Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Reinigung (Nu Emission) von Rauch- und Industrieabgasen, Verbrennungsgasen aus Verbr nungsmotoren, Naturbränden, radioaktiven Emissionen aus Kernreaktorka strophen oder dergl. gasförmigen Medien von ihren staubförmigen und g förmigen Verunreinigungen.

Die Reinigung von Rauch-, Auspuff-, Industrie- und Synthesegasen o dergl. gasförmigen Medien von ihren staubförmigen und wasserlöslichen V unreinigungen ist ein nach wie vor nur unzureichend gelöstes Problem. erfolgt heute noch im allgemeinen in der Weise, daß das Gas nacheinan einer jeweils auf eine Art der Verunreinigung abgestimmten Behandlu unterworfen wird. In diesem Sinne erfolgt heute zunächst die Befreiung d Gase von ihren staubförmigen Verunreinigungen in Trocken-, Naß- od Elektrofiltern, worauf die Beseitigung der gasförmigen Verunreinigung insbesondere den Schwefeloxiden und Stickoxiden in jeweils auf d Verunreinigung abgestimmten Absorptionsverfahren oder-„ durch katalytis Zersetzungsverfahren erfolgt. Hierbei erfolgt die Reinigung von d Schwefeldioxidverunreinigungen vorwiegend durch Oxidierung Schwefeltrioxid und Bindung an Kalk unter Bildung von Gips, der inzwisch in einer solchen Menge anfällt, daß eine ausreichende Verwertung nic möglich ist und das Reaktioπsprodukt bereits wiederum zur Belastung werden droht.

Es ist aus der DE-OS 33 12 890 ein Gasreinigungsverfahren bekannt, be dem das Verbrennungsgas durch ein Haufwerk von Metalloxide als aktiv Masse sowie im Falle der Anwesenheit von Stickoxiden Braunstein (Mn02 enthaltenden Pellets hoher Porosität geleitet und hierbei die Verun reinigungen an den Metalloxiden abgeschieden wird. Auf diese Weise werde die in den Gasen enthaltenen Verunreinigungen mit Hilfe einer Spezial reinigungsraasse (Moxide) in eine Form gebracht, in der eine Bindung a Metalloxide bezw. eine Entgiftung des Schadstoffes möglich ist, so da insgesamt in einem einzigen Verfahrensgang eine weitestgehende Befreiun der Verbrennungsgase von ihren schädlichen bezw. giftigen gasförmigen Ver unreinigungen erzielt wird. Das bekannte Verfahren hat sich im wesentli chen bewährt, es fallen jedoch nichtverwertbare und schwer regenerierba Reaktionsprodukte an. Dieses Verfahren eignet sich grundsätzlich nicht zu simultanen Reinigung der Rauch- und Abgase von NOx und S02-Schadstoffe Auch kann es nicht für die großen Durchsatzleistungen an den zu reini genden Abgasen eingesetzt werden, was mit umsdtändlichen Kreisläufen a Reinigungsmaterial verbunden sein muß. Es erfordert auch eine vorgängig Befreiung des zu reinigenden Abgases von seinen physikalischen Verunreini gungen.

Es ist weiterhin aus der DE-OS 24 53 488 ein Verfahren bekannt gewor den, bei dem Rauchgas- und Kühlwasserschwaden im Querstrom in die in eine Naturstrom-Kühltürm aufsteigende Kühlluft eingegeben wird. Durch dies Verfahrensweise findet allerdings zwar eine Verdünnung, nicht jedoch ein beachtenswerte Verringerung der Stickoxid- oder Schwefeldioxid-Verunreini gungen statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines V fahrens zugrunde, mit dessen Hilfe jede Art von Rauch- und Prozeßgase einem Arbeitsgang simultan von allen wesentlichen physikalischen u chemischen Verunreinigungen befreit werden können. Die Erfindung beste darin, daß in dem Gas nach Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 20° u 60° C durch Einsprühen von Wasser einer Teilchengröße von unter 25 künstlicher Aktivnebel erzeugt und das Gas während einer zur Oxidierun Lösung und Umreagierung der (S02- und NOx)-Schadstoffe in den Nebeltröp chen ausreichenden Zeit in nebelgetrübtem Zustand gehalten wird, wora die schadstoffbeladenen Nebeltröpfchen mit Hilfe eines in den Gasstrom feiner Verteilung eingesprühten Nebelauflösungsmittels niedergeschlag werden.. ^•

Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen, mit dessen Hil Rauch- und Prozeßgase in einem Arbeitsgang simultan von allen wesentlich physikalischen und chemischen Verunreinigungen bis an die Null-Emission grenze befreit werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht a der überraschenden Erkenntnis, daß sich insbesondere die giftigen gasfö raigen Schadstoffe Stickoxide und Schwefeldioxid in einer Nebelatmosphä nahezu quantitativ in der flüssigen Phase konzentrieren, so daß sie m dieser ohne Schwierigkeit niedergeschlagen werden können. Hierbei wirk die in dem Gas enthaltenen Stickoxide als Katalysatoren zur Umwandlung d Schwefeldioxids innerhalb kurzer Zeit in Schwefeltrioxid, das unmittelb in den Nebeltröpfchen als Schwefelsäure gebunden wird, während die Umwan lung des Stickstoffmonoxids in Stickstoffdioxid - mit anschließender L sung in den Nebeltröpfchen als Salpetersäure - in Sauerstoffumgebung oh

katalytische Unterstützung erfolgt. Grundlage für die schnelle u praktisch quantitative Lösung der Schadstoffe ist hierbei die durch d Bildung der Nebeltröpfchen hervorgerufene große Flüssigkeits- hez Reaktionsfläche sowie deren gleichmäßige Verteilung im Raum, die ein Lösungskontakt der Moleküle praktisch gleichzeitig mit der Oxidierun gewährleisten. Weitere wesentliche Vorteile des Verfahrens der Erfindu sind auch darin zu sehen, daß einerseits auf diesem Wege in einem Arbeit gang ebenfalls die staubförmigen Verunreinigunen aufgrund der Benetzu niedergeschlagen werden und daß für die Durchführung des Verfahrens kei aufwendige Einrichtung erforderlich ist. Es können vielmehr - nach gerin fügigen Veränderungen - Reaktionstürme naςh Art der bekannten Kaminzu Kühltürme eingesetzt werden, so daß mit Hilfe des Verfahrens der Erfindu schnell und unmittelbar eine entscheidende Entlastung der Atmosphäre v den wesentlichen Schadstoffen möglich wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann zur Bildu von (Aktiv)-Nebei eine wässrige Lösung eines mit den gelösten oxidiert Schadstoffbestandteilen chemisch unter Bildung eines wasserlöslichen Rea tionsproduktes reagierenden Reagenz, vorzugsweise eines Metallhydroxi oder Ammoniak oder Araraoniakwasser in das Gas eingesprüht werden. Es wi durch den Einsatz eines solchen Reagenzen eine sofortige chemische Bindu des Schadstoffes als Salz unmittelbar nach seiner Lösung im Nebeltröpfch erreicht, wodurch einerseits die Lösung der gasförmigen Schadstof beschleunigt und darüberhinaus die Niederschlagung erleichtert bezw. b schleunigt wird. Es wird darüberhinaus der Wasseranteil wiederum unmi telbar für die Lösung von Schadstoffen verfügbar und sogar durch die eh

mische Reaktion der für die Lösung von Schadstoffen verfügbare Wass gehalt vergrößert. Als mit den gelösten oxidierten Schadstoffbestandtei chemisch reagierendes Reagenz kann Natrium-, Kalium- oder Magnesiumhyd xid als 10 - 50%-ige, vorzugsweise 30 - 45%-ige Lösung oder Suspension bezogen auf die in dem Gas enthaltene Schadstoffmenge - überstöchio trischer Menge Verwendung finden. Es kann jedoch auch mit gleich gut Ergebnis Ammoniak oder Ammoniakwasser in - bezogen auf die in dem Gas en haltene Schadstoffmenge - unterstöchiometrischer Menge von 80 - 98%, vo zugsweise 85 - 95%, eingesetzt werden. Durch die Begrenzung des flüchtig

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Aktivmittel auf stöchiometrisch maximal 98% beugt man einer eventue möglichen Rückschmutzung des gereinigten Rauchgases durch unreagiert Ammoniak vor, wobei der Rest der zur vollständigen Umreagierung u Bindung der oxidierten Schadstoffe benötigten Aktivmittel nach d Stöchiometrie von anderen nichtflüchtigen Aktivmitteln gedeckt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eriol die Zugabe der wässrigen Lösung zweistufig derart, daß in einer erst Stufe eine etwa 50%-ige Hydroxid-Lösung zum Zwecke der Lösung u Umreagierung der oxidierten Schwefeldioxidverunreinigungen und nach ein

