置優選包括一個或多個分離元件。

一個或多個分離元件優選構造為過濾元件。

過濾元件尤其是表面過濾器或深層過濾器。

在表面過濾器中，分離優選通過使要分離的顆粒積聚成形成在過濾器上的過濾塊來進行。在深層過濾器中，優選通過使要分離的顆粒沉積到過濾元件中而產生實際分離效果。

對于構造為過濾元件的一個或多個分離元件而言替代地或附加地，優選設置構造為靜電分離器、旋風分離器、濕分離器和/或水分離器的一個或多個分離元件。

分離裝置的一個或多個分離元件優選構造為過濾棒。

分離元件(尤其是過濾元件、優選是過濾棒)優選是空心柱形元件，尤其是空心圓柱形元件。

替代地，也可使用其他、尤其細長的空心體作為分離元件。合適的元件的示例是普遍的具有多邊形橫截面(比如三角形、方形、五邊形、六邊形或八邊形的橫截面或者更高階的多邊形，和/或五角星形、六角星形或者更多角星形的橫截面)和/或具有拋物線形、橢圓形或者雙曲線形區段的橫截面的空心柱體。在此，更高階的橫截面幾何形狀(例如星形面)具有的優點是提供分離元件上的更大的罩表面。

分離元件優選構造成在一端部處閉合。尤其可使空心柱形元件、尤其空心圓柱形的元件的一端部閉合，而另一端部構造成敞開的。

待清潔的廢氣流優選相對于縱向軸線和/或對稱軸線沿著徑向方向從外至內流動通過分離元件。

分離元件的閉合端部優選延伸到分離裝置的分離室的原料氣體腔。

分離元件的敞開端部優選朝向分離裝置的分離室的清潔氣體腔。分離元件、尤其是空心柱形元件、比如空心圓柱形元件的內腔優選朝著分離室的清潔氣體腔敞開。

可能有利的是，分離裝置包括具有基體的一個或多個分離元件。

基體優選設有一個或多個涂層。

對此替代地或附加地，可使基體設有一個或多個填充物。

基體優選是尺寸穩定的構件，從而限定出分離元件的基本形狀。

基體優選形成用于分離元件的其他組成部分的支承結構或載體，尤其是用于一個或多個涂層和/或一個或多個填充物的支承結構或載體。

優選地，基體是至少部分地透氣的。為此，可在基體中設置開口，該開口尤其由于基體的宏觀設計而產生。對此替代地或附加地，基體可由于材料而是至少部分地透氣的，例如可在開孔式或開放框格式(offenzellige)材料的情況下產生材料相關的透氣性。

在本說明書和和權利要求中，術語涂層尤其被理解成是指：基體的內表面和/或外表面設有附加材料(涂層材料)。涂層優選不限制基體的透氣性。尤其地，可優選保留基體的透氣的結構、例如開孔式或開放框格式結構。

填充物被理解成尤其是指基體的腔室的部分的或完全的填充物。尤其地，基體的透氣性優選被這種填充物所妨礙，除非填充材料自身是透氣的。

涂層例如可形成防護層。

涂層例如可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和/或聚酰胺(PA)或者由上述材料中的一種或多種組成。

以上描述了基體的涂層和/或填充物的特征。但是，當涂層和/或填充物本身設有涂層和/或填充物時，也可實現基體的涂層和/或填充物的這些特征。

例如，可使基體的有催化作用的涂層設有構造為防護層的涂層和/或一個或多個填充物。

可能有利的是，基體包括塑料材料、陶瓷材料、玻璃類材料和/或金屬材料，或者由塑料材料、陶瓷材料、玻璃類材料和/或金屬材料構成。

在本說明書和和權利要求中，玻璃類材料被理解成尤其是指無定形物質、例如無定形的固體物質。

例如可提供具有無定形結構的有機玻璃類材料，尤其是塑料。

此外，還可提供無機玻璃類材料，尤其是硅酸鹽玻璃、石英玻璃等。

玻璃類材料例如是玻璃纖維類材料，尤其是玻璃纖維材料。

陶瓷材料例如是或者包括堇青石和/或莫來石。

例如，可使基體由硬化和/或加強的泡沫金屬構成。

基體尤其包括開孔式或開放框格式的泡沫金屬。

金屬材料、尤其是開孔式的或者開放框格式的泡沫金屬的材料可例如是不銹鋼，尤其是FeCrAl合金。

可能有利的是，基體包括泡沫鋁材料或者由泡沫鋁材料構成。

還可使基體包括燒結金屬或者構造為燒結金屬構件。

對此替代地或附加地，可使基體具有空心球結構和/或由具有空心球結構的材料構成。

在本發明的一個實施例中，可使基體包括金屬柵格，該金屬柵格例如由鐵或鈀構成。金屬柵格的柵格單元例如設有填充物，尤其設有透氣的有催化作用(有效)的填充物。

尤其地，可使分離元件設置成：金屬柵格通過柵格單元的填充物而改進成提供基本上封閉的層。通過隨后將金屬柵格或整個封閉的層卷繞成空心柱體，可優選形成被構造為過濾棒的分離元件。在該情況下，分離元件的兩個尚敞開的端部中的僅一個優選被閉合。

