Startseite » Aktuell »

Vorteile ausschöpfen

Katalytische Abluftreinigung für flüchtige Kohlenwasserstoffe
Vorteile ausschöpfen

Katalytische Abluftreinigungsanlage HP Catox mit Fokus auf den Dampfwärmetauscher
Anzeige
In den vergangen 15 bis 20 Jahren wurden katalytische Verfahren wegen der Anfälligkeit der Katalysatoren für Katalysatorgifte häufig durch thermische Verfahren ersetzt. Derzeit sind sie wieder im Kommen. Ihr Comeback verdanken die katalytischen Verfahren zur Oxidation von VOCs vor allem zwei Vorteilen: ihrem niedrigen Energiebedarf und deutlich geringeren NOx-Emissionen.

Der Abgasreinigungsspezialist Dürr Environmental and Energy Systems (EES), ein Geschäftsbereich des Maschinen- und Anlagenbaukonzerns Dürr, realisiert katalytische Verfahren bevorzugt in der chemischen Industrie. Klassische Anwendungsgebiete sind Abluftreinigungsanlagen für die Produktion von PTA, für Kalzinierungsprozesse (Katalysatorherstellung) sowie für die Herstellung von Maleinsäuredehydrid, Oelfine, Kautschuk und Acrylic. Aus Kostengründen geht auch in weiteren Industriezweigen der Trend verstärkt zu kleineren Abluftströmen und geringeren VOC-Beladungen. Denn Lösemittel sind ein Kostenfaktor und sollen daher nur in geringsten Konzentrationen mit dem Abluftvolumenstrom ausgetragen werden.

