Hydrokat: Gefahr gebannt

Grigorios Kolios

In der industriellen Wasseraufbereitung werden elektrolytische Prozesse unter anderem bei der Ozonerzeugung und bei der Elektrodeionisation (EDI) genutzt. In elektrolytischen Ozongeneratoren wird an der katalytisch wirkenden Anode einer PEM-Elektrolysezelle Sauerstoff in Ozon umgesetzt. Daran gekoppelt, bildet sich an der Kathode Wasserstoff. Dieses Abgas muss abgeführt und entsorgt werden, um Explosionsgefahr zu vermeiden. In EDI-Apparaten werden durch die Wasserspaltung Ionen zur kontinuierlichen Regeneration des Ionenaustauschers erzeugt. An den Elektroden entstehen Wasserstoff und Sauerstoff, die über einen Spülwasserstrom ausgeschleust werden. Im Ablauf transportiert der Wasserstrom ein dispergiertes Gasgemisch, dessen Zusammensetzung einem Knallgas mit stöchiometrischen Volumenanteilen von H2:O2=2:1 entspricht. Als homogene Dispersion ist das Knallgasgemisch nicht explosionsfähig.

Sobald jedoch ein größeres, zusammenhängendes Gasvolumen entsteht, besteht die Gefahr von Knallgasexplosionen. Das geschieht beispielsweise, wenn der Wasserstrom in den Abfluss geleitet wird. Entsprechende Hinweise sind in den Bedienungshandbüchern von EDI-Anlagen zu finden, seitens der Hersteller werden bisher jedoch kaum überzeugende Lösungen dieses Problems angeboten. Die vorgeschlagenen Maßnahmen, beispielsweise die Einleitung des Spülwasserstroms in wohlbelüftete Ablaufschächte, sind wenig praktikabel. Eine sicherheitstechnisch akzeptable Lösung ist die Verwendung eines Gasabscheiders, verbunden mit einer Ex-sicheren Abgasleitung, die das Abgas ins Freie leitet. Diese Lösung erfordert jedoch einen hohen Installationsaufwand. Wünschenswert wäre eine integrierte Lösung, die unabhängig von Gebäudeinstallationen funktioniert.

Mit dem Hydrokat lässt sich die Abgasbehandlung elektrolytischer Prozesse einfacher realisieren. Der Apparat ist modular aus einem Gasabscheider und einem katalytischen Brenner aufgebaut. Der Gasabscheider wird eingesetzt, wenn die Abgase, etwa bei EDI-Anlagen, aus einem flüssigen Trägergasstrom abgetrennt werden sollen. Die Abflussleitung des Gasabscheiders ist als Steigleitung konzipiert. Das stellt sicher, dass der Gasabscheider mit Wasser gefüllt ist und keine explosionsfähigen Blasen entstehen können. Auf dem Gasabscheider befindet sich ein Tropfenabscheider, um das mit dem Gasstrom mitgerissene Wasser zurückzuhalten. Die Packung des Tropfenabscheiders besteht aus Drahtgestrickelementen und wirkt durch ihre hohe spezifische Oberfläche gleichzeitig als Flammsperre. Daran schließt sich der katalytische Brenner an, in dem der Wasserstoff verbrannt wird. Der eingesetzte Edelmetallkatalysator ist auf einer Edelstahlfolie aufgebracht. Die Folie liegt an der Innenseite des Brennrohres an, wodurch die Verbrennungswärme direkt an die Wand abgeleitet und eine lokale Überhitzung des Katalysators verhindert wird.

Das Brennrohr wird über die Mantelfläche elektrisch begleitbeheizt. Die Heizleistung wird über einen Temperaturschalter geregelt. Die Begleitheizung gewährleistet primär das sichere Anspringen der Verbrennungsreaktion und verhindert das Auskondensieren des gebildeten Wasserdampfs. Daneben erfüllt sie eine wichtige Funktion bei der Luftversorgung des Verbrennungsprozesses: Nur in wenigen Anwendungen enthält der Abgasstrom den geforderten Sauerstoffüberschuss zur vollständigen Umsetzung des Wasserstoffs. Die Begleitheizung saugt die erforderliche Verbrennungsluft aus der Umgebung an indem sie, in Kombination mit der Abdeckhaube des Brenners, einen Kamineffekt erzeugt. Damit können auch Abgasströme aus reinem Wasserstoff sicher umgesetzt werden.

Das Hydrokat-Konzept bietet gegenüber bisher üblichen Entlüftungssystemen mehrere Vorteile: Der Aufstellungsort der Wasseraufbereitungsanlagen kann nun ohne Rücksicht auf besondere Be- oder Entlüftungsvorrichtungen gewählt werden. Als unabhängige Komponente konzipiert, erfordert die Installation des Hydrokats keine Eingriffe in die Leitungsführung oder Steuerung der Wasseraufbereitungsanlage. Dadurch lässt er sich auch in bestehenden Anlagen leicht nachrüsten.

Halle 12, Stand 236

cav 470

Hannover Messe 2007

ILMAC 2007