Katalysatoren

  

 

 

Einführung
Exomission hat umfangreiche Erfahrung in der Auslegung, Trägerauswahl, Beschichtungsformulierung und den mechanischen und chemischen Haltbarkeiten verschiedenster Katalysatorsysteme. Wir bieten Ihnen sowohl Standardlösungen als auch speziell auf Ihren Anwendungsbereich angepasste Komponenten. Wir beraten Sie gerne und freuen uns über Ihre Anfrage.

Der Oxidationskatalysator (OC)  für den Einsatz bei Motoren im Magerbetrieb. Der Katalysator oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) effizient. Wirkungsgrade von 90% und mehr sind die Regel. Zu den Kohlenwasserstoffen zählen unter anderen auch nachfolgende Verbindungen:

  • polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
  • flüchtige organische Verbindungen
  • nicht Methan-Kohlenwasserstoffe
  • Aldehyde, beispielsweise Formaldehyd, auch genannt Methanal (CH2O)

Sonderformen:

Der Dieseloxidationskatalysator (DOC)  oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) bei Dieselmotoren. Ein kleiner Teil der ausgestoßenen Partikelmasse wird durch Oxidation der an den Rußpartikeln auskondensierten Kohlenwasserstoffen (HC) ebenfalls reduziert.
In Verbindung mit Partikelfiltern wird der DOC auch benötigt, um die ohnehin im Abgas vorhandenen Stickoxide (NOx) in Stickstoffdioxid (NO2) umzuwandeln; damit wird der Einsatz von passiv regenerierenden Partikelfiltern ermöglicht – siehe Partikelfiltertechnologie. Wir können sowohl Beschichtungen liefern die die NO2-Bildung behindern, als auch optimieren.

Unsere DOC erhalten Sie in den verschiedensten Gehäusebauformen.


Der Biogaskatalysator (BOC) ist ein Oxidationskatalysator, der bei Verbrennungsmotoren (Mager- oder Zündstrahlverfahren) zum Einsatz kommt, welche mit Gasen biologischen Ursprungs betrieben werden. Dazu gehören Biogas, Grubengas, Klärgas und Deponiegas.

Der BOC oxidiert Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe. Zu den Kohlenwasserstoffen gehört auch Formaldehyd.

Formaldehyd ist ein Zwischenprodukt bei der Verbrennung von Methan und fällt dadurch im Abgas von Biogasmotoren prinzipiell an.

Formaldehyd ist als krebserzeugend eingestuft, so dass nach TA-Luft ein Grenzwert von 1 mg/Nm³ bezogen auf 5 % O2 im Abgas eingehalten werden müsste. Es existiert jedoch weder eine Abgasnachbehandlung, die nachgewiesenermaßen diesen Grenzwert einhalten würde, noch existiert eine Messtechnik, die die Einhaltung oder Überschreitung dieses Grenzwertes unter Feldbedingungen sicher nachweisen kann.

Die Bund-/Länderarbeitsgruppe Immissionsschutz LAI hat deshalb im Rahmen des EEG2009 beschlossen, 40 mg/Nm³ als zu unterschreitenden verschärften Grenzwert festzulegen und den dazu notwendigen erhöhte Anlagenaufwand (Biogasaufbereitung und Abgasnachbehandlung) mit einem zusätzlichen 1 ct/kWhel zu vergüten.

Problematisch bei der Anwendung von BOC sind die im Brenngas enthaltenen Katalysatorgifte, insbesondere enthaltener Schwefelwasserstoff H2S . Schwefelverbindungen im Bio-Brenngas verbrennen im Motor zu SO2, welches als Abgas den Motor verlässt und die katalytische Beschichtung des Katalysatorträgers beschädigt. Im Katalysator selbst wird SO2 teilweise zu SO3 oxidiert.

Das SO2 bildet mit dem ebenfalls im Abgas enthaltenden Wasserdampf schweflige Säure, das gebildete SO3 bildet mit dem Wasserdampf Schwefelsäure. Die so gebildete Schwefelsäure schlägt sich auf Grund des niedrigen Taupunktes insbesondere im Abgaswärmetauscher einer KWK-Anlage nieder und korrodiert/zerstört so wegen ihrer Aggressivität selbst Edelstähle.

Aus diesen Gründen ist unbedingt eine Brenngasentschwefelung vorzusehen.

Zusätzlich sind die Exomission BOC jedoch mit einer speziellen katalytischen Beschichtung versehen, die eine erhöhte Beständigkeit gegen Schwefelverbindungen aufweist sowie die Oxidation von Schwefelverbindungen generell verringert.

Somit erhöht sich die Beständigkeit gegen Katalysatorvergiftung einerseits und verringert sich die Schwefelsäurebildung und damit die Korrosion des Abgaswärmetauschers andererseits.

Unsere BOC erhalten Sie in den verschiedensten Gehäusebauformen. [siehe weiter unten]

Mehr Informationen zu unseren GAS-Katalysatoren finden Sie hier

Der Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC) hat die Aufgabe evtl. überschüssiges Ammoniak wieder in Stickstoff und Wasser umzuwandeln. Dies ist erforderlich, weil gasförmiges NH3  eine sehr niedrige Geruchsschwelle hat. Es kommt bereits bei einem Ammoniakschlupf von 15 ppm zu einer Geruchsbelästigung. Desweiteren ist NH3 giftig und führt bei höheren Konzentrationen zu Verätzungen von Augen, Atemwegen sowie der Haut.
 – mehr zum Ammoniak-Schlupfkatalysator, siehe NOX-Minderung durch SCR.