最后，該分離元件還可設有另一涂層，例如防護層。

涂層、尤其是防護層可例如是穿孔的和/或以其他方式透氣的膜、網、物理和/或化學涂層和/或在基體或分離元件的另一涂層上的氣相沉積涂層。

可能有利的是，基體設有一個或多個透氣的涂層和/或有催化作用的涂層。

對此替代地或附加地，可使基體設有一個或多個透氣的和/或有催化作用的填充物。

在本說明書和權利要求中，術語有催化作用被理解成尤其是指，廢氣流的有害物質、尤其是有害氣體通過與有催化作用的涂層和/或有催化作用的填充物接觸而能夠更高效地化學轉化，尤其通過活化能的降低和/或通過平衡反應的平衡點的移動。

有催化作用的涂層和/或有催化作用的填充物可例如包括一種或多種下列材料或者由一種或多種下列材料組成：銅、鎳、鎳氧化物、鈀、鉑、銠、金和/或其他有催化作用的元素和/或化合物。此外，可提供鉑族金屬和/或鈣鈦礦類金屬混合氧化物(例如La_0.9Ag_0.1MnO₃)的涂層。

優選地，有催化作用的材料化學地和/或物理地包括在形成涂層、填充物和/或基體的材料中和/或與該材料連接和/或連接至該材料。

分離元件的涂層和/或填充物優選化學地和/或物理地結合至基體。

在本發明的一個實施例中，可使分離裝置包括具有結構化表面的一個或多個分離元件。

結構化表面可例如是具有波浪形和/或鋸齒形輪廓的表面，尤其是關于平行于分離元件的縱軸線或者對稱軸線的縱向剖面而言。

可能有利的是，分離裝置包括分離室，該分離室優選包括：

供送區段，通過該供送區段能夠將待清潔的廢氣流供送至分離室的內腔；

排放區段，通過該排放區段能夠將清潔的廢氣流從分離室的內腔排放；和/或

安裝裝置，其用于安裝、布置和/或附接分離裝置的一個或多個分離元件。

可能有利的是，分離裝置的一個或多個分離元件可拆卸地、可更換地和/或可替換地固定至安裝裝置。

可能有利的是，一個或多個分離元件可密封地固定至安裝裝置。

安裝裝置尤其包括設有導送開口的基本上板狀的元件。分離裝置的分離元件優選可布置、尤其可拆卸地布置在導送開口中。

分離室的供送區段優選包括進入開口和/或進入接口。

排放區段優選包括排出開口和/或排出接口。

優選地，在供送區段、尤其是進入接口和排放區段、尤其是排出接口之間的流動路徑設置成：使得經過供送區段進入分離室的內腔中的廢氣流必須流經一個或多個分離元件或必須通過所述分離元件，以便到達排放區段和從該排放區段排放。

可能有利的是，清潔裝置包括用于清潔分離裝置的反沖裝置。

借助于反沖裝置，可優選產生沿相反方向的流體流動，以便將固體物質和其他殘留物和沉積物從分離裝置的一個或多個分離元件去除。

沿相反方向的流體流動尤其是與一方向相反的流體流動，廢氣流在分離裝置的分離操作過程中沿該方向流經分離裝置。

反沖裝置可例如是壓縮空氣裝置。這樣的壓縮空氣裝置優選包括一個或多個清潔噴槍，借助于所述清潔噴槍可將壓縮空氣脈沖射出到所述一個或多個分離元件的內腔中，尤其用來實現沿徑向方向向外的穿流，從而從分離元件的外表面沿徑向方向清除雜質。

