Katalytische Nachverbrennung

Die katalytische Nachverbrennung (KNV) (englisch catalytic post-combustion) ist ein Verfahren zur thermischen Abgasreinigung. Das auch unter der Bezeichnung katalytische Oxidation[1] bekannte Verfahren wird bevorzugt zur Minderung von Kohlenwasserstoffemissionen eingesetzt. Der Vorteil gegenüber der thermischen Nachverbrennung liegt in der niedrigeren Reaktionstemperatur.

Grundlagen

Die katalytische Nachverbrennung arbeitet nach dem Prinzip der heterogenen Katalyse. Ein mit Schadstoffen beladenes Abgas durchströmt einen Reaktor, in dem sich der Katalysator befindet. Im Abgas enthaltene gasförmige Kohlenwasserstoffe werden im Idealfall zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert. Dies kann entweder direkt oder über die Bildung von Zwischenprodukten erfolgen.[2]

Je nach Abgaszusammensetzung ist noch eine Konditionierung notwendig, die aus einem oder mehreren Stufen besteht. So sind beispielsweise Partikel, die als Katalysatorgift wirken können, zu entfernen. Ebenso muss das zu reinigende Abgas eine Mindesttemperatur aufweisen, damit die Anspringtemperatur des Katalysators erreicht ist. Zur Erreichung dieser Mindesttemperatur wird mittels Wärmeübertrager ein Teil der Enthalpie des gereinigten Abgases auf das noch zu reinigende Abgas übertragen. Bei niedrigen Kohlenwasserstoff-Konzentrationen ist eine Stützfeuerung notwendig, höhere Konzentrationen erlauben einen autothermen Betrieb.[3]

Das Katalysatormaterial besteht in der Regel aus Mischoxiden auf oxidisch keramischen Trägern oder Edelmetallen wie Platin oder Palladium auf metallischen Trägern.[4] Die Betriebstemperaturen liegen im Allgemeinen zwischen 300 °C und 600 °C.[5] Bei keramischen Trägermaterialien ist die Gefahr größer, dass durch Temperatur-Überschreitung der Katalysator beschädigt wird.

Neben den Katalysatoreigenschaften und dem Druckverlust ist die Raumgeschwindigkeit eine wesentliche Kenngröße der katalytischen Nachverbrennung. Die Raumgeschwindigkeiten liegen bei diesem Abgasreinigungsverfahren im Allgemeinen bei 10000 h−1 bis 40000 h−1, können aber bei schwer abbaubaren Verbindungen Werte kleiner 5000 h−1 annehmen.[6]

Anwendung

Anlagen zur katalytischen Nachverbrennung werden in verschiedensten Branchen und Betrieben eingesetzt. Dies sind unter anderem:

Besonderheiten

Durch die vergleichsweise niedrigen Reaktionstemperaturen kann bei der katalytischen Nachverbrennung auf den Einsatz teurer hitzebeständiger Werkstoffe weitgehend verzichtet werden.[10]

Beim Recycling von außer Betrieb genommenen Edelmetallkatalysatoren erhält der Anlagenbetreiber vom Recycling-Unternehmen in der Regel eine Gutschrift, da das Edelmetall fast vollständig zurückgewonnen werden kann.[11]

Literatur

  • VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin. (Zusammenfassung und Inhaltsverzeichnis online)

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c Franz Joseph Dreyhaupt (Herausgeber): VDI-Lexikon Umwelttechnik. VDI-Verlag Düsseldorf 1994, ISBN 3-18-400891-6, S. 46–47.
  2. ↑ Walter Mucha, Jan Konieczynski: Einfluss der Prozessparameter bei der katalytischen Verbrennung von Dämpfen organischer Verbindungen am Beispiel von 1-Butanol und Butylacetat. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 63, Nr. 1/2, 2003, ISSN 0949-8036, S. 53–57.
  3. ↑ VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin. S. 34.
  4. ↑ Günter Baumbach: Luftreinhaltung. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2. Auflage 1992, ISBN 3-540-55078-X, S. 394.
  5. ↑ VDI 2442:2014-02 Abgasreinigung; Verfahren und Technik der thermischen Abgasreinigung. Beuth Verlag, Berlin. S. 7.
  6. ↑ VDI 3476 Blatt 2:2010-01 AbgasreinigungAbgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin. S. 41–42.
  7. ↑ VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin. S. 54.
  8. ↑ VDI 3892:2015-03 Emissionsminderung; Röstkaffee produzierende Industrie; Anlagen mit einer Tagesproduktion von mindestens 0,5 Tonnen Röstkaffee (Emission control; Roasted-coffee-producing industry; Plants with a minimum daily output of at least 0,5 tonnes). Beuth Verlag, Berlin. S. 30.
  9. ↑ VDI 3476 Blatt 2:2010-01 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Oxidative Verfahren (Waste gas cleaning; Catalytic waste gas cleaning methods; Oxidative processes). Beuth Verlag, Berlin. S. 47.
  10. ↑ Harald Menig: Luftreinhaltung durch Adsorption, Absorption und Oxidation. Deutscher Fachschriften-Verlag, Wiesbaden 1977, ISBN 3-8078-8056-9, S. 415.
  11. ↑ VDI 3476 Blatt 1:2015-06 Abgasreinigung; Verfahren der katalytischen Abgasreinigung; Grundlagen (Waste gas cleaning; Methods of catalytic waste gas cleaning; Fundamentals). Beuth Verlag, Berlin. S. 20.