Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Forschungsvorhabens war, auf Basis der elektrisch regenerierten Granulataktivkohle-Adsorber (GAC-Adsorber) ein Verfahren zur Abscheidung von VOC (volatile organic compounds) geringer Konzentration aus gro\u00dfen Abluftmengen zu entwickeln, das im Vergleich z. B. zu Thermoreaktoren deutlich g\u00fcnstigere Investitionskosten und um mindestens den Faktor 2 niedrigere Energieverbr\u00e4uche und damit auch die entsprechend niedrigeren Emissionen von CO2 hat. Die gereinigte Abluft wird \u00fcber die Entfernung der VOC hinaus in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften nicht ver\u00e4ndert, so dass sie ganz oder teilweise wieder in die Produktionshalle zur\u00fcckgef\u00fchrt werden kann. Au\u00dferdem ist das Verfahren unempfindlich gegen\u00fcber \u00c4nderungen der Abluftzusammensetzung und der Schadstoffkonzentration. Es ist auch f\u00fcr VOC mit einem Siedepunkt \u00fcber 200\u00b0C geeignet. Mit dem Verfahren sind Anreicherungen bis zum 1000-fachen m\u00f6glich, so dass die angereicherte Luft in katalytischen Nachverbrennungsanlagen mit Niedrigtemperaturkatalysatoren bei ca. 200\u00b0C autotherm verbrannt werden kann. Durch die niedrigen Katalysatortemperaturen wird auch bei der Verbrennung stickstoffhaltiger Verbindungen nur sehr geringe NOX-Bildung erwartet.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn die Bearbeitung folgender Hauptarbeitsabschnitte waren alle drei Partner stark vernetzt eingebunden.
\n1.\tDetail-Konstruktion des elektrisch regenerierten GAC-Adsorbermoduls mit Hilfe eines Labormodells
\n2.\tPlanung und Bau der elektrisch regenerierten Adsorbermodule incl. Werkstofftests
\n3.\tOptimierung der Konfektionierungsmethoden des Niedrigtemperaturkatalysators
\n4.\tHerstellung des fertigen Katalysators mit Sintermetallspiralen als Tr\u00e4ger
\n5.\tTest des Katalysatorreaktors im Technikum
\n6.\tTest des Adsorbermoduls auf Gleichm\u00e4\u00dfigkeit der Temperaturverteilung im Technikum
\n7.\tPilot-\/ Demonstrationsversuche in der Kernmacherei der Aluminiumgie\u00dferei im Dauerbetrieb
\n8.\tModellierung des Gesamtsystems
\n9.\tAbschlie\u00dfende Optimierung des Katalysators aufgrund der Ergebnisse der Pilotversuche
\n10.\t\u00d6konomischer und \u00f6kologischer Vergleich des neuen Verfahrens mit herk\u00f6mmlichen Verfahren.
\nDie Pilotversuche fanden mit Unterst\u00fctzung der Fa. Hydro Aluminium Alucast GmbH, Dillingen statt. Fa. HJS Fahrzeugtechnik GmbH & Co KG, Menden, stellte SMF-Band und Riffelwalzen zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen der zweiten Projektphase wurde in einer Aluminiumgie\u00dferei die Eignung eines Verfahrens zur Abscheidung von VOC aus der Hallenluft einer Kernmacherei auf der Basis eines Abluftreinigungsverfahrens mit elektrisch regenerierbaren Granulataktivkohle-Adsorbern in Kombination mit einer Verbrennung des angereicherten Desorbates \u00fcber Niedrigtemperaturkatalysatoren getestet. Das Projekt umfasste die erfolgreiche Entwicklung und den Bau von elektrisch regenerierbaren GAC-Adsorbern, die Herstellung von Niedrigtemperaturkatalysatoren f\u00fcr eine Pilotanlage zur katalytischen Oxidation der VOC sowie den Test des Gesamtsystems im Dauerbetrieb in einer Gie\u00dferei.