在本發明的一個實施例中，可使清潔裝置包括排放裝置，借助于該排放裝置可將從廢氣流分離的固體物質排放。

尤其地，可使得借助于排放裝置，可將固體物質和其他殘留物和沉積物在實施反沖洗操作后從分離裝置的一個或多個分離元件去除。

排放裝置可例如是排除裝置(Austragvorrichtung)。

排放裝置尤其可包括一個或多個輸送帶和/或一個或多個框格式輪閘(Zellenradschleusen)。

借助于排放裝置，優選可排放過濾塊碎塊、灰塵等。

優選地，廢氣系統設置成：使得氣流與所供送的添加物混合，且提供合適的居留時間，以例如用于將硫氧化物轉化為亞硫酸鈣和/或硫酸鈣。

廢氣流的固體物質成分優選在氣流進入分離元件之前在分離元件的表面上被去除。

廢氣流中的氮氧化物優選在通過分離裝置的分離元件過程中通過所供送的氨氣轉化為氮氣和水，尤其在使用分離裝置的催化涂層或者催化物質的情況下。

尤其地，通過借助于反沖裝置進行的定期反沖洗，可優選去除分離裝置的分離元件上的過濾塊。最終，借助于排放裝置，可將形成過濾塊的材料優選從整個清潔裝置排放。

優選地，將用于廢氣流的脫氮、脫硫和除塵的過程階段整合成組合的處理步驟和/或減少成單獨的處理步驟。

該處理步驟的安裝部位優選敷設在能量回收裝置的入口處，尤其是例如對于催化劑分離裝置而言最佳溫度占主導的區域中。

可能有利的是，減少了能量回收裝置的灰塵暴露以及所需的清潔工作。以這種方式，優選延長了清潔間隔。

過濾裝置中分離的過濾塊可優選以干燥狀態排放，從而可使處置、其他處理和貯存不成問題。

此外，可優選降低投資費用。

本發明還涉及一種用于處理含一氧化碳的廢氣流的方法。

在這方面，本發明的目的是提供一種方法，借助于該方法可對含一氧化碳的廢氣流實施能量高效的處理。

該目的根據本發明通過一種用于處理含一氧化碳的廢氣流的方法來實現，其中，該方法包括：

借助于清潔裝置來清潔廢氣流；

將經清潔的廢氣流供送至轉化裝置；和

借助于轉化裝置將一氧化碳轉化為二氧化碳，其中，在該轉化中所釋放的能量被用來供應熱能源和/或電能，尤其是用于蒸發水。

該方法根據本發明優選顯示出隨根據本發明的處理裝置而描述的單個或多個特征和/或優點。

清潔廢氣流優選包括：

將廢氣流供送至清潔裝置；

借助于清潔裝置通過分離顆粒和/或通過催化轉化至少一種有害物質、尤其是有害氣體來清潔廢氣流。

可能有利的是，借助于清潔裝置的分離裝置的一個或多個分離元件通過分離顆粒和/或通過催化轉化至少一種有害物質、尤其是有害氣體來清潔廢氣流。

為了清潔廢氣流，使所述廢氣流優選穿過一個或多個被構造為過濾棒的分離元件。

可能有利的是，廢氣流在借助于清潔裝置清潔后被供送至能量回收裝置。

尤其地，這使得能夠將熱量從廢氣流中帶走，否則該熱量就會釋放到環境中。

可能有利的是，將添加物、例如含氨和/或含石灰的添加物借助于供送裝置供送至、添加至和/或混合至廢氣流。

借助于清潔裝置的分離裝置，尤其是借助于清潔裝置的催化劑分離裝置，將固體物質優選從廢氣分離。

優選地，沖流借助于清潔裝置的反沖裝置沿著一方向流過分離裝置以便去除分離的固體物質，該方向相反于分離操作過程中經分離裝置的流動方向。

通過分離裝置分離的固體物質優選借助于清潔裝置的排放裝置從分離裝置排放。

本發明還涉及處理裝置、尤其是根據本發明的處理裝置的用途，以用于處理含一氧化碳的廢氣流，尤其是根據本發明的方法來處理含一氧化碳的廢氣流。

根據本發明的用途優選顯示出隨根據本發明的處理裝置和/或根據本發明的方法而描述的單個或多個特征和/或優點。

尤其地，可使清潔裝置布置在轉化裝置上游。

在此，術語上游是相對于待處理的廢氣流的流動方向而言。

可能有利的是，借助于清潔裝置，廢氣流中的固體物質以及氮氧化物和硫氧化物尤其在廢氣流被供送至轉化裝置之前被減少或分離。

根據本發明的處理裝置、根據本發明的方法和/或根據本發明的用途優選顯示出下文所描述的單個或多個特征和/或優點。

分離裝置優選包括一個或多個分離元件，所述分離元件例如包括浸漬了催化物質的陶瓷材料。

可能有利的是，被供送至清潔裝置的廢氣流是再生器的膨脹渦輪的廢處理空氣。

廢處理空氣例如可以是再生器的第一階段(第一再生階段)和再生器的第二階段(第二再生階段)的廢熱鍋爐的混合廢空氣。

然而，也可使待供送至清潔裝置的廢氣流唯一地是再生器的第一階段的或再生器的第二階段的廢熱鍋爐的廢處理空氣。

優選地，提供了一種廢氣系統，以使得將氣流與供入的添加物混合，且提供合適的居留時間，以用于將例如硫氧化物轉化成亞硫酸鈣和/或硫酸鈣。

廢氣流的固體物質成分優選在氣流進入分離元件之前在所述分離元件的表面上分離。

廢氣流中的氮氧化物在它經過分離裝置的分離元件過程中優選通過供入的氨轉化為氮和水，尤其是使用分離裝置的催化涂層或催化物質來轉化。

尤其地，分離裝置的分離元件上的過濾塊可優選借助于反沖裝置通過定期的反沖來去除。最后，借助于排放裝置，形成過濾塊的材料可優選從整個清潔裝置排放。優選地，用于廢氣流的脫氮、脫硫和除塵的處理步驟被整合成組合的處理步驟和/或減少成單獨的處理步驟。

該處理步驟的安裝部位優選敷設在CO鍋爐的入口處，尤其是例如對于催化劑分離裝置而言最佳溫度占主導的區域中。

可能有利的是，CO鍋爐的灰塵暴露和所需的清潔工作減少。以這種方式，可優選加長清潔間隔。

可能有利的是，CO鍋爐的吹灰機的水蒸氣消耗被最小化。

在用于所描述的清潔裝置的過程中，CO鍋爐優選顯示出低的壓力損失和增加的效率。尤其地，這使得可節約外部供入的燃料。

通過分離裝置分離的過濾塊可優選以干燥狀態排放，從而可使得處置、其他處理和存放變得不成問題。

此外，可優選降低投資費用。

CO鍋爐尤其是用于將一氧化碳轉化成二氧化碳的轉化裝置，在該轉化中所釋放的能量被用來供應熱能源，尤其是以便提供溫暖的、加熱的、過熱的和/或汽化的流體，例如用于蒸發水。

