WO1991007209A1 - Process and gas burner for cleaning, degassing, disinfecting and/or decontaminating and process for manufacturing the gas burner - Google Patents

Process and gas burner for cleaning, degassing, disinfecting and/or decontaminating and process for manufacturing the gas burner Download PDF

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WO1991007209A1
WO1991007209A1 PCT/DE1990/000881 DE9000881W WO9107209A1 WO 1991007209 A1 WO1991007209 A1 WO 1991007209A1 DE 9000881 W DE9000881 W DE 9000881W WO 9107209 A1 WO9107209 A1 WO 9107209A1
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hydrogen
gas burner
water
decontaminating
air
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PCT/DE1990/000881
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Inventor
Klaus Rennebeck
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Klaus Rennebeck
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L11/00—Methods specially adapted for refuse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning, degassing, sanitizing and / or decontaminating when using water or a gas containing water vapor, the main areas of application of the method according to the invention in energy technology, in environmental protection and in room air conditioning technology even for the highest demands, such as for operating theaters and manufacturing rooms for highly integrated semiconductor circuits.
  • the invention also relates to a gas burner suitable for this method and its production.
  • the invention has for its object to provide a uniform and effective and energetically advantageous method for cleaning, degassing, cleaning and / or decontamination with a minimum of waste products.
  • mechanically moving parts " for air circulation should be avoided.
  • the water vapor that is produced can be used particularly advantageously for operating turbines or piston engines because, because of its purity, many corrosion problems are eliminated. If substances to be decontaminated, such as CFC or medical waste containing mercury, are added, the formation of dioxins at low combustion chamber temperatures (pyrolysis) can be prevented by water injection and the non-aqueous reaction products can be washed out with lime water, for example.
  • substances to be decontaminated such as CFC or medical waste containing mercury
  • the water generated during hydrogen oxidation is suitable for conditioning clean room infiltrations.
  • the hydrogen can also be oxidized with air if purity is not required, as is the case with the reaction product of hydrogen and oxygen.
  • generating steam with air is also suitable for a vacuum steam jet cooling system for cooling purposes.
  • the water thus obtained is highly pure, as it is difficult or impossible to produce in osmotic processes.
  • thermal water degassing and replacement processes are replaced and disinfection measures are replaced.
  • the hydrogen for the generation of steam can be obtained from hydrogen hydrolysis or from a solid which is expelled from the hydrogen by thermal action in the solid.
  • the oxygen for water production can come from an air separation plant, for example from a molecular sieve or separation membrane oxygen enrichment process. Air is suitable as an oxidizing agent if the water quality requirements permit this.
  • air is preferably used, which delivers oxygen by means of an oxygen enrichment process with a selective separation membrane process or molecular sieve.
  • the reaction waste heat generated in the electrolysis for hydrogen production can also be used for heating or cooling purposes.
  • hydrogen can also be used for fire purposes and air and / or only pure oxygen can also be used for the oxidation.
  • a gas burner is suitable for the process according to the invention, in which hydrogen coming from the inside mixes with air diffusing in from the outside in the macroscopic porosity or in a honeycomb structure and burns there catalytically cold or at temperatures below 900 ° C. without a flame, which the feared formation of nitrogen oxide is reduced regardless of the impurities.
  • the first example uses a room air conditioning system according to the attached drawing to describe the various control options for the thermodynamic parameters in the method according to the invention: From the left, an oxygen-air main line 1 to be conditioned or air-conditioned is supplied, which can be enriched with oxygen via a molecular sieve 2 or an electrol 3.
  • the main purpose of the electrolyser 3 which expediently has honeycomb electrodes with specific surfaces of a few square meters per liter, is the supply of a hydrogen main line 4, the favorable overall energy balance described above being a temporal offset of hydrogen production in the electrolyser ' 3 during less Utilization of the base load supply and hydrogen consumption of all other consumers on the hydrogen main line 4 presupposes at other times, for which purpose a metal hydride hydrogen store 5 is used. Details of such stores are described in the article by Bogdanovic, Ritter, Spliethoff “Active MgH2 ⁇ Mg systems as reversible chemical energy stores", in "An ⁇ applied chemistry", 102 (1990) 3, pp. 239-250.
  • a steam turbine 6 is not necessarily used for air conditioning, but rather for increasing the work that can be advanced in time (integral of the peak power over time). Therefore, the high purity of the condensate is used here, which is expediently conducted in the circuit 7 and made up from the hydrogen oxidation, which indeed supplies the energy.