\nDie entwickelten Granulataktivkohle-Adsorber zeigen als Voraussetzung f\u00fcr einen sicheren Anlagenbetrieb eine gleichm\u00e4\u00dfige Temperaturverteilung \u00fcber die gesamte Filterfl\u00e4che mit sehr guten Regeleigenschaften. Im Dauereinsatz in der Gie\u00dferei konnten die erwarteten Reingaswerte bez\u00fcglich Dimethylamin (DMEA) und Gesamt-Kohlenstoff eingehalten werden. Die gute Abreinigung des Rohgases widerspiegelt sich auch in der Geruchsstoffkonzentration im Reingas. Falschluftstr\u00f6me von ca. 5% sollen durch konstruktive \u00c4nderungen an den Modulen in Zukunft vermieden werden. Die Regeneration der Adsorber verlief so gut, dass die Standzeiten der Adsorber sogar besser waren, als nach den Laborversuchen aus der ersten Projektphase zu erwarten gewesen w\u00e4re. Die verwendeten Niedrigtemperaturkatalysatoren, die je zur H\u00e4lfte aus SMF-Spiralen, die mit Co20Mn80Ox bzw. mit Pt beschichtet waren, bestehen, erreichten im frischen Zustand bei Temperaturen unter 280\u00b0C Ums\u00e4tze >99,9%, zeigten jedoch ein deutliches Alterungsverhalten, welches weiterf\u00fchrende Entwicklungsarbeiten zum Erreichen der Praxistauglichkeit er-fordert.
\nEs konnte gezeigt werden, dass das Verfahren der Anreicherung von Schadstoffen durch elektrisch regenerierte Granulataktivkohleadsorber und nachfolgende thermische Behandlung des mit Schadstoffen angereicherten Desorptionsgasstroms m\u00f6glich und im Vergleich zu bekannten Verfahren wirtschaftlich ist. Die gereinigte Abluft kann in die Produktionshalle zur\u00fcckgef\u00fchrt werden, wodurch erhebliche Mengen Heiz- und Klimatisierungsenergie eingespart werden. Bei einem Vergleich mit dem prinzipiell gleichen alternativen Verfahren, bei dem als Adsorbens statt der Granulatkohle Aktivkohlefasergewebe eingesetzt wird, hat das neue Verfahren gro\u00dfe wirtschaftliche Vorteile. Wegen des um fast zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen niedrigeren Aktivkohlepreises kann dieses Verfahren auch dann noch wirtschaftlich eingesetzt werden, wenn auf l\u00e4ngere Sicht (6 – 12 Monate) die Kohle durch nicht desorbierbare Reaktionsprodukte blockiert wird. Weiterhin ist von Vorteil, dass durch die im Vergleich zum Aktivkohlefasergewebe insgesamt h\u00f6he-ren Kohlemengen seltener regeneriert werden muss.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Pr\u00e4sentation auf der 13. Internationalen Sommerakademie 2007 der DBU in Marienthal, Sachsen.
\nWeitere Ver\u00f6ffentlichungen in Fachzeitschriften und auf Pr\u00e4sentationen auf Tagungen sind geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aus Sicht der Projektpartner wird das Ergebnis der Arbeiten als Erfolg gewertet. Die gefundenen Wege zur L\u00f6sung der Aufgabenstellung unterscheiden sich zwar in einigen Punkten vom Ausgangspunkt gem\u00e4\u00df dem ersten Projektantrag, aber die schlie\u00dflich gefundenen Wege sind aus nachtr\u00e4glicher Sicht insgesamt in Hinsicht auf \u00f6konomische Aspekte und den Modellcharakter der Untersuchungen vorteilhaft.
\nDas Ziel einen g\u00fcnstigen Nicht-Edelmetall-Niedrigtemperaturkatalysator f\u00fcr die katalytischen Oxidationsstufe des Verfahrens zu entwickeln, konnte w\u00e4hrend der Pilotierungsphase allerdings nur teilweise erreicht werden. Die entwickelten Katalysatoren und auch ein kostenintensiver kommerzieller Platinkatalysator zeigten unerwartet schnell auftretende Alterungserscheinungen.
\nEs konnte dennoch gezeigt werden, dass das Verfahren der Anreicherung von Schadstoffen durch elektrisch regenerierte Granulataktivkohle-Adsorber und nachfolgende thermische Behandlung des mit Schadstoffen angereicherten Desorptionsgasstroms m\u00f6glich und im Vergleich zu bekannten Verfahren wirtschaftlich ist. Die gereinigte Abluft kann in die Produktionshalle zur\u00fcckgef\u00fchrt werden, wodurch erhebliche Mengen Heiz- und Klimatisierungsenergie eingespart werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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