熱能源被理解成尤其是指一種流體，其在CO鍋爐中從第一低階熱能量狀態至少部分地轉化成第二高階熱能量狀態，且可被供送至隨后的過程，其中，第二與第一能量狀態之間的能量差的至少一部分可轉移至隨后的過程，尤其是至隨后的過程的能量吸收器。

可能有利的是，轉化裝置的、尤其是CO鍋爐的熱能被轉化為電能，例如借助于有機朗肯循環單元(ORC單元)來轉化。

清潔裝置優選包括分離裝置，以用于從廢氣流分離顆粒和/或從廢氣流催化轉化至少一種有害物質、尤其是有害氣體。

在本說明書和權利要求書中，術語“顆粒”被理解成是指廢氣流中的固態、液態和/或氣態雜質。固態和/或液態雜質優選借助于分離裝置被分離，特別是被過濾。氣態雜質(其尤其是形成廢氣流的有害氣體)優選借助于分離裝置催化轉化、即化學轉化，優選轉化成有害度較低的物質。

尤其地，有害物質是可能對人類、動物、植物或其他生物以及整個生態系統有害的物質或物質混合物。由于有害物質被生物吸收或進入生態系統或其生物質而可造成傷害。物質優選由于其對生態系統(例如從微生物到植物、動物和人類)的影響而被定義成有害的。

尤其地，有害物質在該術語的真實意義上在它的量和/或濃度高于法定的限值時被認為是有害物質。

可能有利的是，供送裝置包括噴嘴格柵或其他噴射裝置，一種或多種添加物可借助于所述噴嘴格柵或其他噴射裝置在大的區域上和/或在各個點處被供送至廢氣流。

供送裝置例如包括以矩陣形式布置的多個噴嘴，所述多個噴嘴尤其布置成均勻地分布在垂直于廢氣流的流動方向的平面中。

對此替代地或附加地，可使供送裝置包括一個或多個流入裝置，一種或多種添加物可借助于所述流入裝置橫向于、尤其是垂直于廢氣流的流動方向被供送至廢氣流。

構造為催化裝置的分離裝置尤其是催化劑和顆粒接收器的組合。

分離裝置優選能夠在至少大約300℃、例如至少大約450℃、尤其大約600℃的溫度下的操作。

分離裝置優選具有高的比體積流密度(Volumenstromdichte)，這意味著，廢氣流的體積流相對于分離器(分離裝置)的體積是非常大的。

附圖說明

本發明的其他優選特征和/或優點是下面實施例的說明和附圖的主題。

附圖示出了：

圖1示出了根據現有技術的流化床催化裂化單元(FCC單元)的示意性視圖；

圖2示出了根據圖1的FCC單元的有利改進的示意性視圖；

圖3示出了通過清潔裝置的分離裝置的一個實施例的示意性豎直縱向剖視圖；

圖4示出了圖3的分離裝置的分離元件的放大視圖；

圖5示出了分離元件的第一實施例的區域A的放大視圖，其中，透氣的突起式表面結構設有至少部分地催化的涂層；

圖6示出了在圖5的區域VI中通過圖5的分離元件的示意性剖視圖；

圖7示出了分離元件的第二實施例根據圖5的示意性視圖，該分離元件包括具有至少部分地催化的涂層的空心柱形載體(基體)；

圖8示出了在圖7的區域VIII中通過圖7的分離元件的示意性剖視圖；

圖9示出了分離元件的第三實施例根據圖4的示意性視圖，該分離元件包括構造為網格的、具有填充網格結構的催化填料的基體；

圖10示出了在圖9的區域X中通過圖9的分離元件的示意性剖視圖；

圖11示出了分離元件的第四實施例根據圖5的示意性視圖，該分離元件包括透氣的壁結構，該壁結構具有在壁結構的內側和/或外側上至少部分地催化的涂層；以及

圖12示出了在圖11的區域XII中通過圖11的分離元件的示意性剖視圖。

具體實施例

相同的或功能相當的元件在所有附圖中設有同樣的附圖標記。

圖1所示的整體以附圖標記100表示的FCC單元(流化床催化裂化單元)的一個實施例用于在石油加工行業中轉化材料。尤其地，這種FCC單元100用于將重油石油餾分轉化為烯烴、催化汽油和粗柴油以及重油成分。

FCC單元100包括裂化裝置102，在所述裂化裝置102中進行作為原油供入的石油的實際轉化過程。

裂化裝置102包括裂化區段104，原油可經由原油供送管路106供送至該裂化區段104。

原油的轉化完成后，該過程中所產生的產物可經由裂化裝置102的產物排放管路108來排放。

在供入的原油的轉化中，產生催化劑材料，所述催化劑材料在裂化區段104中使用后例如在裂化裝置102的兩個再生階段110、尤其是第一再生階段110a和第二再生階段110b中再生。尤其地，將在原油的轉化過程中沉積在催化劑材料上的焦炭從所述催化劑材料去除。