  • a hydrogen-heated air heater 8 and an air cooler 10 fed by a steam jet injector 9 are inevitably used for the air conditioning.
  • An air humidifier 11 is very important, where through the hydrogen oxidation generated high-purity air humidity is moved into the room to be air-conditioned by the kinetic energy of the oxidation without moving mechanical fans.
  • shut-off or control valves (not shown), which can expediently be program-controlled and can also be linked to different sequences (test conditions).
  • the rapid ignition of the hydrogen oxidation is expediently carried out using spark plugs as are known from Otto engines; extinguishing, as in oxyacetylene welding, by switching off the hydrogen before the air or oxygen is switched off.
  • spark plugs as are known from Otto engines; extinguishing, as in oxyacetylene welding, by switching off the hydrogen before the air or oxygen is switched off.
  • the second exemplary embodiment relates to the decontamination of refrigerants from fluorinated chlorinated hydrocarbons, which can still be contaminated with lubricants (hydrocarbons). They are fed to hydrogen oxidation.
  • the reaction time for the refrigerant decontamination is so short and preferably temperature-controlled by water, including direct injections, that with the water injection according to the invention the gas components are cooled quickly after the combustion chamber in order to avoid the formation of dioxins and with the water - siert and preferably excreted in a subsequent adiabatic suspension wash as a reaction product with bases in a floury or granular form.
  • a dry reaction product as magnesium, calcium, potassium, potassium, sodium or ammonium fluoride, chloride, sulfite is preferably excreted as the reaction product from the hydrogen oxidation after the spray drying.
  • the gas burners according to the invention which can be used in the method described above, enable intensive oxidation (combustion) with a moderate energy density up to a maximum of 900 ° C. (dark red heat), which also prevents nitrogen oxide formation during decontamination. Because of the high specific surface area of the ceramic, which can even be coated with catalytically active metals in the hydrogen oxidation phase, by coating them with their compounds and flowing through them in the heated state with hydrogen, or hydrogen oxidation by at least 30% stoichiometric excess of hydrogen for the easily gasified metal compounds (e.g. nickel carbonyl) is strongly reducing, they allow, if necessary, even a catalytic combustion at low temperature in a burner made of magnesium oxide or cordierite.
  • the easily gasified metal compounds e.g. nickel carbonyl
  • the metal compounds used are oxides, chlorides, tetramines and carbonyls of the catalytically active metals, nickel, cobalt, platinum, rhodium or rhenium; in the case of cordierite burners also rare earths.
  • the burners according to the invention can be sintered from granules of both metals and ceramics.
  • Ceramic has the advantage of a higher specific surface area for the function as a catalyst carrier. Their contamination behavior is also advantageous. Deposited inorganic combustion products are always physically and chemically similar to ceramics than a burner made of metal.

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Abstract

A process for cleaning, degassing, disinfecting and/or decontaminating using water or a gas containing water vapour is characterized by the use of reaction products of a hydrogen oxidation in a circuit for decomposition and synthesis of the water and the simultaneous use of the energy of the hydrogen oxidation. Wastes to be decontaminated are also added to the hydrogen oxidation, water is added in order to cool the reaction and to wash out non aqueous compounds, which are then bonded to bases and stabilized by spray drying. A gas burner for implementing this process consists of a preferably ceramic hollow body with macroscopic porosity or honeycomb ceramic on the front side and/or casing in the vicinity thereof, in which the gas line opens.

Description

Verfahren zum Reinigen, Entgasen, Keimfreimachen und/oder Dekontaminieren sowie für dieses Verfahren geeigneter Gas¬ brenner und Verfahren zu dessen HerstellungProcesses for cleaning, degassing, sanitizing and / or decontamination as well as gas burners suitable for this process and process for its production
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen, Entgasen, Keimfreimachen und/oder Dekontaminieren bei der Verwendung von Wasser oder eines wasserdampfhaltigen Gases, wobei die AnwendungsSchwerpunkte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Energie-technik, im Umweltschutz und in der Raumklima- tisierungstechnik auch für höchste Ansprüche, wie etwa für Operationssääle und Fabrikationsräume für hochintegrierte Halbleiterschaltungen, liegen. Die Erfindung betrifft auch einen für dieses Verfahren geeigneten Gasbrenner und dessen Herstellung.The invention relates to a method for cleaning, degassing, sanitizing and / or decontaminating when using water or a gas containing water vapor, the main areas of application of the method according to the invention in energy technology, in environmental protection and in room air conditioning technology even for the highest demands, such as for operating theaters and manufacturing rooms for highly integrated semiconductor circuits. The invention also relates to a gas burner suitable for this method and its production.