20 Reaktionszeit von zwischen etwa 3 und 5 Minuten in einer zweiten Stu eine etwa 30%-ige Hydroxidlösung zugesetzt wird zum Zwecke der Lösung u Umreagierung der oxidierten Stickoxidverunreinigungen während ein Reaktionszeit von zwischen etwa 15 und 25 Minuten. Es wird auf diese Wei eine selektive Lösung und Niederschlagung der Schwefeldioxid- und d Stickoxidverunreinigungen erzielt derart, daß in der ersten Stufe zunäch das Schwefeldioxid unter katalytischer Unterstützung durch die in dem G

enthaltenen Stickoxide oxidiert und anschließend absorbiert, umreagie und niedergeschlagen werden, während in der zweiten Stufe während ein Reaktionszeit von ca. zwanzig Minuten die Oxidation, Absorption, Umreagi rung und Niederschlagung der Stickoxidverunreinigungen erfolgt.

Durch den Einsatz von Natriumhydroxid in der ersten Stufe wird a Reaktionsprodukt hydratisiertes Natriumsulfat (Glaubersalz) gebilde wobei in diesem Falle die Reaktion zweckmäßig bei einer Temperatur v über 32,4° C, vorzugsweise bei 45° bis 50° C durchgeführt wird, wob darüberhinaus zu.r Niederschlagung des Natriumsulfats 5 - 15%, vorteilha 8 - 12 % wasserfreies Natriumsulfat versprüht und das niedergeschlage Sulfat mit warmem Wasser aus einer Fremdquelle bis zu Natriumsulfat-D kahydrat hydratisiert wird. Es wird auf diese Weise nicht nur eine gu Weiterverarbeitbarkeit des gebildeten Kopplungsproduktes sondern darübe hinaus ein weiterer erheblicher Verfahrensvorteil erzielt insofern, a Glaubersalz einen sehr niedrigen Schmelzpunkt von 32,4° C bei einer oh Schmelzwärme aufweist, so daß das gebildete Material bei der Arbeit temperatur in praktisch wasserflüssiger Form anfällt und somit selbsttät im Reaktionsturm abtropft. Der sich darüberhinaus ergebende weite Vorteil besteht darin, daß aufgrund der niedrigen Viskosität des Materi ohne weiteres die raitgeführten Festmaterialien, insbesondere Schwerm talle, auf einfachste Weise abgefiltert werden können. Es kann schließli - zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens - ein großer Te der im Rauchgas enthaltenen Niederenthalpie-Wärme in Form der im Koppe produkt enthaltenen Schmelzwärme zurückgewonnen und anderweitig nutzb gemacht werden.

Hierbei kann es erforderlich sein, in Abhängigkeit von der Konzent tion an Schwefeldioxid im Abgas die (erste) Reaktionsstufe mehrfach wiederholen derart, daß je ca 1.500 mg Schwefeldioxid pro m ³ Abgas di (erste) Absorptionsstufe einmal durchgeführt wird. Die in der ersten A sorptionsstufe gewonnenen Produkte werden aus Gründen der besser Verwertbarkeit der Reaktionsprodukte beider Stufen vorteilhaft getren von den in der zweiten Reaktionsstufe gewonnenen Produkten abgezogen we den, die zweckmäßigerweise außerhalb des Reaktionsturmes gesammelt u weiterverarbeitet werden.

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Im Falle der Reinigung von Rauchgasen aus Kohleverstromungsanlag kann wegen der vorstehend beschriebenen Vorteile entgegen der bisherig Übung der Einsatz stark schwefelhaltiger Brennstoffe von erheblichm Nutz sein, die einerseits einen niedrigeren Marktpreis als schwefelarme Bren . stoffe besitzen und durch die andererseits der Wirkungsgrad der Anla durch die Rückgewinnung sowohl der bei der Abkühlung des Gases von 120° auf etwa 50° C freiwerdendeπ als auch der im Glaubersalz gespeichert Schmelzwärme erheblich von bisher etwa 35 % um über 15 % auf über 50% d Energie des eingesetzten fossilen Energieträger verbessert werden kann.