Das richtige Verfahren
Wichtige Punkte für die Verfahrensauswahl sind zum einen Verfahrensparameter wie Volumenstrom, Temperatur, das Vorhandensein von Partikeln in der Abluft und die Art der einzelnen VOCs. Für die Wahl des Katalysatortyps ist es von Bedeutung, ob aromatische, oxigenierte, halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Alkane abgereinigt werden müssen. Bei dem kurzkettigen Alkan Methan kann heutzutage noch kein Katalysator effektiv eingesetzt werden. Dies soll sich jedoch ändern.
Um für die jeweilige Abluftzusammensetzung ein passendes Anlagen-Herzstück – den Katalysator – anbieten zu können, arbeitet Dürr EES eng mit namhaften Herstellern, z. B. Haldor Topsoe, zusammen, um deren breites Produktportfolio optimal nutzen zu können.
Katalysatorgifte können den Katalysator innerhalb einer kurzen Betriebszeit deaktivieren und machen einen Austausch des Katalysatormaterials erforderlich, um die geforderten Reingaswerte einhalten zu können. Sowohl die aktiven Stoffe der Katalysatoren als auch die Katalysatorengifte haben sich nicht gravierend geändert. Die wichtigsten Gifte sind Silizium, Phosphor und Schwefel, Halogenverbindungen sowie Metalle, insbesondere Germanium, Arsen, Selen und Tellur. Niedrige Konzentrationen dieser Stoffe können zwar vorhanden sein, bestimmte Maximalwerte dürfen jedoch nicht überschritten werden.
Der letzte wichtige Punkt für die Verfahrensauswahl ist die VOC-Konzentration selbst. Katalytische Verfahren sind – anders als vergleichbare thermische Verfahren – bereits bei niedrigeren Konzentrationen autotherm. Das heißt, es muss keine zusätzliche Primärenergie zugeführt werden, um die entsprechende Vorwärmung der Abluft auf die notwendige Temperatur am Katalysator zu erreichen. Bei zu hohen VOC-Konzentrationen muss zum Schutz des Katalysators eine Verdünnung vor der Abluftreinigungsanlage durchgeführt werden – hier sind jedoch gewisse Grenzen gesetzt, da bei einer zu starken Verdünnung der zu reinigende Volumenstrom überproportional ansteigt, was sich in höheren Kosten für die einzelnen Aggregate und den Katalysator selbst niederschlägt.
Die Vorteile der katalytischen Verfahren liegen letztendlich in der Einsparung von Primärenergieträgern, da schon bei geringer Lösemittelkonzentration die Abreinigung ohne Zusatzenergie durchgeführt werden kann. Hierdurch verringern sich der Brennstoffverbrauch sowie die CO2-Produktion im Vergleich zu den thermischen Verfahren. Neben den CO2-Emissionen sinken bei einer Abreinigung mittels Katalysator auch die NOx-Konzentrationen im Reingas aufgrund des geringeren Temperaturniveaus.
Anlagentechnik
Bei der Herstellung von gereinigtem Terephtalsäure-Anhydrid – kurz PTA – und anderen Anwendungen, bei denen Abgase mit hohem Druck anfallen, setzt Dürr standardmäßig eine Anlage des Typs Ecopure HPX ein. Das unter hohem Druck stehende Abgas, das Methylacetat, Methylbromid und Kohlenmonoxid enthält, kann direkt und ohne vorherige Entspannung abgereinigt werden. Das aus dem Prozess kommende Abgas wird mittels eines Wärmetauschers, der mit Dampf oder vorgewärmter Luft betrieben wird, sowie eines reingasbeheizten Luft/Luft-Wärmetauschers auf die erforderliche Katalysator-Betriebstemperatur erwärmt. Nach Umsetzung der Schadstoffe am Katalysator wird das gereinigte Abgas über den Luft/Luft-Wärmetauscher gekühlt und die Wärme somit zurück gewonnen. Anschließend kann das gereinigte, noch unter Druck stehende Abgas über einen der Anlage nachgeschalteten Expander zur Energiegewinnung geleitet werden. Derzeit realisiert Dürr EES eine Anlage mit diesen Verfahren für einen Produktionsstandort in China. Dort soll eine Abreinigungskapazität von 400 000 kg/h erreicht werden. .
Die Niederdruck-Anlagen Ecopure LPX eignen sich prinzipiell für alle katalytischen Anwendungsfälle. Bei einer LPX-Anlage wird die Umsetzung der VOCs bei Umgebungsdruck oder bei niedrigem Überdruck/Unterdruck durchgeführt. Dabei wird die Produktionsabluft zunächst über einen Luft/Luft-Wärmetauscher erwärmt. Anschließend findet eine Restaufheizung auf die notwendige Katalysator-Betriebstemperatur mittels Brenner, Thermalöl oder Dampf statt. Die durch die Umsetzung der VOCs entstehende Wärme wird über den Luft/Luft-Wärmetauscher der ungereinigten Produktionsabluft zugeführt. Ist die Konzentration an VOCs so hoch, dass mehr Wärme als benötigt entsteht, kann die Überschusswärme ohne Nutzung über einen Wärmetauscher-Bypass direkt in den Kamin abgeleitet werden. Die jüngste Ecopure-LPX-Anlage von Dürr befindet sich zurzeit beim Kunden Sauer Continence in Deutschland in der Inbetriebnahmephase. Das sehr kompakte System ist für eine Kapazität von 3000 Nm³/h ausgelegt.
Falls die Produktionsabluft eine sehr geringe VOC-Konzentration aufweist, muss ein effizienteres Wärmetauschermaterial zum Einsatz kommen als die bei der LPX Anlage verwendeten rekuperativen Wärmetauschersysteme. Hierfür steht die Anlage Ecopure RCO zur Verfügung. Dabei wird die Luft regenerativ über einen keramischen Wärmetauscher erwärmt, bevor anschließend die Umsetzung der VOCs am Katalysator erfolgt. Nach der Abreinigung wird die im Reingas vorhandene Wärme wieder über einen keramischen Wärmetauscher zurück gewonnen. Die gespeicherte Wärme wird anschließend wieder der Abluft zugeführt. Damit dieses Prinzip zuverlässig funktioniert, arbeitet die Ecopure RCO mit mindestens zwei keramischen Wärmetauschern, die über eine Brennkammer verbunden sind und wechselnd die Energie abgeben bzw. aufnehmen.
Zur Wahl stehen außerdem Ecopure-SCR-Anlagen zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx. Sie wandeln die Stickoxide im Rauchgas katalytisch um.
Anzeige
Schlagzeilen
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

cav-Produktreport

Für Sie zusammengestellt

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Top-Thema: Instandhaltung 4.0

Lösungen für Chemie, Pharma und Food

Pharma-Lexikon

Online Lexikon für Pharma-Technologie

Prozesstechnik-Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos

phpro-Expertenmeinung

Pharma-Experten geben Auskunft

Prozesstechnik-Kalender

Alle Termine auf einen Blick

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de