催化劑材料經再生后在裂化區段104中再次使用。

在催化劑材料的再生中，產生可能含有大量有害物質的廢氣。

尤其地，該廢氣含有氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)以及固體顆粒。

廢氣還包括一氧化碳，一氧化碳在再生階段110中尤其在氧不足的情況下由于含碳顆粒、尤其是焦炭的不完全氧化而產生。

在圖1所示的FCC單元100的構型中，一氧化碳在所謂的CO鍋爐112中轉化成二氧化碳，尤其是被氧化。在該轉化中所釋放的能量在CO鍋爐112中被利用，以用于蒸發水。

借助于CO鍋爐112，在來自再生階段110的廢氣中所含的化學能可因而用于產生水蒸氣。

FCC單元100還包括廢熱鍋爐114，以利用從再生階段110、尤其是第二再生階段110b排放的廢氣的廢熱。

因此，應優選可使來自第二再生階段110b的廢氣流流動通過廢熱鍋爐114。

來自第一再生階段110a的廢氣尤其可供送至CO鍋爐112。

流動通過廢熱鍋爐114和CO鍋爐112的廢氣流仍是高度污染的，且因而在有任何可能被釋放到環境中之前必須進行清潔。

為此，FCC單元100包括脫氮裝置116、脫硫裝置118和分離裝置120。

借助于脫氮裝置116，氮氧化物尤其可從廢氣去除，尤其是通過化學轉化成氮和其他產物。

借助于脫硫裝置118，硫氧化物尤其可從廢氣流去除，尤其是通過將硫氧化物轉化為亞硫酸鈣或硫酸鈣(石膏)。

借助于例如構造成靜電分離器的分離裝置120，固體顆粒可優選從廢氣流去除。

借助于脫氮裝置116、脫硫裝置118和分離裝置120清潔的廢氣流最后可經由FCC單元100的廢氣排放管路122而釋放至環境。

圖2所示的FCC單元100的第二實施例與圖1所示的第一實施例的區別主要在于，廢氣流的清潔在將其供送至CO鍋爐112之前進行。

FCC單元100還包括清潔裝置124。

尤其地，來自第一再生階段110a的廢氣和/或來自第二再生階段110b的廢氣可供送至清潔裝置124。

尤其地，來自第二再生階段110b的通過廢熱鍋爐114供送的廢氣和從第一再生階段110a直接排放的廢氣可供送至清潔裝置124。

在此，清潔裝置124布置在CO鍋爐112上游，從而經清潔的廢氣可供送至CO鍋爐112。

清潔裝置124優選包括供送裝置126，以用于將添加物供送至廢氣流。

添加物尤其是含氨和/或含石灰的添加物，使得在催化劑存在的情況下尤其能夠將氮氧化物和硫氧化物從廢氣流中去除。

清潔裝置124還包括分離裝置128，借助于該分離裝置128，固體物質可從廢氣流分離。

尤其地，分離裝置128是催化劑分離裝置130，所述催化劑分離裝置130提供了轉化氮氧化物所需的催化劑表面。為此，催化劑分離裝置130尤其構造成設有有催化作用的涂層的分離裝置128。

清潔裝置124還優選包括混合裝置132，借助于該混合裝置132，廢氣流和供入的添加物能彼此混合。

清潔裝置124還包括反沖裝置134和排放裝置136。

借助于反沖裝置134，尤其可實施分離裝置128的反沖操作。在該情況下，沖流沿著相反于分離過程中的通常流動方向的方向流動通過分離裝置128，以便將過濾塊從分離裝置128去除，尤其是吹掉。