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Das Einsprühen der Aktiv-Flüsssigkeit erfolgt zweckmäßig bis zu ein

Übersättigung des Gases von maximal 105 %, vorzugsweise zwischen 102,5 b 104,5 % relative Luftfeuchtigkeit. Hierbei ist vor oder an Stelle d Einsprühung von Wasser bezw. Reaktionsflüssigkeit mit Hilfe von luftu _ _c terstützten Düsen auch die Anreicherung in Spezialfälleπ des zu reinige den Gases mit Hilfe von Abdampf aus Kraftwerksanlagen - bis nahe an d

Sättigungsgrenze - möglich. Ebenso kann das Einsprühen des Wassers Stelle mit Druckluft mit Drucksauerstoff erfolgen, wodurch eine Anreich rung des Wassers mit gelöstem Sauerstoff erzielt wird, der in der Nebe phase teilweise in die Atmosphäre entweicht und eine Beschleunigung d Oxidation der Schadgase bewirkt unabhängig davon, ob diese noch in d Gasphase oder - etwa in Form salpetriger Säure bereits gelöster Form vo liegen. In diesem Falle erfolgt die Oxidation der salpetrigen Säure in d flüssigen Phase in Salpetersäure und deren Umreagierung zum Nitrat.

Die Beseitigung der Halogenwasserstoff-Verunreinigungen (HF, HC1) u gegebenenfalls Staubbestandteile erfolgt vorteilhaft während der Abkü lungsphase des Rauchgases, die in jedem Fall mit der Abscheidung v Kondensat verbunden ist. Hierbei wird in den sich abkühlenden Abgasstr Natrium-, Kalium- oder Magnesiumhydroxid als 10 - 50%-ige, vorzugsweise - 45%-ige Lösung in - bezogen auf die in dem Gas enthaltene Menge an Hal genkohlenwasserstoff - drei- bis vierfach überstöchiometrischer Men eingesprüht, wobei die Tropfchengröße zweckmäßig etwa 500 um beträgt. Ei intensive Tröpfchen-Abscheidung sorgt dann für die Niederschlagung d Kondensattröpfchen.

Die Niederschlagung der Schadstoff- bezw. salzbefrachteten Tröpfch kann in jeder beliebigen bekannten Weise erfolgen. Sie erfolgt jedo zweckmäßig mit einem Metallcarbid, beispielsweise Calcium-, Magnesium Aluminium- oder Mangancarbid, oder den entsprechenden Metalloxiden bez Metallhydroxiden, weiterhin hydratbildenden Substanzen oder Phosphate vorzugsweise Dinatriummonohydrogenphosphat, Natriumsulfat oder -carbon

einzeln oder in Mischung miteinander in einer Menge zwischen 1 und 5, wirksames Material pro Kubikmeter Nebelluft bezw. Nebelgas. Das Nied schlagungsmittel, das vorteilhaft mit einer Teilchengröße von weniger 100 um eingesetzt wird, wird zweckmäßig in einer Menge eingesetzt, die 15% niedriger ist als die zur vollständigen Bindung des Wasseranteils d Aktivnebeltröpfchen erforderliche Menge. Apparativ erfolgt - soweit sich um geringere Durchsatzmengen von bis zu etwa 50000 m ³ Rauch- od Abgas pro Stunde handelt - die Niederschlagung des befrachteten Nebe zweckmäßig mit Hilfe von Reaktionsapparaten, in denen das Gas mittels horizontalen Einzel- oder Doppelwicklungen angeordneter elastischer od metallischer Leitungen bezw. in vertikalen Schleifen verlegter Rohre z Zwecke der Oxidation und chemischen Umreaktion, Nebelbildung und Niede schlagung geführt wird und in denen die für die Oxidation und Umreaktio Nebelbildung und Niederschlagung des Nebels erforderliche Reaktionsze von zwischen 20 und 30 Minuten sichergestellt werden kann. Soweit es si um die Reinigung größerer Gasmengen handelt, wird die Aktivnebelerzeugun Absorption und Umreagierung von Verunreinigungen und Niederschlagung v beladenem Aktivnebel demgegenüber zweckmäßig mit Hilfe von Naturzug-Rea tionstürmen durchgeführt, die mehrstufig eingebaute Aktivnebel-Erzeugun und -niederschlagungseinrichtungen aufweisen.

