Hauptbestandteile der Luft
Stickstoff: 78,08%
Sauerstoff: 20,95%
Edelgase: 0,93%
Kohlendioxid: 0,04%
Industrielle Quellen von Luftschadstoffen
Chemische Industrie
Metallindustrie
Papier- und Holzindustrie
Lebensmittelindustrie
Einteilung gasförmiger Luftschadstoffe
Anorganische Luftschadstoffe
Siliziumorganische Luftschadstoffe
VOC (Volatile Organic Compounds)
Säuren und Säureanhydride / Basen (z.B. HCl, HF, SO2, SO3)
Sonstige (z.B. NOx, Hg, O3, F2, Cl2, Br2, CO)
Problematik und Gegenmaßnahmen bei der De-Novo-Synthese
Problem: Bildung von Dioxinen (300 - 600 °C)
Gegenmaßnahmen:
Optimale Verbrennungsverhältnisse
Quenchen (Rauchgase schockartig auf unter 300 °C abkühlen)
Hochtemperaturentstaubung
Charakterisierung von Gasströmen und deren Inhaltsstoffen
Volumenstrom, Temperatur, Druck
Farbe, Geruch, Inhaltsstoffe, Konzentrationen
Dampfdruck, Wasserlöslichkeit, chemische Eigenschaften
Biologische Abbaubarkeit, Brennbarkeit, Adsorbierbarkeit, Preis (Rückgewinnung)
Strategien zur Abluftreinigung
Physische Abscheidung (Absorption, Adsorption, Membranverfahren)
Chemische Abscheidung (katalytisch und nicht katalytisch)
Grundprinzipien der Absorption
Übergang des Schadstoffs aus dem Gas in das Absorptionsmittel
Phasenwechsel des Schadstoffs (gasförmig zu flüssig)
Trennung von gereinigtem Gas und beladener Flüssigkeit
Physikalische Gesetze und Modelle zur Beschreibung von Absorptionsvorgängen
Henry-Gesetz: pA=HA⋅cAp_A = H_A \cdot c_ApA=HA⋅cA
Diffusion und Konvektion zur Beschleunigung des Stoffaustauschs
Konzentrationsprofile im Zweischichtenmodell
Bauformen von Absorbern
Oberflächenabsorber
Blasensäule
Fallfilmabsorber
Füllkörperkolonne
Sprühwäscher
Venturiwäscher
Kriterien für die Wahl geeigneter Waschmittel und Absorberbauformen
Hohe Löslichkeit für Schadgas
Hohe Selektivität
Einfache Regenerierbarkeit
Hohe Verfügbarkeit und niedriger Preis
Ungefährlichkeit (nicht brennbar, nicht toxisch)
Niedrige Viskosität und Dampfdruck
Nicht korrosiv
Selektive nichtkatalytische Entstickung (SNCR-Verfahren)
Reduktive Entstickung von NO/NO2 zu N2
Einsatz von Ammoniak (NH3) oder Harnstofflösung ((NH4)2CO3)
Unerwünschte Nebenreaktionen:
Harnstoff spaltet sich in NH3 und Cyansäure (HNCO)
Cyansäure reagiert zu N2O (Lachgas)
Einflussfaktoren zur Verbesserung der Entstickung
Gute Durchmischung der Rauchgase mit NH3
Eindüsung von NH3 bei optimaler Temperatur
Einhaltung einer Mindestverweilzeit
Verfahren zur trockenen reaktiven Schadgasabscheidung
Zudosierung von Reagenzien zur Reaktion mit Schadgasen
Beispiel: Reaktion von Kalk mit SO2 zur Bildung von CaSO3
Klassifizierung und Entstehung von Stickoxiden (NOx)
Thermisches NOx: Radikal-basierte, temperaturabhängige Reaktion
Promptes NOx: Bildung nahe der Flamme mit Kohlenwasserstoff-Radikalen
Brennstoff NOx: Reaktion von Stickstoff aus Brennstoff mit Sauerstoff
Maßnahmen zur Entstickung von Rauchgas
Primärmaßnahmen: Luftstufung, Brennstoffstufung, Abgasrückführung, Quenchen
Sekundärmaßnahmen: Rauchgasreinigung (SCR, SNCR)
Selektive katalytische Entstickung (SCR-Verfahren)
Reduktive Entstickung mit Katalysatoren bei 300-400°C
Bruttoreaktionen: 4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O
Unerwünschte Nebenreaktionen beim SCR-Verfahren
Reduktion von Ammoniak: 4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O
Einfluss der Ammoniak-Zugabemenge auf NOx- und Ammoniakgehalt
Erhöhung der Ammoniak-Zugabemenge → Reduktion von NOx
Zu viel Ammoniak → Erhöhung des Ammoniakgehalts im Reingas (Ammoniakschlupf)
Aufbau eines SCR-Katalysators
Wabenförmiger Vollkatalysator aus Keramik
Spezifische Oberfläche: 450 bis 800 m²/m²
„High-Dust“ und „Low-Dust“ Ausführungen
Ziel der thermischen Nachverbrennung
Umsetzung organischer Schadstoffe in CO2 und H2O
Schadstoffreduktion um mehr als 99,5%
Entfernung von Lösungsmitteln mit Membranen
Gaspermeation: Hydrophobe Membranen zur Trennung von Lösungsmitteln aus Abluft
Permeat wird durch Vakuumpumpe abgesaugt und kondensiert
Trennmechanismen bei der Gaspermeation
Knudsen-Diffusion: Transport basiert auf Gas/Wand-Stößen
Molsiebtrennung: Transport basiert auf der Diffusion unterschiedlich großer Moleküle
Lösungs-Diffusions-Mechanismus: Transport basiert auf unterschiedlichen Lösungs- und Diffusionspotentialen
Zuletzt geändertvor 5 Monaten