以該方式去除的過濾塊尤其可借助于排放裝置136去除。

清潔裝置124和CO鍋爐112是用于處理含一氧化碳的廢氣流的處理裝置138的組件。

在此，CO鍋爐112構成用于將一氧化碳轉化成二氧化碳的轉化裝置140，所述轉化中所釋放的能量用于蒸發水。

借助于清潔裝置124，可保證廢氣流在被供送至CO鍋爐112之前被清潔，從而使得可實現較低的污染，并由此還降低了對CO鍋爐112的維護要求。

圖2中所描述的FCC單元100的實施例功能如下：

經由原油供送管路106，將原油供送至裂化裝置102的裂化區段104，并由此與催化劑材料產生接觸。

在該過程中，原油轉化為大量輕油餾分，該輕油餾分經由產物排放管路108排放。

催化劑材料在原油的轉化中被焦炭污染，因而在再次使用之前必須再生。

該再生在兩個再生階段110a、110b中進行。

在催化劑材料的再生中所產生的廢氣一方面經由廢熱鍋爐114供送且另一方面直接供送至清潔裝置124。

借助于清潔裝置124的供送裝置126，將含氨添加物、例如氨-空氣混合物供送至廢氣流。

另外，借助于供送裝置126，將含碳酸鈣的添加物、尤其是含水石灰液供送至廢氣流中。

借助于混合裝置132，將廢氣流與供入的添加物混合，從而尤其硫氧化物可與含石灰添加物反應，以形成石膏。

含氨添加物和廢氣流中所含的氮氧化物在催化劑分離裝置130中共同反應而形成氮和其他產物，以便將氮氧化物從廢氣流去除。

在催化劑分離裝置130中，將廢氣流中所含的固體顆粒分離，從而離開清潔裝置124的廢氣流最終含最小可能量的氮氧化物、硫氧化物和固體顆粒。

此外，借助于清潔裝置124的測量裝置和/或控制裝置，可實施供送裝置126的控制和/或調節，從而使得含氨和/或含石灰的添加物的供送可根據離開清潔裝置124的廢氣流的測量的氮氧化物含量或硫氧化物含量來控制和/或調節。

在催化劑分離裝置130操作特定一段時間后，尺寸增加的過濾塊形成在催化劑分離裝置130上，從而可損害分離裝置130的操作。因而必須進行催化劑分離裝置130的定期清潔，以便保證清潔裝置124的可靠操作。

為此，借助于反沖裝置134實施反沖，在反沖中，沖流沿著相反于催化劑分離裝置130的分離操作過程中的流動方向的流動方向流動通過催化劑分離裝置130。

以該方式，可將通過催化劑分離裝置130去除的過濾塊簡單地從催化劑分離裝置130吹掉。

借助于排放裝置136，該過濾塊可最終被排放并供送至處置單元。

離開清潔裝置124的廢氣流因而作為清潔的廢氣流供送至CO鍋爐112，以便利用廢氣流中以一氧化碳形式余留的能量來產生水蒸氣。

廢氣流最終經由廢空氣排放管路122釋放至環境。

在其他方面，圖2所示的FCC系統100的第二實施例在結構和功能上對應于圖1所示的第一實施例，并因而參照以上的描述。

在FCC單元100的第三實施例中，其示意性視圖對應于圖2所示的第二實施例，可使得用于將一氧化碳轉化成二氧化碳同時利用所述轉化中所釋放的能量的轉化裝置140包括燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142，或由燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142組成。

通過使用清潔裝置124，可保護所述燃氣輪機單元142、尤其是所述微燃氣輪機單元142免受不期望的或不期望的濃度的雜質影響，所述清潔裝置124尤其布置在燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142的入口處。

在該情況下，燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142可熱耦合至FCC單元100的其他部件，例如廢熱鍋爐114。燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142中所產生的熱因而可貢獻于FCC單元100的更高效操作。

此外，熱能源和/或電能可借助于被構造為燃氣輪機單元142、尤其是微燃氣輪機單元142的轉化裝置140來提供，但是也借助于構造為CO鍋爐112的轉化裝置140來提供。

例如，熱能源可以是溫暖的、加熱的和/或汽化的流體、比如水和/或熱氣體，尤其是熱廢氣。

還可使來自CO鍋爐112的廢氣流的熱能用于產生電能，例如借助于有機朗肯循環單元(ORC單元)來產生。

在其他方面，圖2也示出的FCC單元100的第三實施例在結構和功能上對應于第二實施例，并因而參照以上的描述。

圖3示出了分離裝置1108的一個實施例，該分離裝置1108優選用作圖2所示的清潔裝置124的分離裝置128。

分離裝置1108構造為催化劑分離裝置1110，且一方面用于過濾分離顆粒、尤其是固體物質，另一方面用于催化轉化有害氣體。

分離裝置1108包括分離室1124。

分離室1124包括供送區段1126，所述供送區段1126優選包括進入開口1128和/或進入接口1130。

通過供送區段1126，可將待清潔的廢氣流1102供送至分離室1124的內腔1132中。

布置在供送區段1126中的閥裝置1134或閘門裝置1136優選用于控制和/或調節所供送的廢氣流1102的體積流。

分離室1124還包括排放區段1138，該排放區段1138優選包括排出開口1140和/或排出接口1142。

通過排放區段1138，可將在分離室1124中清潔的廢氣排放。

為了控制和/或調節所排放的廢氣流的體積流，閥裝置1134和/或閘門裝置1136優選設置在排放區段1138中。

分離室1124的內腔1132分為原料氣體腔1144和清潔氣體腔1146。

原料氣體腔1144和清潔氣體腔1146通過安裝裝置1148和分離裝置1108的多個分離元件1150相互分離。

安裝裝置1148用于接收所述多個分離元件1150。

安裝裝置1148尤其構造為分離室1124的內腔132的分隔壁1152。

分隔壁1152包括多個導送開口1154，該導送開口1154形成用于分離元件1150的接收部1156。

分離元件1150尤其可拆卸地固定在導送開口1154中。

在分離元件1150的固定(安裝)狀態，這些分離元件定位成例如通過相應分離元件1150的凸緣1158密封地貼靠在分隔壁1152上，以便避免待清潔的廢氣從原料氣體腔1144不期望地侵入(泄露)到清潔氣體腔1146中。