Die durch die Umreaktion und Niederschlagung anfallenden Materiali sind unmitellbar der Weiterverarbeitung zugänglich. So kann in dem Niede schlag enthaltenes bezw. in der zweiten Stufe anfallendes Nitrat mit Amm niumchlorid oder Ammoniumhydrocarbonat zu Ammoniumnitrat umreagiert we den, während in der ersten Reaktionsstufe anfallendes Magnesiumsulf

durch thermische Zersetzung und Wäsche mit Natriumsulfit sowie thermisch Zersetzung des hierbei gebildeten Natriumhydrosulfits zu Schwefeld oxid-Reichgas aufgearbeitet werden. Ebenso kann der Nitratanfall aus d zweiten Aktivnebelauflösungsstufe thermisch zu N02-Reichgas aufgearbeit werden.

Die Erfindung ist vorstehend anhand ihres wesentlichen Einsatzbere ches - nämlich der Reinigung der in der Industrie anfallenden Gase vo ihren Schadstoffen - beschrieben, sie ist jedoch darüberhinaus in ander Bereichen einsetzbar, insbesondere bei der Bekämpfung von Naturbränden u der Reinigung der Atmosphäre über dem Kernreaktor nach einem mit Ausfl von Radioaktivität verbundenen Unfall, bei dem gerechnet für einen Bru reaktor (Spaltproduktmenge in 1 T Brennsoff - 80% Uranoxid,~ 20% Plutoπiu oxid; Abbrand: 100000 MW; Spaltproduktgehalt 10%; 100 d Abkühlzeit) d folgenden Spaltproduktmengen frei werden:

Element Spaltproduktmenge Element Spaltproduktmenge

Kr 0,32 Pd 7,30

Xe 10,1 Te 2,47

J 1,29 Cs 10,1

Rb 0,38 Ba 3,29

Sr 1,36 La 3,08

Y 0,72 Ca 6,73

Zr 7,59 Pr 2,72

Nb 0,18 Nd 10,1

Mo 8,65 Pm 1,29

Tc 2,45 Sm 3,05

Ru 9,96 Eu 0,39

Rh 2,70

Alle in der Tabelle aufgeführten Nuklide befinden sich in ei gefährlichen Wolke, die bei einem Kernreaktorunglück aus dem Reaktor die Atmosphäre fließen kann, wo sie von der Luftströmung erfaßt und we weit verbreitet wird. In den besonderen Fällen eines Reaktorbrandes tri zudem der Radioaktivitätsausstoß zusammen mit der Brandentwicklung auf.

Es ist allgemein bekannt, daß keine Möglichkeit zu einem kurzfristig Ausstieg aus der Kernenergienutzung besteht, so daß auf absehbare Ze lediglich die Möglichkeit der Erhöhung der Reaktorsicherheit besteh Durch die vorliegende Erfindung ist eine Möglichkeit geschaffen, mit Hil der Erzeugung von Aktivnebel sowohl im Normalbetrieb anfallende gerings Mengen als auch im Katastrophenfall auftretende große Mengen radioaktiv Materialien im engen Umkreis von 600 bis 1 000 m des Reaktors zu erfass und niederzuschlagen. Hierbei kann das Verfahren sogar als Hilfsmittel z Löschung eines Reaktorbrandes eingesetzt werden im Hinblick daruf, daß derselben Weise wie im Falle der beschriebenen Rauchgasreinigung xer gesteuert Wasser bezw. Reaktionslösung als Nebel über und um den Reakt versprüht und nach Absorption der radioaktiven Trägermaterial in der b schriebenen Weise der beladene Nebel mit Nebelauflösungsmittel niederg schlagen wird.

Die Niederschlagung erfolgt zweckmäßig im Bereich geringer Luftg schwindigkeit, d.h. dicht über und um den (Katastrophen-)-Reaktor, so d sich auch die unvermeidliche Bodenverseuchung auf einen engen Umkreis den Reaktor beschränkt. Da die eingesetzten Materialien eine hohe Temp raturbeständigkeit aufweisen - Kalziumhydroxid beispielsweise zerset

sich erst bei etwa 580° C, d.h. erst in einer eventuellen Feuerflamme bildet sich mit der Zeit eine die Flammen emperatur erniedrigende Schic über dem Brandherd. Nachdem darüberhinaus die Hydroxide eine hohes Wasser absorptionsvermögen besitzen, werden große Mengen des als Verbrennungspro dukt auftretenden Wassers als Löschwasser in den Brandherd zurückgebracht