Die bekannten Verfahren zur Realisierung der oben erwähnten technischen Forderungen sind sehr vielfältig und hinsichtlich ihres Aufwandes auch sehr stark von den Reinheitsforderungen abhängig. Ein recht altes Verfahren, das obengenannte Forderungen recht komplex und rigoros realisiert, ist die Destillation (Römpps Chemie- exikon, 8. Auflage, Band 2, Stuttgart 1981, S. 903 ff, insbesondere S. 910). Es ist definitionsgemäß auf flüs¬ sige Anfangs- und Endphase ausgerichtet, aber natürlich kann durch Weglassen der Kondensation auch die Anfeuchtung der Luft bei der Raumklimatisierung vornehmen. Man darf aber hierbei nicht außer Acht lassen, daß Ventilatoren in Klima¬ anlagen unzähliche Schmutzteilchen und Keime aufwirbeln und den Erfolg der Reinigung des Wassers an sich wieder zunichte machen. Dann werden umfangreiche Filteranlagen erforderlich.The known methods for realizing the technical requirements mentioned above are very diverse and, in terms of their expenditure, are also very heavily dependent on the purity requirements. A very old process that realizes the above requirements quite complexly and rigorously is distillation (Römpps Chemieexikon, 8th edition, volume 2, Stuttgart 1981, p. 903 ff, especially p. 910). By definition, it is aimed at a liquid initial and final phase, but of course, by omitting the condensation, the air can also be humidified when the room is air-conditioned. However, it should not be forgotten that fans in air conditioning systems stir up countless dirt particles and germs and negate the success of the water purification itself. Then extensive filter systems are required.
Bekannt ist auch die umgekehrte Osmose zur Reinigung von Wasser (a.a.O., Bd. 6, Stuttgart 1988, S. 4419-4420). Hier ist bezogen auf den energetischen Aufwand der Reinigungs- effekt nicht so groß. Auch muß mann in Abhängigkeit von Molekulargewicht der Verunreinigungen einen optimalen Ar¬ beitsdruck suchen, was bei der Entfernung in dieser Hinsicht stark unterschiedlicher Verunreinigungen zu Schwierigkeiten führt.Reverse osmosis for the purification of water is also known (op. Cit., Vol. 6, Stuttgart 1988, pp. 4419-4420). Here, the cleaning effect is not so great in terms of energy expenditure. Depending on the molecular weight of the contaminants, an optimum working pressure must also be sought, which leads to difficulties in removing contaminants which differ greatly in this regard.
Ganz am Rande seien noch die Ionenaustauscher erwähnt, die in der einfachsten Anwendung in Dampfenergieanlagenbetrieb nur schädliche Ionen (Kalzium) gegen unschädliche (Natrium) aus¬ tauschen. Es sind aber auch Kombinationen von Anionen- und Kationenaustauschern bekannt, die eine weitgehende Entsalzung des Wassers bewirken (a.a.O., Bd. 3, Stuttgart 1983, S. 1922-1925). Auch eine Regenerierung dieser Stoffe ist möglich, aber es bleibt das Problem der Beseitigung der meist hochkonzentrierten Regenerierungs-Endlösungen. Wenn man von der Kondensation in Dampfenergieanlagen, die den Gesamtwirkungsgrad bei Vorhandensein billiger Kühlmöglich¬ keiten verbessert, deren Einfluß auf die Umwelt aber bedenk¬ lich ist, absieht, ist auch der Gesamtaufwand an Proze߬ energie für alle bekannten technischen Lösungen recht hoch.I would like to mention the ion exchangers, which, in the simplest application in steam power plant operation, only exchange harmful ions (calcium) for harmless (sodium). Combinations of anion and cation exchangers are also known which bring about extensive desalination of the water (loc. Cit., Vol. 3, Stuttgart 1983, pp. 1922-1925). Regeneration of these substances is also possible, but the problem of removing the mostly highly concentrated regeneration end solutions remains. If one ignores the condensation in steam energy plants, which improves the overall efficiency in the presence of cheap cooling options, but whose impact on the environment is questionable, the total expenditure of process energy for all known technical solutions is also quite high.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einheitliches und wirksames sowie energetisch vorteilhaftes Verfahren zum Reinigen, Entgasen, eimfreimachen und/oder Dekontaminieren mit einem Minimum an Abprodukten zu schaffen. Für Zwecke der Raumklimatisierungstechnik sollen mechanisch bewegte Teile" zur Luftumwälzung vermieden werden.The invention has for its object to provide a uniform and effective and energetically advantageous method for cleaning, degassing, cleaning and / or decontamination with a minimum of waste products. For the purposes of room air conditioning technology, mechanically moving parts " for air circulation should be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen dar¬ gestellte Erfindung gelöst, wobei diese technische Lösung entgegen dem ersten Anschein auch energetisch vorteilhaft ist, wenn man die Energie der WasserstoffOxydationen bei¬ spielsweise unter Vermeidung jeglicher mechanischer Energie¬ wandlung direkt zur Luftumwälzung in Raumklimatisierungs¬ anlagen ausnutzt und die Zerlegungsphase mit Hilfe eines an sich bekannten Wasserstoffspeichers nach dem Prinzip des Spitzenlastkraftwerkes in die Tageszeit geringer Auslastung der energetischen Grundlastversorgung legt.This object is achieved by the invention presented in the patent claims, this technical solution, contrary to the first appearance, also being energetically advantageous if the energy of the hydrogen oxidations, for example while avoiding any mechanical energy conversion, is used directly for air circulation in room air-conditioning systems exploited and the decomposition phase with the help of a known hydrogen storage based on the principle of the peak load power plant in the daytime low utilization of the energetic base load supply.
