BVT-Merkblatt zu Abwasser- und Abgasbehandlung

Kapitel 3
Oxidationskatalysatoren für VOC sind üblicherweise entweder Edelmetalle wie Platin, Palladium oder Rhodium,
die auf Stützmaterial wie Keramik oder Metall aufgebracht sind oder Basismetalle auf Keramikpellets, Einzel-
oder Mischoxide , die oft auf mechanisch festem Trägermaterial aufgebracht sind wie Oxide von Kupfer,
Chrom, Mangan, Nickel, Kobalt usw..
Katalysatoren wie Chrom/Tonerde, Kobaltoxid und Kupferoxid/Manganoxid werden zur Oxidation von Gasen
benutzt, die chlorierte Verbindungen enthalten. Katalysatoren auf Platinbasis oxidieren schwefelhaltige VOC,
wobei sie schnell durch vorhandenes Chlor deaktiviert werden.
Die Anwesenheit von Katalysatorgiften oder Maskierungsmittel im Abgasstrom, wie Staub oder reaktive Chemikalien,
können einen signifikanten Einfluss auf die Standzeit des Katalysators haben. Die Vergiftung durch
Belagbildung kann reversibel sein, d. h. die Beladung der Katalysatoroberfläche durch Öl oder Fett vermindert
seine Leistung, kann aber durch erhöhte Temperatur abgebrannt werden. Allerdings können bestimmte Chemikalien
die Vergiftung des Katalysators irreversibel machen. Solche Katalysatorgifte sind z. B.:
� schnell wirkende Inhibitoren wie Phosphor, Wismut, Arsen, Antimon, Blei, Quecksilber, bewirken einen
irreversiblen Verlust der Katalysatoraktivität, dessen Geschwindigkeit von der Konzentration und Temperatur
abhängt;
� langsam wirkende Inhibitoren wie Eisen, Zinn, Silizium verursachen einen irreversiblen Verlust der Katalysatoraktivität.
Im Vergleich zu den schnell wirkenden Inhibitoren können höhere Konzentrationen toleriert
werden;
� reversible Inhibitoren, wie Schwefel, Halogene, Zink verursachen - je nach Katalysator - eine reversible
Beschichtung der aktiven Katalysatoroberfläche, dessen Geschwindigkeit von der Temperatur und der
Konzentration abhängig ist;
� oberflächenmaskierende Stoffe wie organische Feststoffe verursachen eine reversible Belegung der aktiven
Oberflächen;
� Stoffe, die die Oberfläche abtragen oder maskieren, wie inerte Partikel. Sie bedecken die aktiven Oberflächen
und erodieren den Katalysator, dessen Geschwindigkeit von der Partikelgröße, der Kornmenge und
der Gasgeschwindigkeit abhängt [cww/tm/80].
Wie bei der thermischen Oxidation, werden auch hier unterschiedliche Typen betrieben:
� direkte katalytische Oxidation,
� regenerative katalytische Oxidation,
� rekuperative katalytische Oxidation.
Normale Betriebsbedingungen für die katalytische Oxidation sind z. B.:
� Erdgas als bevorzugter Brennstoff (falls Zusatzbrennstoff benötigt wird),
� Flächenbrenner als geeigneter Brenner,
� Brennkammern aus Edelstahl oder Kohlenstoffstahl,
� Brennerbereich mit ausreichender Länge, um eine gleichmäßige Verteilung des Gasstroms und der Temperatur
über der Katalysatoroberfläche zu gewährleisten,
� Gleichmäßiges Strömungsprofil über der Katalysatoroberfläche,
� Abgas durchströmt Katalysatorbett in Pfropfenströmung, mit minimaler Rückvermischung,
� Typische Verweilzeit 0,3 – 0,5 Sekunden.
Wie auch bei der thermischen Oxidation kann eine Abgasvorbehandlung, z. B. die Kondensation des Wasserdampfes
aus feuchtem Abgas, die Entfernung von Feststoffen und Flüssigkeiten und - typisch für das katalytische
System - die Entfernung von Katalysatorgiften notwendig sein. Die Sicherheitsanforderungen entsprechen
denen der thermischen Oxidation (siehe Abschnitt 3.5.2.4).
Die katalytische Oxidation sollte so gestaltet sein, dass man den Katalysator zwecks Reinigung oder Austausch
leicht entfernen kann.
Ein Beispiel der regenerativen katalytischen Oxidation wird in Abbildung 3.69 gezeigt [cww/tm/132].
Abwasser- und Abgasbehandlung 219