In entsprechender Weise ermöglicht die Erfindung den Einsatz in Wald brandgebieten. Es ist evident, daß die Atmosphäre über Waldbrandgebiete aufgrund der in der Biomasse enthaltenen Feuchtigkeit in Verbindung m dem durch die Verbrenung des Wasserstoffs der Biomassene entstehend Wasser eine derart hohe Wasserbeladung aufweist, daß bereits in einer Zo von etwa 30 bis 50 m über dem Flammkegel aufgrund der in dieser Höhe ei getretenen Abkühlung Nebelbildung erfolgt. Die ^' Niederschlagung d gebildeten Nebels im Sinne der vorliegenden Erfindung bringt große Wasse massen in den Brandherd zurück, die zur Löschung des Feuers einen wesen lichen Beitrag leisten können. In diesem Sinne kann die Absorption u Niederschlagung von Verunreinigungen mit Hilfe von ferngesteuerten bode und/oder luftbeweglichen Fahrzeugen über Katastrophengebieten, beispiel weise über Brand- oder Reaktorkatastrophenherden erfolgen, wobei der si durch Abkühlung bildende Nebel mit mit Wasser chemisch reagierenden u Wasser als Trägermaterial absorbierenden Nebelauflösungsmitteln niederde geschlagen wird. Als Nebelauflösungsmittel dient zweckmäßig gemahlen Karbid, Calcium- oder Magnesiumoxid einzeln oder in Mischungen in ein Menge, daß etwa zwischen 1/3 und 3/4 des Nebelwassergehaltes chemisch g bunden wird. Die Nebelniederschlagung erfolgt zwckmäßig in einer Höhe v zwischen 30 und 50 m über dem Flammenkegel.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefüg Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Reaktionsturmes für die Rauchgasreinigung in zweistufigem Betrieb

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeiten zwischen de Durchmesser des Reaktionsturmes und Gasdurchsatz

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Rohrwendelreinigungsan lage

Fig. 4 eine Sicht von oben auf Fig. 3

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Rohrbündelreinigungsan lage

Fig. 6 eine Sicht von oben auf Fig. 5

Fig. 7 die schematische Darstellung einer Einrichtung zur Nieder¬ schlagung von radioaktivem Fallout im Bereich eines defek¬ ten Kernreaktors

In einem Steinkohlekraftwerk mit einer Leistung von 700 MW werd stündlich etwa 250 t Steinkohle verbrannt, wobei ca 2 500 000 m ³ Rauchg mit einem Sauerstoffgehalt von ca 6 bis 10 % pro Stunde anfallen. Die Te peratur im letzten Bereich des Kessels (Wasservorwärmer-Economiser) b trägt hierbei zwischen 300° und 350° C und fällt im Luftvorwärmer auf et 120° bis 160° C. Die Staubbeladung beträgt etwa 300 g/Nm ³ . Die Konze tration an Schwefeloxiden, Chlor- und Fluorwasserstoffen ist abhängig v der Qualität des Brennstoffes, beim Einsatz von Steinkohle mit eine Schwefelgehalt von 1 Gew.-% ergibt sich ein S02-Gehalt im Rauchgas zwi

schen 1900 und 2000 mg S02/Nm ³ . Der nicht von dem Stickstoffgehalt de Einsatzmaterials abhängige Gehalt an Stickoxiden Im Rauchgas kann durc Primärmaßnahme auf Werte unter 800 mg N02/Nm ³ begrenzt werden.

Geht man von einer nach thermodyπamisch-kinetischen Berechnungen fest gelegten Gesamtreaktionszeit von 30 Min. (1800 s) bei einem Sauers offpar tialdruck von etwa 0,1 bar für die zweistufige Oxidation, Absorption Umreagierung sowie Niederschlagung der oxidierten Schwefeldioxid- un StickoxidVerunreinigungen bis hinauf zur an Null-Emission grenzende Schadstoff-Konzentration aus, so ergibt sich bei Zugrundelegung eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 m/s im Naturzugreaktionsturm ein notwendige Höhe von 180 m und unter Berücksichtigung des Gasanfalles vo 2 500000 m ³ pro Stunde (entsprechend 1 250000 m ³ /30 Min) die Grundfläch des Reaktionsturmes mit ca 7000 m ³ , entsprechend der Durchmesser de (runden) Reaktionsturmes mit ca 106 m.