Der entstehende Wasserdampf ist besonders vorteilhaft zum Betrieb von Turbinen oder Kolbenmotoren einsetzbar, weil wegen seiner Reinheit viele Korrosionsprobleme entfallen. Werden zu dekontaminierende Stoffe, wie quecksilberhaltige, FCKW- oder medizinische Abfälle zugeführt, so kann die Dioxinbildung bei niederer Brennraumtemperatur (Pyrolyse) durch Wassereinspritzung unterbunden werden und die nicht wässrigen Reakationsprodukte können beispielsweise mit Kalkwasser ausgewaschen werden.The water vapor that is produced can be used particularly advantageously for operating turbines or piston engines because, because of its purity, many corrosion problems are eliminated. If substances to be decontaminated, such as CFC or medical waste containing mercury, are added, the formation of dioxins at low combustion chamber temperatures (pyrolysis) can be prevented by water injection and the non-aqueous reaction products can be washed out with lime water, for example.
Für die Konditionierung von Reinraum-Infiltrationen ist das bei der Wasserstoffoxydation entstehende Wasser geeignet. Der Wasserstoff kann auch mit Luft aufoxydiert werden, wenn nicht die Reinheit verlangt wird, wie bei dem Reaktionsprodukt aus Wasserstoff und Sauerstoff. Zum Beispiel ist auch ein Dampf- erzeugen mit Luft für eine Vakuum-Dampfstrahlkälte-Anlage für Kühlzwecke geeignet. Für Prozeßwasser in anorganischen und organischen Verfahrensabläufen ist das so gewonnene Wasser hochrein, so wie es in osmotischen Prozessen nur schwer oder gar nicht herstellbar ist.The water generated during hydrogen oxidation is suitable for conditioning clean room infiltrations. The hydrogen can also be oxidized with air if purity is not required, as is the case with the reaction product of hydrogen and oxygen. For example, generating steam with air is also suitable for a vacuum steam jet cooling system for cooling purposes. For process water in inorganic and organic processes, the water thus obtained is highly pure, as it is difficult or impossible to produce in osmotic processes.
Erfindungsgemäß werden so thermische Wasserentgasung ur.d Demineralisierungsprozesse ersetzt und Entkeimungsmaßnahmen abgelöst.According to the invention, thermal water degassing and replacement processes are replaced and disinfection measures are replaced.
Der Wasserstoff für die Dampferzeugung kann aus Wasserstoff¬ hydrolyse gewonnen werden oder aus einem Feststoff, dem durch thermische Einwirkung in den Feststoff der Wasserstoff aus¬ getrieben wird. Der Sauerstoff für die Wasserherstellung kann aus einer Lufttrennungsanlage kommen, zum Beispiel aus einem Molekularsieb oder Trennmembranen-Sauerstoffanreicherungsver¬ fahren. Luft als Aufoxidationsmittel ist geeignet, wenn die Wasser- qualitätsansprüche das zulassen.The hydrogen for the generation of steam can be obtained from hydrogen hydrolysis or from a solid which is expelled from the hydrogen by thermal action in the solid. The oxygen for water production can come from an air separation plant, for example from a molecular sieve or separation membrane oxygen enrichment process. Air is suitable as an oxidizing agent if the water quality requirements permit this.