如尤其從在圖4中的分離元件1150的放大視圖可見，分離元件1150例如是基本上空心柱體。分離元件1150尤其可以是基本上空心圓柱體。替代地，也可使用其他的、尤其是細長形的空心體作為分離元件1150。適合的元件的示例是一般的空心柱體，其具有多邊形橫截面(比如三角形、方形、五邊形、六邊形、八邊形的橫截面或者更高階的多邊形，和/或五角星形、六角星形或者更多角星形的橫截面)和/或具有拋物線形、橢圓形或者雙曲線形區段的橫截面。在該情況下，更高階的橫截面幾何形狀(例如星形面)具有的優點是，它們提供分離元件1150上的更大的罩表面。

分離元件1150優選構造成圍繞分離元件1150的縱軸線1160旋轉對稱。因此，縱軸線1160是分離元件1150的對稱軸線1162。

分離元件1150優選包括空心柱形區段1164，該空心柱形區段1164沿著縱軸線1160在一端部處鄰接到分離元件1150的閉合端部1166，并且在另一端部處鄰接到分離元件1150的敞開端部1168。

敞開端部1168尤其設有凸緣1158，以用于將分離元件1150固定至安裝裝置1148。

當安裝在安裝裝置1148上時，分離元件1150通過閉合端部1166延伸到分離室1124的原料氣體腔1144中，從而使得閉合端部1166以及基本上整個空心柱形區段1164在分離裝置1108的操作過程中被原料氣體包圍。

分離元件1150的內腔1170構造成借助于敞開端部1168向著清潔空氣腔1146敞開。

分離元件1150、尤其是空心柱形區段1164優選構造成可透氣的，且為此而設置的孔的直徑小到使得：雖然氣態物質可穿過分離元件1150的空心柱形區段1154，但是固體物質和流體卻積聚在分離元件1150的外側1172上。

因此，分離元件1150尤其構造為表面過濾器1174。

因此，分離元件1150也可表示為過濾元件1176。

尤其地，當分離元件1150由陶瓷和/或金屬材料構成時，該分離元件優選構造為過濾棒1178。

分離裝置1108還優選包括清潔裝置1180，該清潔裝置1180例如由反沖裝置1114構成。

清潔裝置1180在該情況下尤其包括一個或多個反沖噴槍1182，借助于所述反沖噴槍1182可將氣體壓力脈沖、尤其是壓縮空氣脈沖從每個分離元件1150的面向清潔氣體腔1146的清潔氣體側射出到相應的分離元件1150上。

因此，借助于反沖裝置1114，可產生沿著與廢氣流1102在分離裝置1108的去除過程中的流動方向相反的方向的氣流。

以該方式，在分離元件1150的外側1172上粘附的顆粒從外側1172上脫離。分離元件1150因此被清潔。

尤其當反沖裝置1114設置用于通過壓縮空氣的反沖時，也可將清潔裝置1180表示為壓縮空氣裝置1184。

對于上述構造為壓縮空氣裝置1184的清潔裝置1180而言替代地或附加地，可設置清潔裝置1180，借助于該清潔裝置可將流體、比如清潔流體或清潔氣體供送到分離室1124的原料氣體腔1144中，以便去除粘附在分離元件1150的外側1172上的雜質。

從分離元件1150去除的沉積物沿重力方向g掉落在分離裝置1108的排放裝置1116上。

排放裝置1116例如構造為輸送帶1186或傳送帶1188，并且能夠實現被分離的雜質從分離室1124的內腔1132的簡單傳送。

在上文中，在一些情況下提及單數的分離元件1150，且在一些情況下提及復數的多個分離元件1150。在這方面要說明的是，所描述的一個分離元件1150的特征可在所有分離元件1150中實現。于是，分離裝置1108優選包括多個基本上相同構造的分離元件1150。然而，也可使分離裝置1108包括不同構造的分離元件1150，在這些分離元件中實現在本說明書和權利要求中所述的不同特征。

