BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung

Kapitel 3
3.5.2.5 Katalytische Oxidation
Beschreibung
Die katalytische Oxidation arbeitet ähnlich wie die thermische Oxidation, mit dem Hauptunterschied, dass das
durch die Flamme strömende Gas anschließend durch ein Katalysatorbett beleitet wird. Der Katalysator erhöht
die Oxidationsgeschwindigkeit und ermöglicht die Umsetzung bei einer niedrigeren Reaktionstemperatur als
bei thermischen Oxidation. Katalysatoren ermöglichen daher eine kleinere Bauart. Das Verfahrensprinzip wird
in Abbildung 3.68 gezeigt [cww/tm/79].
Abbildung 3.68: Verfahrensprinzip der katalytischen Oxidation
Das Abgas wird mittels Hilfsbrenner auf ca. 300 – 500 °C erwärmt, bevor es das Katalysatorbett durchströmt.
Die typische maximale Abgastemperatur des Katalysators liegt bei 500 – 700 °C [cww/tm/116].
Die katalytischen Oxidationssysteme werden je nach Art des Kontaktes zwischen Gas und Katalysator unterschieden.
Es werden Festbett- und Wirbelbett-Katalysatoren benutzt.
Der Festbettkatalysator kann aus einem monolytischen oder gepackten Katalysator bestehen. Der monolytische
Katalysator ist ein poröser fester Block, der getrennte parallele Kanäle besitzt, die in Fließrichtung des Gases
ausgerichtet sind. Sein Vorteil ist ein minimaler Abrieb bei der thermischen Ausdehnung/Kontraktion während
Anfahr- und Abfahrvorgängen und er bewirkt einen geringen Druckabfall. Der Katalysator mit Schüttschicht-
Bett besteht aus Teilchen, die sich in einem Rohr oder flachen Mulden befinden (Schüttschicht), durch die das
Gas strömt. Verglichen mit dem monolytischen Katalysator ist der Druckabfall von Natur aus hoch und die Katalysatorpartikel
tendieren bei thermischer Ausdehnung zu zerbrechen, wenn das eingeengte Katalysatorbett
während der An- und Abfahrvorgänge erhitzt oder gekühlt wird.
Der Vorteil des Wirbelschichtkatalysators besteht in der hohen Durchsatzrate, obwohl der Gesamtdruckabfall
im Vergleich zum monolytischen etwas höher ist. Ein zusätzlicher Vorteil von Wirbelbetten besteht in dem hohen
bettseitigen Wärmeübergang im Vergleich zum normalen Gaswärmeübergangskoeffizienten. Ein weiterer
Vorteil im Vergleich zu Festbett- oder monolytischen Katalysatoren besteht in der höhere Toleranz gegenüber
dem Staubgehalt des Gasstroms. Das rührt von dem ständigen Abrieb der Katalysatorteilchen im Wirbelbett
her, der kontinuierlich Teilchen von der äußeren Katalysatorschicht entfernt. Ein Nachteil ist der sukzessive
Katalysatorverlust durch Verschleiß.
218 Abwasser- und Abgasbehandlung