Vorzugsweise wird zur Aufoxidation des Wasserstoffes Luft- benutzt, die durch ein Sauerstoffanreicherungsverfahren mit einem selektiven Trennmembranen-Verfahren oder Molekularsieb Sauerstoff liefert. Die bei der Elektrolyse zur Wasserstoffer- zeugung entstehende Reaktionsabwärme kann auch zu Heiz- oder Kühlzwecken gebraucht werden. Ferner kann Wasserstoff erfindungsgemäß auch zu Feuerzwecken benutzt werden und zur Oxydation kann auch LuSft und/oder nur Reinsauerstoff benutzt werden.For the oxidation of the hydrogen, air is preferably used, which delivers oxygen by means of an oxygen enrichment process with a selective separation membrane process or molecular sieve. The reaction waste heat generated in the electrolysis for hydrogen production can also be used for heating or cooling purposes. Furthermore, according to the invention, hydrogen can also be used for fire purposes and air and / or only pure oxygen can also be used for the oxidation.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Gasbrenner ge¬ eignet, bei dem sich von innen kommender Wasserstoff mit von außen eindiffundierender Luft in der makroskopischen Porosität oder in einer Wabenstruktur vermischt und dort gegebenenfalls katalytisch kalt bzw. bei Temperaturen unter 900"C ohne Flamme verbrennt, was unabhängig von den Verun¬ reinigungen die gefürchtete Stickoxidbildung vermindert.A gas burner is suitable for the process according to the invention, in which hydrogen coming from the inside mixes with air diffusing in from the outside in the macroscopic porosity or in a honeycomb structure and burns there catalytically cold or at temperatures below 900 ° C. without a flame, which the feared formation of nitrogen oxide is reduced regardless of the impurities.
Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:The invention is explained in more detail below using two exemplary embodiments:
Das erste Beispiel beschreibt anhand einer Raumklimatisie¬ rungsanlage nach der beigefügten Zeichnung die vielfältigen Steuerungsmöglichkeiten der thermodynamischen Parameter beim erfindungsgemäßen Verfahren: Von links wird einer Sauerstoff-Luft-Hauptleitung 1 zu konditionierende bzw. zu klimatisierende Luft zugeführt, die über ein Molekularsieb 2 bzw. einen Elektrol seur 3 noch mit Sauerstoff angereichert werden kann. Der Hauptzweck des Elektrolyseurs 3, der zweckmäßigerweise Wabenkörperelektroden mit spezifischen Oberflächen von einigen Quadratmetern pro Liter aufweist, ist jedoch die Speisung einer Wasserstoff- Hauptleitung 4, wobei die oben geschilderte günstige Gesamt¬ energiebilanz eine zeitliche Versetzung von Wasserstoffer¬ zeugung im Elektrolyseur '3 während geringer Auslastung der Grundlastversorgung und Wasserstoffverbrauch aller übrigen Verbraucher an der Wasserstoff-Hauptleitung 4 zu anderen Zeiten voraussetzt, wozu ein Metallhydrid-WasserstoffSpeicher 5 dient. Einzelheiten solcher Speicher sind beschrieben im Aufsatz von Bogdanovic, Ritter, Spliethoff "Aktive MgH2~Mg- Systeme als reversible chemische Energiespeicher", in "An¬ gewandte Chemie", 102 (1990) 3, S. 239-250.The first example uses a room air conditioning system according to the attached drawing to describe the various control options for the thermodynamic parameters in the method according to the invention: From the left, an oxygen-air main line 1 to be conditioned or air-conditioned is supplied, which can be enriched with oxygen via a molecular sieve 2 or an electrol 3. However, the main purpose of the electrolyser 3, which expediently has honeycomb electrodes with specific surfaces of a few square meters per liter, is the supply of a hydrogen main line 4, the favorable overall energy balance described above being a temporal offset of hydrogen production in the electrolyser ' 3 during less Utilization of the base load supply and hydrogen consumption of all other consumers on the hydrogen main line 4 presupposes at other times, for which purpose a metal hydride hydrogen store 5 is used. Details of such stores are described in the article by Bogdanovic, Ritter, Spliethoff "Active MgH2 ~ Mg systems as reversible chemical energy stores", in "An¬ applied chemistry", 102 (1990) 3, pp. 239-250.
Eine Dampfturbine 6 dient nicht zwingend der Klimatisierung, sondern eher der Vergrößerung der zeitlich vorschiebbaren Arbeit (Integral der Leistungsspitze über der Zeit) . Daher nutzt man hier vor allem die hohe Reinheit des Kondensats, das man zweckmäßigerweise im Kreislauf 7 führt und aus der Wasserstoffoxydation, die ja die Energie liefert, nachspeist.A steam turbine 6 is not necessarily used for air conditioning, but rather for increasing the work that can be advanced in time (integral of the peak power over time). Therefore, the high purity of the condensate is used here, which is expediently conducted in the circuit 7 and made up from the hydrogen oxidation, which indeed supplies the energy.
