Katalytische Nachverbrennung (KNV / Catox)

Die katalytische Nachverbrennung (KNV) ist historisch gesehen die Nachfolgerin der klassischen thermischen Nachverbrennung (TNV). Sie wurde ursprünglich eingesetzt, wenn im Rohgas nur geringe Lösemittelkonzentrationen vorhanden waren (0,0 bis 5,0 g/Nm³), welche in einer TNV zu sehr hohem Energieverbrauch geführt hätten.

Durch Einbau des Katalysators in den Vorraum der Brennkammer kann die Oxidations-temperatur gegenüber der TNV (750 °C) auf etwa die Hälfte abgesenkt werden (Reaktionstemperatur 300-350 °C). Der Katalysator zieht die C-Atome der Kohlenwasserstoffe und die O-Atome aus dem Rohgas an sich heran und vereint diese auf kürzestem Wege. Die Atome müssen sich nicht erst im Brennraum finden. Dadurch kann die Brennkammer-temperatur abgesenkt werden, was die hohe Wirtschaftlichkeit der KNV ausmacht.

Die KNV ist im Vorteil, wenn die Reaktionsbedingungen mit Hilfe von Katalysatoren besser realisiert werden können, als durch thermische Nachverbrennung. Für die jeweilige Anwendung kommen verschiedenartigste Katalysatoren zum Einsatz.

 

Bauweise und Funktion des Katalysators:

Die KNV besteht aus einer kesselförmigen, horizontalen Brennkammer mit davor angeordnetem Luftvorwärmer. Die KNV benutzt die aus der Brennkammer kommende Energie, um das kalte Rohgas vorzuheizen (LuVo). Durch gleichzeitiges Durchströmen der heißen Abgase aus der Brennkammer und der kalten Rohgase (Rekuperator) wird eine Aufheizung erreicht, die durch die spezielle Konstruktion des Wärmetauschers ca. 70 % der Aufheizung bis zur Reaktionstemperatur entspricht.

Die noch fehlende Energie bis zur Reaktionstemperatur des Katalysators wird durch Verbrennen von Erdgas oder Propangas in einem Vorbrenner erreicht. Dieser Regelpunkt kann somit auf unterschiedliche Lösemittel--konzentration, Rohgasmenge und Rohgastemperatur reagieren.

Sekundäre Wärmenutzung:

Durch den Aufheizgrad von ca. 70 % verbleiben nach dem Luftvorwärmer noch 30 % der Energiemenge aus der Brennkammer mit einer Temperatur von ca. 150 -180 °C, was in den meisten Anwendungen zu einem weiteren Wärmetauscher führt, der für die Erzeugung von Heißwasser oder Heißluft genutzt wird. Auf diese Weise wird die Ökonomie der KNV verbessert.

Anwendbarkeit der katalytischen Nachverbrennung:

• Höchste Reinigungsleistung
  
• Niedrige Reaktionstemperatur
  
• Oxidation ohne zusätzliche NOx-Bildung
  
• Optionale Energierückgewinnung
  
• Hochleistungskatalysatoren
  
• Große Erfahrung in der Auswahl des geeigneten Katalysators für industrielle Anwendungen

Einsatzgebiete:

• Bei geringem Sauerstoffgehalt der Rohgase
  
• Bei bekannter Rohgaszusammensetzung
  
• Bei Abwesenheit von Katalysatorgiften und bei geringem Staubgehalt
  
• Bei kleinen bis mittleren Abluftströmen (1.000 – 20.000 Nm³/h)
  
• Bei schneller Betriebsbereitschaft der Anlage. Im abgekühlten Zustand ist die KNV je nach Größe innerhalb von ca. 30 – 60 Minuten einsatzbereit. Dies macht die KNV sehr geeignet für Kurzzeitbetrieb, z.B. für 1-Schichtbetrieb oder als Standby-Anlage, die eine Reinigungsfunktion ausfüllen muss, wenn eine andere Abluftreinigungsanlage ausfällt.
  
• Oxidation von Lösemitteln mit Stickstoff-Gruppen:
  Ein sehr großer Vorteil für die KNV ist gegeben, wenn Lösemittel mit Stickstoff-Gruppen oxidiert werden müssen. Im normalen thermischen Oxidations-Prozess (750 – 800 °C) werden die Stickstoffgruppen (-N, -NO) in NOx umgewandelt. Im Gegensatz dazu kann die Katalytische Oxidation unter Zuhilfenahme bestimmter Katalysatoren durch seine niedrige Oxidationstemperatur (300 – 350 °C) die Kohlenwasserstoff-Gruppen oxidieren bei gleichzeitiger Isolierung der N-Atome und Ausscheidung als N2 im Reingas. Diese Art von Oxidation ist nur möglich durch den katalytischen Prozess. – Typische Lösemittel dieser Art sind:
  
  Anilin C5 H7 N                       Dimethylacetamid DMAc C4 H9 NO
  Di-ethylamin C4 H11 N          Methyl-2-pyrrolidon C5 H9 NO
  Methylamin C H5 N                n-Ethylpyrrolidon C6 H11 NO
  Pyrridin C5 H5 N