圖3所示的分離裝置1108的實施例作用如下：

通過供送區段1126，將待清潔的廢氣流1102經由廢氣發出單元1100、尤其是FCC單元100供送至分離室1124的內腔1132中。

于是，廢氣流1102中所含的雜質、尤其是固體物質和有害氣體沿著分離元件1150的方向通過抽吸或者擠壓而輸送。

固體物質于是積聚在分離元件1150的外側1172上，因為該固體物質大得不能通過分離元件1150。

另一方面，有害氣體流動穿過分離元件1150，然而，在該過程中，有害氣體與下文要描述的有催化作用的材料進行接觸，并優選轉化為有害度較低的物質。

在該情況下，廢氣流相對于對稱軸線1162沿著徑向方向1194從外到內流動通過分離元件1150。

在此，尤其去除了固體物質和有害氣體的經清潔的廢氣在分離元件1150的內腔1170中聚集。

清潔的廢氣通過每個分離元件1150的敞開端部1168從相應分離元件1150的內腔1170供送至分離室1124的清潔氣體腔1146中。

最后，清潔的廢氣通過排放區段1138從分離室1124的內腔1132排放。

借助于閥裝置1134和/或閘門裝置1136，可調節廢氣流1102通過分離室1124的流動。

圖5-圖12示出了分離元件1150的不同實施例，這些分離元件可在圖3中示出的分離裝置1108中作為分離元件1150使用。

此外，其他分離元件1150也可用在分離裝置1108中，這些分離元件具有例如在圖5-圖12中示出的實施例的單個或多個特征的其他組合。

在圖5和圖6所示的分離元件1150的第一實施例中，分離元件1150包括基體1190，該基體1190具有兩個涂層1192。

在該情況下，涂層1192在基體1190上相對于縱軸線1160沿著徑向方向1194布置在所述基體的外側上。

涂層1192中的一個構造為防護層1196，該防護層可選擇地設置在分離元件1150上。

另一涂層1192構造為有催化作用的涂層1198。

在該情況下，防護層1196布置在有催化作用的涂層1198上，而該有催化作用的涂層進而布置在基體1190上。

基體1190尤其是多孔的載體，該多孔的載體例如由泡沫鋁或燒結金屬構成。

有催化作用的涂層1198例如包括含銅、鎳、氧化鎳、鈀、鉑、銠、金和/或其他有催化作用的元素和/或化合物的材料。

有催化作用的涂層1198優選化學地和/或物理地結合至基體1190。

防護層1196例如由聚四氟乙烯材料(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和/或聚酰胺(PA)或上述材料的組合構成。

防護層1196尤其構造為穿孔的或以其他方式透氣的膜、網或在有催化作用的涂層1198上的涂層或氣相沉積涂層。

基體1190以及有催化作用的涂層1198和防護層1196優選僅對于氣體是可透過的，從而使得固體物質在分離元件1150的通過防護層1196形成的外側1172上分離為過濾塊。

尤其從圖5可看出，分離元件1150具有結構化表面。

尤其地，通過沿徑向方向1194向外延伸的突出部1200形成分離元件1150的表面的鋸齒形的輪廓。由此可提供具有相對較大的外表面(外側1172)的分離元件1150。

圖5和圖6所示的分離元件1150的第一實施例作用如下：

使待清潔的廢氣沿徑向方向1194從外向內流動到分離元件1150中。

廢氣流1102的固體物質和其他相對較大顆粒于是積聚在分離元件1150的外側1172上，尤其積聚在防護層1196上，從而形成過濾塊。

廢氣流的氣態成分穿過防護層1196、有催化作用的涂層1198和基體1190到達分離元件1150的內腔1170中。

有害氣體、例如氮氧化物或不揮發的有機碳氫化合物(Volatile Organic Compounds；VOC，揮發性有機化合物)必要時在添加物的幫助下借助于有催化作用的涂層1198化學地轉化。

于是，清除了固體物質和其他顆粒以及有害氣體的廢氣優選聚集在每個分離元件1150的內腔1170中。

圖7和圖8所示的分離元件1150的第二實施例與圖5和圖6所示的第一實施例的區別主要在于，基體1190、有催化作用的涂層1198和防護層1196基本上構造成空心柱形且不具有突出部1200。

這種分離元件1150可尤其簡單且經濟地制造。

在其他方面，圖7和圖8所示的分離元件1150的第二實施例在結構和功能上對應于圖5和圖6所示的第一實施例，并因而參照以上的描述。

圖9和圖10所示的分離元件1150的第三實施例與圖7和圖8所示的第二實施例的區別主要在于，基體1190構造為柵格1202。

因此，基體1190包括成矩陣形式構造的多個穿通開口1204。

穿通開口1204以填充物1206填充。

尤其地，填充物1206是有催化作用的填充物1208。

設有有催化作用的填充物1208的基體1190形成可透過的壁1210，在該壁1210中，尤其柵格1202的不透氣或透氣的格柵區段和透氣的有催化作用的填充物2208交替。

此外，根據在圖8和9中示出的第三實施例的分離元件1150包括構造為防護層1196的涂層1192，該涂層形成分離元件1150的外側1172，并因此在徑向方向1194上在設有催化填充物1208的柵格1202上布置在外側。

圖9和圖10所示的分離元件1150的第三實施例可例如通過使柵格1202設有有催化作用的填充物1208來制造。然后優選施加涂層1192。

這些步驟可優選在一平面中、即基本上二維地實施。

為了制造柱形分離元件1150、尤其是空心柱形區段1164，優選將基體1190連同填充物1208和防護層1196卷起。

所述卷起可產生分離元件1150的單層的或多層的構型。

在其他方面，圖9和圖10所示的分離元件1150的第三實施例在結構和功能上對應于圖7和圖8所示的第二實施例，并因而參照以上的描述。

圖11和圖12所示的分離元件1150的第四實施例與圖7和圖8所示的第二實施例的區別主要在于，基體1190部分地或全部地在徑向方向1194上在外側上設有有催化作用的涂層1198。

對此替代地或附加地，可使基體1190在徑向方向1194上在內側上部分地或全部地設有有催化作用的涂層1198。

在此，基體1190的材料例如是泡沫、紡織物、針織物和/或纖維復合物。

在圖11和圖12所示的分離元件1150的第四實施例中，分離元件1150的外側1172通過防護層1196形成。

在其他方面，圖11和圖12所示的分離元件1150的第四實施例在結構和功能上對應于圖7和圖8所示的第二實施例，并因而參照以上的描述。