Zwangsläufig der Klimatisierung dienen aber wiederum ein wasserstoffbeheizter Lufterwärmer 8 und ein von einem Dampf¬ strahlinjektor 9 gespeister Luftkühler 10. Sehr wichtig ist ein Luftbefeuchter 11, wo durch die Wasserstoffoxydation erzeugte hochreine Luftfeuchte gleich durch die kinetische Energie der Oxydation ohne bewegte mechanische Ventilatoren in den zu klimatisierenden Raum bewegt wird.A hydrogen-heated air heater 8 and an air cooler 10 fed by a steam jet injector 9 are inevitably used for the air conditioning. An air humidifier 11 is very important, where through the hydrogen oxidation generated high-purity air humidity is moved into the room to be air-conditioned by the kinetic energy of the oxidation without moving mechanical fans.
Alle Querverzweigungen der beiden Hauptleitungen 1 und 4 sind mit nicht dargestellten Absperr- bzw. Regelventilen vesehen, die zweckmäßigerweise programmgesteuert und zwar auch mit unterschiedlichen Sequenzen (Testverhältnissen) verknüpft sein können. Das schnelle Zünden der Wasserstoffoxydation erfolgt zweckmäßigerweise durch Zündkerzen, wie man sie von Otto-Motoren kennt; das Löschen, wie beim Autogen-Schweißen durch Abstellen des Wasserstoffs, bevor die Luft bzw. Sauer¬ stoff abgestellt wird. Desweiteren muß man sich die beheizte Luft + 7 aus dem Lufterwärmer 8, die gekühlte Luft - i aus dem Luftkühler 10 und die feuchte Luft aus demAll cross branches of the two main lines 1 and 4 are provided with shut-off or control valves (not shown), which can expediently be program-controlled and can also be linked to different sequences (test conditions). The rapid ignition of the hydrogen oxidation is expediently carried out using spark plugs as are known from Otto engines; extinguishing, as in oxyacetylene welding, by switching off the hydrogen before the air or oxygen is switched off. Furthermore you have to get the heated air + 7 from the air heater 8, the cooled air - i from the air cooler 10 and the moist air from the
Luftbefeuchter 11 vorzugsweise gemischt in den gleichen zu klimatisierenden Raum eintretend vorstellen, um die große Flexibilität und die verfahrensbedingte hohe Reinigungs¬ wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erkennen.Introduce humidifiers 11, preferably mixed, entering the same room to be air-conditioned, in order to recognize the great flexibility and the process-related high cleaning effect of the process according to the invention.
Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft die Dekontamination von Kältemitteln aus fluorierten Chlorkohlenwasserstoffen, die noch mit Schmiermitteln (Kohlenwasserstoffen) verun¬ reinigt sein können. Sie werden der Wasserstoffoxydation zugeführt. Erfindungsgemäß ist die Reaktionszeit für die Kältemittel-Dekontamination so kurz bemessen und vorzugsweise durch Wasser, auch direkte Einspritzungen, so temperatur¬ geregelt, daß mit der erfindungsgemäßen Wassereinspritzung nach dem Brennraum die Gasbestandteile schnell gekühlt, um eine Dioxinbildung zu vermeiden, und mit dem Wasser konden- siert und vorzugsweise in einer nachfolgenden adiabatischen Suspensionswäsche als Reaktionsprodukt mit Basen in mehliger oder granulierter Form ausgeschieden werden.The second exemplary embodiment relates to the decontamination of refrigerants from fluorinated chlorinated hydrocarbons, which can still be contaminated with lubricants (hydrocarbons). They are fed to hydrogen oxidation. According to the invention, the reaction time for the refrigerant decontamination is so short and preferably temperature-controlled by water, including direct injections, that with the water injection according to the invention the gas components are cooled quickly after the combustion chamber in order to avoid the formation of dioxins and with the water - siert and preferably excreted in a subsequent adiabatic suspension wash as a reaction product with bases in a floury or granular form.
Als Reaktionsprodukt aus der Wasserstoffaufoxydation wird vorzugsweise erfindungsgemäß ein Trockenreaktionsprodukt als Magnesium-, Kalzium-, Kalium-, Natrium- oder Ammoniumfluorid, -Chlorid, sulfit, nach dem Sprühtrocknen ausgeschieden.According to the invention, a dry reaction product as magnesium, calcium, potassium, potassium, sodium or ammonium fluoride, chloride, sulfite is preferably excreted as the reaction product from the hydrogen oxidation after the spray drying.
