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Anlagenbeschreibung


Katalytische Nachverbrennung nach Grundwassersanierung


1. Einführung

Die Oxidationsverfahren haben die Aufgabe, brennbare umweltschädliche Bestandteile in Abluft- und Abgasströmen durch Oxidation in nicht giftige oder belästigende Stoffe umzuwandeln. Im wesentlichen sind es organische Verbindungen, meist Kohlenwasserstoffe, aber auch Geruchsstoffe, z. B. Amine und anorganische Gase wie Schwefelwasserstoffe und Ammoniak.

Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen nach

CmHn + (m + n/2) O2 à m CO2 + n/4 H2O

entstehen als  Verbrennungsprodukte überwiegend CO2 und H2O. Verläuft die Verbrennung unvollständig, so können als Nebenprodukte beispielsweise CO und Formaldehyd auftreten. Das Rauchgas, das durch die Abgasverbrennung entsteht, kann auch anorganische Stoffe enthalten. Diese müssen dann einer weiteren Reinigung, beispielsweise einer Rauchgaswäsche, zugeführt werden.

Im vorliegenden Fall werden diverse chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) über die katalytische Nachverbrennung geführt.

Diese besteht im wesentlichen aus Brennkammer, Brennersystem, Wärmetauscher und Katalysator.

Die Abluft wird über den Wärmetauscher der Brennkammer zugeführt. Nach Erreichen der erforderlichen Zündtemperatur (Anspringtemperatur des Katalysators) verbrennen die Schadstoffe an der Oberfläche des Katalysators zwischen 300 °C bis 600 °C. Für eine genaue Verfahrensbeschreibung siehe Punkt 3. „Verfahrensbeschreibung“.

Die Katalysatoren selbst sind Stoffe mit großer spezifischer Oberfläche: Sie vermögen die Reaktion in Gang zu setzen, sie können Reaktionen beschleunigen oder in bestimmte Richtungen lenken, ohne selbst an ihr teilzunehmen. Ihr Einsatz bedingt eine Herabsetzung der für die Reaktion erforderlichen Aktivierungsenergie. Die Folge ist eine um fast die Hälfte niedrigere Reaktionstemperatur als bei der thermischen Nachverbrennung.

In Tabelle 1 sind einige Beispiele für den Einsatz der katalytischen Nachverbrennung als Gasreinigungsverfahren zusammengestellt.

Schadstoff Anspringtemperatur Temperatur für 90 % Umsatz Temperatur für 99 % Umsatz
Kohlenmonoxid 120 150 170
Methanol 60 100 150
Ethanol 100 120 200
Isopropanol 110 130 210
Formaldehyd <20 50 150
Diethylenglykolester 120 180 230
Aceton 150 210 240
Ethylacetat 150 200 230
Methylethylketon 150 190 240
Methyl-i-Butylketon 150 190 240
Phenol 140 170 230
Benzol 230 270 330
Xylol 230 270 330
Dioxan 170 220 260
Diethylcarbonat 160 210 250
Tetrahydrofuran 170 220 270
Hexan 220 260 320

Oft sind es Geruchsstoffe, die durch Verbrennung aus der Abluft entfernt werden. Gewöhnlich sind die Schadstoffkonzentrationen in der Abluft so niedrig oder die Schadstoffzusammensetzung derart ungünstig, dass eine Rückgewinnung dieser Stoffe z. B. durch Adsorption wirtschaftlich nicht vertretbar wäre.

Die Entscheidung darüber, ob die Verbrennung thermisch oder unter Einsatz eines Katalysators erfolgen soll, hängt im wesentlichen von den Schadstoffeigenschaften ab. Enthält die Abluft noch Stoffe wie z. B. Halogen- und Phosphorverbindungen, die den Katalysator vergiften, so wird man der thermischen Nachverbrennung den Vorzug geben. Ebenso wird man bei gleichzeitiger Vernichtung flüssiger und fester Abfälle der thermischen Nachverbrennung den Vorzug geben. Eine katalytische Nachverbrennung bietet sich an, wenn bei geringen Schadstoffgehalten eine Abwärmenutzung nicht möglich oder sinnvoll ist.

Verbrennungsanlagen stellen für die Abgasreinigung optimale Lösungen dar, da nach einer evtl. erforderlichen Rauchgaswäsche eine vollständige Schadstoffentfernung möglich ist.