Katalytische Abluftreinigung : verfahrenstechnische Aufgaben und neue Lösungen

Abstract

Neue Verfahren der katalytischen Abluftreinigung mit im Reaktor integriertem regenerativem Wärmeaustausch erlauben die autotherme Abluftreinigung bis zu Schadstoffkonzentrationen entsprechend einer adiabaten Temperaturerhöhung von weniger als 20°C. Bei höheren Konzentrationen erlaubt ein Mittenabzug die nahezu vollständige Auskopplung der Verbrennungswärme auf dem höchsten im Reaktor vorliegenden Temperaturniveau. Infolge der Rückkopplung durch den integrierten Wärmeaustausch besitzt der Abluftreaktor ein ungewöhnliches Betriebsverhalten. Wie gezeigt wird, läßt es sich aber über eine Analogie zur Reaktionsführung mit integriertem Gegenstromwärmeaustausch mit einfachen Gleichungen abschätzen. Werden statt herkömmlicher Katalysatorschüttungen Monolithkatalysatoren eingesetzt, so lassen sich Stromungsdruckverluste und/oder Bauvolumen drastisch reduzieren. Auf die dafür maßgebenden Zusammenhänge wird eingegangen.

The integration of regenerative heat exchange into the catalyst bed allows for the autothermal operation of catalytic air purification with a low content of combustible gas. Concentrations corresponding to an adiabatic temperature rise of less then 20 °C can be processed without an additional heat source; in case of higher concentratons a side stream withdrawal allows for the utilization of the total heat of combustion at the highest reactor temperature. The feedback of heat due to the integrated heat exchange gives rise to an unusual reactor behaviour. An analogy of fixed bed reactor operation with countercurrent heat exchange is used to derive simple equations for reactor design and operation. If conventional catalyst packings are replaced by monolithic catalysts, substantial reduction in pressure loss and/or packed bed volume can be obtained. The corresponding relations are briefly discussed.