Bei quecksilberhaltigen Abfällen aus der Zahnarztpraxis, d.h. meist Silberamalgan, ist es zweckmäßig, deren Metallwert¬ stoffe zwischen Wasserstoffoxydation und Sprühtrocknung in fester Form abzuscheiden und der erneuten Verwertung zuzu¬ führen. Dazu wird der Strom der WasserstoffOxydationsprodukte mit ihren Beimengungen auf etwa 900°C abgekühlt, wobei das Silber metallisch in fester Form ausfällt. Dann wird Sauer¬ stoff eingeleitet, der das noch gasförmige Quecksilber als festes und stabiles Oxid ausfallen läßt.For waste from the dental practice containing mercury, i.e. mostly silver amalgam, it is expedient to separate their metal materials in solid form between hydrogen oxidation and spray drying and to recycle them. For this purpose, the stream of the hydrogen oxidation products with their admixtures is cooled to about 900 ° C., whereby the silver precipitates in a solid metallic form. Then oxygen is introduced, which causes the gaseous mercury to precipitate out as a solid and stable oxide.
Die erfindungsgemäßen, beim oben beschriebenen Verfahren anwendbaren Gasbrenner ermöglichen eine intensive Aufoxy¬ dation (Verbrennung) bei mäßiger Energiedichte bis maximal 900°C (dunkle Rotglut), was bei der Dekontaminierung eben¬ falls der Stickoxidbildung vorbeugt. Wegen der hohen spezifi¬ schen Oberfläche der Keramik, die in der Wasserstoffoxy- dationsphase selbst mit katalytisch wirksamen Metallen be¬ schichtet werden kann, indem sie mit deren Verbindungen beschichtet und im aufgeheizten Zustand mit Wasserstoff durchströmt oder die Wasserstoffoxydation durch mindestens 30% stöchiometrischen Wasserstoffüberschuß für die beige¬ fügten leicht vergasbaren Metallverbindungen (z.B. Nickel- karbonyl) stark reduzierend geführt wird, ermöglichen sie erforderlichenfalls bei einem Brenner aus Magnesiumoxid oder Cordierit sogar eine katalytische Verbrennung bei niederer Temperatur. Die eingesetzten Metallverbindungen sind Oxide, Chloride, Tetramine und Carbonyle der katalytisch aktiven Metalle, Nickel, Kobalt, Platin, Rhodium oder Rhenium; im Falle von Brennern aus Cordierit auch der seltenen Erden.The gas burners according to the invention, which can be used in the method described above, enable intensive oxidation (combustion) with a moderate energy density up to a maximum of 900 ° C. (dark red heat), which also prevents nitrogen oxide formation during decontamination. Because of the high specific surface area of the ceramic, which can even be coated with catalytically active metals in the hydrogen oxidation phase, by coating them with their compounds and flowing through them in the heated state with hydrogen, or hydrogen oxidation by at least 30% stoichiometric excess of hydrogen for the easily gasified metal compounds (e.g. nickel carbonyl) is strongly reducing, they allow, if necessary, even a catalytic combustion at low temperature in a burner made of magnesium oxide or cordierite. The metal compounds used are oxides, chlorides, tetramines and carbonyls of the catalytically active metals, nickel, cobalt, platinum, rhodium or rhenium; in the case of cordierite burners also rare earths.
Die erfindungsgemäßen Brenner kann man aus Granulaten sowohl von Metallen als auch aus Keramik sintern. Keramik hat den Vorzug einer höheren spezifischen Oberfläche für die Funktion als Katalysatorträger. Vorteilhaft ist auch ihr Ver¬ schmutzungsverhalten. Abgelagerte anorganische Verbrennungs¬ produkte sind stets der Keramik physikalisch und chemisch ähnlicher als einem Brenner aus Metall. The burners according to the invention can be sintered from granules of both metals and ceramics. Ceramic has the advantage of a higher specific surface area for the function as a catalyst carrier. Their contamination behavior is also advantageous. Deposited inorganic combustion products are always physically and chemically similar to ceramics than a burner made of metal.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Reinigen, Entgasen, Keimfreimachen und/oder Dekontaminieren bei der Verwendung von Wasser oder eines wasserdampfhaltigen Gases, gekennzeichnet durch die Anwendung von Reaktionsprodukten einer Wasserstoffoxy¬ dation in einem Zerlegungs-Synthese-Kreislauf des Wassers, wobei zugleich die Energie ier Wasserstoff- oxydation genutzt wird.1. A method for cleaning, degassing, sanitizing and / or decontaminating when using water or a gas containing water vapor, characterized by the use of reaction products of a hydrogen oxydation in a decomposition-synthesis cycle of the water, the energy and hydrogen being simultaneously oxidation is used.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synthese zur Zeit hoher Belastung und die Zerlegung zur Zeit niederer Belastung der Grundlastversorgung aus dieser erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the synthesis at the time of high load and the disassembly at the time of low load of the base load supply takes place from this.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Oxydationsmittel zugeführt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that air is supplied as an oxidizing agent.