Die zum Einsatz kommende, in der Zeichnung wiedergegebene Anlage fü zweistufigen Betrieb besteht aus dem Rauchgaskühler 1, der Nebelverdün stungskammer 2 und dem eigentlichen Reaktionsturm mit dem inneren Reak torkern 3 und dem äußeren Reaktormantel 4, wobei im Falle eines einstufi gen Betriebes, bei dem im Ergebnis ein Gemisch aus Nitrat- und Sulfat salzen anfällt, auch ein einteiliger Reaktionsturm (ohne gesonderten Reak tormantel) möglich ist. Der Reaktor enthält weiterhin ein Sammelbecken für flüssige Reaktionsprodukte (Glaubersalz), ein Sammelbecken 6 fü schlammartige Reaktionsprodukte, ein Verteiler-Sammelrohr 7, einen Ab scheider 8, eine Reingas-Ablaßschleuse 9, eine weitere Nebel-Verdünstungs

kammer 10 sowie schließlich eine Nebel-Auflösungszone 11. Hierbei hat Abscheider 8 innerhalb des Turmes eine solche Lage, daß sich für das bis zum Erreichen dieses Abscheiders eine Durchström- und Reaktionsz von etwa 5 Minuten ergibt, die für die Oxidation des Schwefeldioxids z Schwefeltrioxid und Lösung und Umreagierung in der Nebelphase erforderli ist.

Das zu reinigende Gas tritt zunächst in den Kühler 1 ein, in dem auf eine Temperatur von etwa 60° C herabgekühlt wird, wobei zur Niede schlagung von HC1- und HF-Verunreinigung Natronlauge in überstöchiometr scher Menge eingesprüht wird. Die sich bildenden Kondensattröpfchen werd niedergeschlagen und das Kondensat abgeführt. Das Gas tritt danach in d Nebelverdünstungskammer 2 ein, in der Wasser bezw. eine etwa 10- b 50%-ige Metall-Hydroxidlösung oder Ammoniak oder Ammoniakwasser in ein Menge eingesprüht wird, daß sich eine Wasser-Übersättigung des Gases zw schen 102,5 und 105% relative Luftfeuchtigkeit ergibt. Das so n«,be getrübte Gas tritt danach in die 1. Oxydationszone des Reaktorinnenb reichs 3 unterhalb des Abscheiders 8 ein, in der die Oxidation des in d Gas enthaltenen Schwefeldioxids zum Schwefeltrioxid sowie dessen Lösung den Nebeltröpfchen sowie gegebenenfalls Umreagierung mit dem in ihnen en haltenen Metallhydroxid oder Ammoniak eintritt. Der Vorgang ist nach Au steigen des Gases bis in den Bereich des Abscheiders 8 abgeschlossen, dem die Niederschlagung des Nebels zum Endprodukt erfolgt, die sich Sammelbecken 5 sammelt.

Nach Passieren des Abscheiders 8 gelangt das Gas in die 2. Oxidation zone ein, in der zunächst mittels der zweiten Nebelverdünstungseinrichtu 10 Wasser, Ammoniak, Amraoniakwasser bezw. eine etwa 10- bis 30%-ige M tallhydroxidlösung in das Gas ebenfalls bis zur Übersättigung von zwisch 102,5 bis 105 % relative Luftfeuchtigkeit eingesprüht wird. Die Reaktion zeit in dieser Zone beträgt etwa 20 Minuten, während welcher Zeit das dem Gas enthaltene Stickstoff-Monoxid zu Distickstofftrioxid und Stic stoffdioxid oxidiert und in den Nebeltröpfchen zu Salpetersäure gelöst u zu Nitrat umreagiert wird. Die Niederschlagung des Nebels erfolgt in en sprechender Weise mittels der NebelaufIpsungseinrichtung derart, daß d gebildete Niederschlag zusammen mit dem Rauchgas in den Reaktormantel gelangt. Das Rauchgas verläßt den Reaktor mit einem Reiniguπgsgrad v nahezu 99% über die Reingas-Ablaßschleuße 9, während der Niederschlag dem Reaktormantel 4 getrennt von dem Niederschlag der ersten Stufe absin und sich im Schlammsammelbehälter 6 sammelt.

Das in Fig. 2 wiedergegebeπe Diagramm zeigt die Abhängigkeit des Rea tordurchmessers von der durchgesetzten Gasmenge und vorgegebenen Str mungsgeschwindigkeit aufgrund der chemischen Gegebenheiten eine Durchflu zeit von 30 Min (1800 s) zugrundegelegt ist. Das Diagramm zeigt, daß b einer durchgesetzten Gasmenge von 2 x 10 ³ Nm ³ pro Stunde und einer Str mungsgeschwindigkeit von 0,001 m/s der Reaktionsturm bei einer Höhe v 1,8 m einen Durchmesser von 12 m aufweisen muß, während bei Zugrundelegu einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,01 m/s unter sonst gleichen Bedingu gen ein Reaktionsturm mit 18 m Höhe und einem Durchmesser von ca 8,60 vorgesehen werden muß.