Der Drei-Wege-Katalysator (TWC)  für den Einsatz bei λ-geregelten Ottomotoren. Der Katalysator oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), gleichzeitig reduziert er die Stickoxide. Die gewünschten Reaktionen finden optimal bei λ = 1 statt. Hier spricht man von einem stöchiometrischen Gemisch. Im Falle von Benzin gilt ein Massenverhältnis (Luft/Kraftstoff) von 14,7:1

Der SCR-Katalysator (selektive katalytische Reduktion)  zur Reduktion von Stickoxiden. Die SCR-Technologie bringt Ammoniak (NH3) in Form des Trägermittels  (AdBlue®) in den Abgasstrang vor einem SCR-Katalysator ein, mit dessen Hilfe Stickoxide selektiv zu elementarem Stickstoff mit Konvertierungsraten von bis zu  und höher reduziert werden können.

[Mehr Informationen zum Verfahren und zu den Exomission-SCR-Dosiersystemen finden Sie hier]

Die derzeit verfügbaren SCR-Katalysatoren unterscheiden sich einerseits hinsichtlich ihres Aufbaus und andererseits in der chemischen Zusammensetzung der aktiven Komponenten. Aufgrund unterschiedlicher Aktivität und Stabilität eignen sie sich jeweils nur für bestimmte Anwendungs- und Temperaturbereiche und müssen somit systemspezifisch ausgelegt werden.

Zudem wird in der SCR-Katalysatortechnologie zwischen Träger- und Vollkatalysatoren unterschieden.

Vollkatalysatoren sind extrudierte, poröse Keramiken, welche ihre aktiven Komponenten bereits in der Keramik enthalten. Sie besitzen eine geringere spezifische Oberfläche als Trägerkatalysatoren, jedoch ist ihre -Speicherfähigkeit höher, da sie komplett aus aktivem Material bestehen. Allerdings besitzen sie den Nachteil, dass sich das  bei diesen Katalysatoren bei dynamischem Betrieb (Anstieg von Temperatur und/oder Raumgeschwindigkeit) schneller löst als bei Trägerkatalysatoren. Aufgrund dieses Verhaltens werden Vollkatalysatoren in der Regel bei stationär betriebenen Motoren und Anlagen eingesetzt. Für den mobilen SCR-Einsatz haben sich Trägerkatalysatoren dank ihrer besseren Speicherungseigenschaften bewährt.

In Abhängigkeit der Systemgegebenheiten ermitteln wir für Sie die bestmöglichen Katalysatoren bezüglich Kosten, Konvertierungsrate, Haltbarkeit und Bauraumgegebenheiten. Benötigen Sie zusätzlich zu den SCR-Katalysatoren das SCR-Dosiersystem finden Sie [hier weitere Informationen].

 

Beschichtungen und Trägerbauformen

Ein Katalysatorsystem besteht aus dem Gehäuse, dem Träger (Monolith), der Zwischenschicht (Wash-Coat) und der darauf aufgebrachten katalytisch aktiven Schicht. Mithilfe der Struktur des Wash-Coats wird eine entsprechend hohe spezifische Oberfläche, die für die Katalysatoraktivität entscheidend ist, zur Verfügung gestellt. Als Wash-Coat kommen Aluminiumoxide, Siliziumoxide und Titanoxide zum Einsatz, wobei die Wechselwirkungen mit den Beschichtungen bei Aluminiumoxid gering und bei Titanoxid sehr ausgeprägt sind. Es kann zwischen Keramik- und Metallträger unterschieden werden. Die Struktur der Träger ist durch enge meist parallellaufende Kanäle bzw. Zellen gekennzeichnet, durch die das Abgas strömt. Metallträger bieten grundsätzlich den Vorteil, dass sich dünnere Wandstärken und höhere Zelldichten realisieren lassen. Hierdurch können der Bauraum und der Druckverlust des Katalysators verringert werden. Metallträger weisen aufgrund der geringeren Wärmekapazität ein günstigeres Aufheizverhalten im dynamischen Betrieb auf. Katalysatoren werden möglichst nah am Motor platziert, damit sie möglichst früh die für ihre effiziente Funktion notwendige Temperatur erlangen (light-off temperature). Durch Einsatz von strukturierten Metallfolien lässt sich durch die entstehende Turbulenz eine Katalysator-Volumenreduktionen bis zu 30% realisieren. Damit wird auch die für die Beschichtung erforderliche Edelmetallmenge geringer.

Gehäusebauformen

Unterschiedlichste Gehäuseformen sind für die Integration des Katalysators darstellbar.

  1. Katalysatorgehäuse direkt geflanscht

 

 

 


  1. Katalysator mit Konengehäuse geflanscht

 

 

 


  1. Katalysator mit Konengehäuse in das Abgasrohr eingeschweißt

 

 

 


  1. Katalysator mit Einschub- / Wechselgehäuse

 



 

 

Recycling

Insbesondere bei Einsatz von Biogas unterliegen die Katalysatoren Vergiftungsprozessen, die einen Ersatz / Austausch der Träger nach gewissen Laufzeiten erforderlich machen. Bei Ersatz / Austausch eines Trägers nehmen wir die gebrauchten Monolithen zurück – sofern diese ursprünglich von uns geliefert wurden oder ein Edelmetallnachweis eines Fremdträgers vorliegt – und recyceln diese. Da wir mit einem renommierten Fachunternehmen für das Katalysatoren-Recycling zusammenarbeiten, können wir Ihnen einen Großteil der recycelten Edelmetalle rückvergüten.

 

                       

Wir freuen uns über Ihre Anfrage

 

 

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