Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, auf Basis des Verfahrens der Abluftreinigung mit elektrisch regenerierten Aktivkohlefasergewebe (ACF) ein Verfahren zur Abscheidung von VOC (Volatile Organic Compounds) geringer Konzentration aus gro\u00dfen Abluftmengen zu entwickeln, das im Vergleich z.B. zu Ther-moreaktoren deutlich g\u00fcnstigere Investitionskosten und um mindestens den Faktor 2 niedrigere Energieverbr\u00e4uche, und damit auch die entsprechend niedrigeren Emissionen von CO2 hat. Neuartige nicht-edelmetallhaltige Katalysatoren, die mit kombinatorischen Verfahren entwickelt und optimiert werden, sollen in die ACF-Adsorber und den Regenerationsgaskreislauf integriert werden, so dass nach einer kurzen elektrischen Aufheizzeit der ACF der Gesamtprozess der Regenerierung der ACF und der Verbrennung der freigesetzten VOC autotherm verl\u00e4uft.
\nAls erste Applikation ist die Reinigung von schwachbelasteter Hallenabluft in Gie\u00dfereien vorgesehen. Die abzuscheidenden Komponenten sind Dimethyethylamin und aromatische Kohlenwasserstoffe.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tEntwicklung und Optimierung der Nichtedelmetall-Niedrigtemperaturoxidationskatalysatoren f\u00fcr Dimethylethylamin und Benzol mit kombinatorischen Methoden
\n2.\t\u00dcberpr\u00fcfung der besten Katalysatoren in einem konventionellen Str\u00f6mungsreaktor auf Umsatz und NOx-Bildung
\n3.\tFindung eines optimalen Katalysatortr\u00e4gers und eines optimalen Produktionsverfahrens f\u00fcr die Katalystorkonfektionierung
\n4.\tTest der fertigen Katalysatoren in einem isothermen Laborreaktor. Es wird der Umsatz und die Cound NOx-Bildung als Funktion der Katalystorzusammensetzung, des Tr\u00e4gers, der Temperatur, der Schadstoffkonzentration und der Str\u00f6mungsgeschwindigkeit untersucht.
\n5.\tMessung der Adsorptionsisothermenfelder von DMEA und Benzol an ACF mit einer neuentwickelten Gleichgewichtsmessapparatur, die sehr schnelle Messungen erlaubt.
\n6.\tBestimmung der Prozessparameter und der Kinetik der Ad- und Desorption an elektrisch regenerierten ACF-Geweben in einer Laboranlage
\n7.\t\u00dcberpr\u00fcfung der Ergebnisse mit der Laboranlage hinsichtlich des als Anreicherungsschritts vorge-sehenen ACF-Adsorbers mit einer Pilotanlage mit Hallenabluft einer Gie\u00dferei direkt vor Ort.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es konnte gezeigt werden, dass das Verfahren der elektrisch regenerierten Aktivkohle zur Abscheidung und Anreicherung der Abluftinhaltsstoffe prinzipiell geeignet ist. Auf Grund der zus\u00e4tzlich im Rohgas enthaltenen, hoch siedenden Aromaten musste die Regenerationstemperatur um 60\u00b0C erh\u00f6ht und viermal h\u00e4ufiger als nach den Laborversuchen geplant, regeneriert werden. Die Polymerisations-\/Kondensations-prozesse des DMEA auf dem Aktivkohlegewebe bei hohen Temperaturen k\u00f6nnen des-halb nicht ausreichend unterbunden werden und f\u00fchren auf Dauer zu einer irreversiblen Verblockung der Poren. Das Verfahren auf der Basis von Aktivkohlegewebe ist bei Anwesenheit geringer Konzentrationen von terti\u00e4ren Aminen wegen des hohen Verbrauch von teurem Aktivkohlegewebe wirtschaftlich nicht vertretbar. Eine Anreicherung mit elektrisch regenerierbarer Granulataktivkohle dagegen ist machbar und auf Grund des sehr viel geringeren Preises der Granulaktivkohle wirtschaftlich. Auf Grundlage der gewonnenen Daten wird ein detaillierter Verfahrens- und Kostenvergleich f\u00fcr die theoretischen M\u00f6glich-keiten der Aufbereitung der Hallenabluft erstellt werden. Ein Mischoxidkatalysator (Co20Mn80) auf einer Sintermetallspirale als Tr\u00e4ger wurde entwickelt, der je nach Schadstoff eine vollst\u00e4ndige Verbrennung bei Temperaturen zwischen 200 und 280\u00b0C gew\u00e4hrleistet. Die Ausf\u00fchrungsform des Reaktors als wei-testgehend isotherm betriebener R\u00f6hrenreaktor mit Thermal\u00f6l als W\u00e4rmetr\u00e4ger zum Heizen und K\u00fchlen sichert einerseits eine sehr niedrige NOx-Produktion bei der Verbrennung von Aminen und andererseits durch Integration in den Prozess der Regeneration der Aktivkohle ein H\u00f6chstma\u00df an W\u00e4rmeausnutzung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden auf diversen wissenschaftlichen Tagungen und im Rahmen einer Ver\u00f6ffentlichung vorgestellt. Eine Dissertation ist in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht, wenn zum Teil auch auf anderen Wegen als im urspr\u00fcnglichen Arbeitsplan vorgesehen. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen und das hieraus resultierende Anlagen- und Verfahrenskonzepts der Abluftreinigung durch elektrisch regenerierte Granulataktivkohle mit integriertem isothermen Mischoxidkatalysator lassen erwarten, dass bei vergleichbaren Investitionskosten der Prim\u00e4renergieverbrauch gegen\u00fcber dem Verfahren der Regenerativen Nachverbrennung auf ein Drittel und die Betriebsmittelkosten auf ein Viertel gesenkt werden k\u00f6nnten Voraussetzung f\u00fcr eine erfolgreiche Etablierung des Verfahrens sind jedoch erfolgreiche Dauerversuche mit einer Pilotanlage in einer Gie\u00dferei.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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