Demgegenüber besteht der in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestell Rohrwendelreaktor für kleine Durchsatzmengen aus einer in einem Gehäu 12 angeordneten Rohrwendel 13, die einen äußeren Gaseinlaß 14 und ein inneren, in einem Vertikalschacht 15 mündenden Auslaß aufweist. Die Ei bringung des Aktivnebels in das Gas erfolgt in einer - nicht dargestellt - Sprühkammer vor Eintritt in die Rohrwendel, die eine zur Gewährleistu der Reaktionszeit ausreichende Länge aufweist. Nach Eintritt des Gases den Vertikalschacht wird der Nebel niedergeschlagen, wobei dich die Rea tionsprodukte in einem Sumpf unterhalb des Schachtes sammeln und dort z Weiterverarbeitung abgezogen werden können.

Entsprechend besteht der in den Fig. 5 und 6 schematisch dargestell Rohrbündelreaktor aus einer Anzahl in einem Gehäuse 16 angeordneten ve tikalen Schächten 17, die wechselweise an ihren oberen und unteren End miteinander verbunden sind, daß ein insgesamt durchgehender Durchstr mungskanal entsteht, der an seinem einen Ende einen Einlaß 18 und an se nem anderen Ende einen Auslaß 19 aufweist. Die Einbringung des Aktivn bels in das Gas erfolgt ebenfalls vor Eintrit in das Rohrbündel, das in gesamt eine zur Gewährleistung der Reaktionszeit ausreichende Länge au weist. Die Niederschlagung des Nebels erfolgt in dem letzten der (aufste genden) Rohrabschnitte, wobei sich die Reaktionsprodukte in dem Sumpf u terhalb dieses Rohrabschnittes sammeln und dort zur Weiterverarbeitu abgezogen werden können.

In Fig. 7 ist in einer schematischen Darstellung eine Anordung zu Niederschlagung des radioaktiven Fall-Outs aus einem defekten Kernreakto

21 mit Feuerentwicklung dargestellt. In einem solchen Fall können mitte eines ferngesteuerten Fahrzeuges 22 oder Hubschraubers Wasser bezw. Re genzlösung zur Erzeugung von Aktivnebel und mittels eines weiteren ferng steuerten Fahrzeuges 23 bezw. Hubschraubers Nebelniederschlaguπgsmittel den Katastrophenherd herangebracht werden. Mit Hilfe des Fahrzeuges kann hierbei dicht über dem Kernreaktor, d.h. in einer Höhe von etwa bis 15 über dem Feuerkegel eine übergreifende Aktivnebelwolke 24 erzeu werden, die wenigstens 50 bis 80 m hoch reicht und den Reaktor mindeste 25 m nach allen Seiten überragt. Ein derartiges Nebelfeld kann eine Au dehnung von etwa 100m x 100m x 80m, entsprechend ein Volumen von 800 000 betragen. Mittels innerhalb des Nebelfeldes angeordneter Fühler kann d Durchbruch der Radioaktivität nach außerhalb" des Nebelfeldes festgestel werden, in welchem Falle unmittelbar die Niederschlagung des Nebels e folgt in der Weise, daß von oben her Nebelauflösungsmittel in die Wol eingesprüht wird. Zur Verhinderung des Abflusses von Radioaktivität wi der Vorgang der Nebelbildung und Nebelauflösung zweckmäßig in Zeitabotä den wiederholt, die je nach Lage des Falles eine halbe oder eine Stun betragen können, wobei die erneute Nebelbildung bereits unmittelbar na der Nebelauflösung von oben her in Höhenzonen von jeweils 5 - 10 m e folgt. Als Nebelauflösungsmittel wird feingemahlener Kalk oder Magnesiu oxid oder Karbid mit oder ohne Bor eingesetzt, durch deren Niederschlagu sich nach und nach eine Isolierschicht über dem Herd bildet. Zur weiter Begrenzung der Verbreitung des strahlenden Materials kann der Katastr phenbereich mittels Folienwänden eingeschlossen werden, die mitte Fesselballon In entsprechende Höhe gebracht und dort gehalten werden.