4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Reaktionsprodukte und ihre thermodynamisehen Parameter durch das Luft- und/oder Sauerstoffverhältnis der Wasserstoffoxydation gesteuert werden.4. The method according to claim 1-3, characterized in that the flow rate of the reaction products and their thermodynamic parameters are controlled by the air and / or oxygen ratio of the hydrogen oxidation.
5. Verfahren zum Dekontaminieren von quecksilberhaltigen, FCKW- oder medizinischen Abfällen nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, daß diese zusätzlich der Wasser¬ stoffoxydation zugeführt, durch Wasserzusatz die Reaktion abgekühlt und nicht wässrige Verbindungen ausgewaschen, diese an Basen gebunden sowie durch Sprühtrocknen ver¬ festigt werden.5. A process for decontaminating mercury-containing, CFC or medical waste according to claim 1, characterized in that it is additionally fed to the hydrogen oxidation, cooled by the addition of water, the reaction is cooled and non-aqueous compounds are washed out, bound to bases and spray dried ¬ are consolidated.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Metallwertstoffe zwischen Wasserstoffoxydation und Sprüh¬ trocknung durch Abkühlung auf ihre Metallisierungstemperatur in fester und chemisch beständiger Form abgeschieden werden.6. The method according to claim 5, characterized in that valuable metals are separated between hydrogen oxidation and spray drying by cooling to their metallization temperature in solid and chemically stable form.
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7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Metallwertstoffe zwischen Wasserstoffoxydation und Sprühtrocknung durch Abkühlung auf ihre Oxidbildungstemperatur und Sauerstoffzugäbe in fester und chemisch beständiger Form abgeschieden werden. 7. The method according to claim 5, characterized in that valuable metals are separated between hydrogen oxidation and spray drying by cooling to their oxide formation temperature and oxygen additions in solid and chemically stable form.
8. Für ein Verfahren zum Reinigen, Entgasen, Keimfreimachen und/oder Dekontaminieren geeigneter Gasbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasleitung an einen Hohlkörper mit stirnseitig und/oder an der Mantelfläche in der Nähe der Stirnseite makroskopischer Porosität angeschlossen ist.8. For a process for cleaning, degassing, sanitizing and / or decontaminating suitable gas burners, characterized in that a gas line is connected to a hollow body with a face and / or on the outer surface near the end face of macroscopic porosity.
9. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus granulatgesinterter Keramik besteht.9. Gas burner according to claim 8, characterized in that the hollow body consists of granulate-sintered ceramic.
10. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Wabenkeramik mit achsparallelen Kanälen besteht.10. Gas burner according to claim 8, characterized in that the hollow body consists of honeycomb ceramic with axially parallel channels.
11. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Wabenkeramik mit zur Achse radialen Kanälen besteht.11. Gas burner according to claim 8, characterized in that the hollow body consists of honeycomb ceramic with radial channels to the axis.
12. Gasbrenner nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik mit katalytisch wirksamen Metallen, wie Nickel, Kobalt, Platin, Rhodium oder Rhenium beschichtet ist.12. Gas burner according to claim 9-11, characterized in that the ceramic is coated with catalytically active metals such as nickel, cobalt, platinum, rhodium or rhenium.
13. Verfahren zur Herstellung eines Gasbrenners nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Keramikkörper Wasser¬ stoff im stöchiometrischen Übergewicht gegenüber dem Oxydationsmittel zusammen mit Verbindungen der kata¬ lytisch wirksamen Metallen verbrannt wird. 13. A method for producing a gas burner according to claim 12, characterized in that hydrogen is burned in the ceramic body with a stoichiometric excess compared to the oxidizing agent together with compounds of the catalytically active metals.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Altöl mit Nickeladditiven als Verbindung katalytisch wirksamer Metalle mit verbrannt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that waste oil with nickel additives as a compound of catalytically active metals is burned with.
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