Ammoniakabzug in Vergasungsanlagen

Aus Biomassevergasung hergestellte erneuerbare Energie ist eine sehr bedeutende Energieform. Ihre Herstellung ist jedoch noch relativ umweltschädlich, weil dabei NOx-Emissionen entstehen. Diese Emissionen bilden sich normalerweise aus dem während der Vergasung erzeugten Ammoniak. Der Abzug von Ammoniak aus den Gasprodukten des Gasgenerators würde die Bildung solcher Emissionen verhindern.

Mit diesem Ziel vor Augen wurde im Rahmen des AMMONIA-REMOVAL-Projektes das Verfahren der selektiven katalytischen Oxidation (Selective Catalytic Oxidation = SCO) entwickelt. Die Untersuchung dieses Prozesses bot eine bessere Einsicht in die Reaktionen von Ammoniak und Oxidationsmitteln auf der Katalysatoroberfläche. Dabei erfolgte die Evaluierung und Spezifikation der wichtigsten Eigenschaften, die ein Katalysator für die Oxidation von Ammoniak aufweisen sollte. Die Auswirkungen solcher Eigenschaften wie Säuregehalt der Oberfläche, der Metallart und -konzentration wurden untersucht und darauf basierend neue SCO-Katalysatoren entworfen. Die Massenerzeugung der Katalysatoren wurde auch mit Hinblick auf Imprägnierungsmethoden, Trocknungsbedingungen und Kalzinierungen, ¥d.h. Aufheizgeschwindigkeit sowie Verweiltemperatur und zeit, optimiert.

Die Untersuchung des SCO-Prozesses gewährte zusätzlich seine Optimierung und die Erforschung von Umsetzungsmöglichkeiten im Pilotmaßstab. Deshalb wurde nach der Evaluierung mehrerer unterschiedlicher kinetischer Gasphasenmodelle ein einfaches Modell mit vier heterogenen Reaktionen ausgewählt. Die Ergänzung der Gasphasenvorrichtung mit diesem Modell zeigte die gleichen Ergebnisse, wie sie bei der Anwendung des neu konzipierten Katalysators beobachtet worden waren. Mit diesem Prognosemodells kann die Umwandlung von Ammoniak und Wasserstoff unter verschiedenen Experimentbedingungen wie Temperatur und Sauerstoffkonzentration sehr gut vorausberechnet werden.

Die im Rahmen des AMMONIA-REMOVAL¥-Projektes erlangten Ergebnisse lassen auf eine sinnvolle Anwendung bei der Entwicklung katalytischer Gasreinigungsvorgänge für Vergasungsprozesse hoffen. Das kinetische Modell für die SCO kann ebenfalls für die Modellierung anderer ähnlicher Probleme einschl¥ießlich der Heißgasreinigung von Gasen aus Kohlegasgeneratoren von großer Bedeutung sein. Weitaus wichtiger ist das erlangte Prozessverständnis, das die Grundlage für die Konzeption und Optimierung der Gasreinigungsprozesse mit Katalysatoren sein kann. Für we¥itere Tests der Stabilität des neuen Katalysatoraufbaus unter industriellen Bedingungen werden Interessenten gesucht. Für den Einsatz des neuen Katalysatoraufbaus werden auch Katalysatorhersteller bzw. -unternehmen gesucht, die Vergasungstechnologien nutzen.

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Jenny Jones
University of Leeds
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