Abluft-Fibel

Auswahlkriterien

Ablufterfassung

Abluftbeladung

Explosionsgefahr undInertisierung

Indirekte Kondensation

Direkte Kondensation

Membrananreicherung

Absorption

Adsorption

Benzindampfrückgewinnung

Verbrennungsanlagen

Biologische Abluftreinigung

Manfred Nitsche

Abluft-FibelReinigung lösemittelhaltiger Abgase

ISBN 978-3-662-45309-4 ISBN 978-3-662-45310-0 (eBook)DOI 10.1007/978-3-662-45310-0

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Manfred NitscheHamburgDeutschland

V

Vorwort

Sehr geehrter Leser, sehr geehrte Leserin,in diesem Buch wird mit vielen Beispielen aus der täglichen Praxis erläutert, wie man

die Problemebeim Umgang mit lösemittelhaltigem Abgas lösen kann, z. B.

• Wie erfasse ich die Abluft?• Ist das Gemisch aus Lösemitteln und Luft explosibel?• Wie inertisiere ich ein explosionsfähiges Gemisch?• Was beeinflusst die Explosionsgrenzen?• Wie berechne ich die Sättigungskonzentration?• Welches Abluftreinigungsverfahren ist geeignet oder optimal?

Die verschiedenen Abluftreinigungsverfahren werden mit ihren Problemen beschrieben:Indirekte und direkte KondensationProbleme: Schlechter Wärmeübergang, Nebelbildung, Vereisung, TaupunktabsenkungMembrananlagenProbleme: Verdichter und Vakuumpumpe limitieren den DurchsatzAbsorption mit einer geeigneten WaschflüssigkeitProbleme: Reinigung des WaschmediumsAdsorptionProbleme: Desorpton mit Dampf, Inertgas oder VakuumThermische AbluftreinigungProbleme: Autotherme Verbrennung und CO-BildungBiologische ReinigungProbleme: Wasserlöslichkeit und biologischer Abbau

Die Berechnung zur Auslegung derartiger Anlagen wird anhand vieler Beispiele gezeigt:Temperaturabhängigkeit der EX-GrenzenSättigungsbeladung in Abhängigkeit von der TemperaturTaupunkt und KondensationslinieErforderliche Bodenzahl zum Kühlen und Waschen

VI Vorwort

Auslegung eines Konzentationstransformators durch Absorption/DesorptionBenötigte Aktivkohlemengen und Wanderungsgeschwindigkeiten bzw. StandzeitenBrennstoffbedarf für die thermische Entsorgung

Für die kritische Durchsicht meines Manuskripts und Anregungen bedanke ich mich beiHerrn Prof. Dr. Bathen von der Universität Essen-DuisburgFrau Dr. Brandes und Herrn Frobese von der PTBHerrn Professor Dr. O. Carlowitz von der Technischen Universität ClausthalHerrn Dr. Halstrick von der Fa. Flammenfilter in BraunschweigHerrn Dr. Mathias Klein aus BerlinHerrn M.Wichert vom Landesamt für Naturschutz in Essen

August 2014 Dr. M. Nitsche

VII

Inhaltsverzeichnis

1 Auswahlkriterien für Abluftreinigungsverfahren und Planungshinweise . . . 11.1 Abluftströme mit geringen Lösemittelkonzentationen < 20 g/mN

3 . . . . . . . 21.1.1 Lösemittelentsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1.2 Lösemittelrückgewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.2.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2.2 Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2 Abluftströme mit hohen Lösemittelkonzentationen > 30 g/mN3 . . . . . . . . . . 6

1.2.1 Lösemittelentsorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.2 Lösemittelrückgewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2.2.1 Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.2.2 Membrananreicherung und Kondensation . . . . . . . . . . . . 8

1.3 Planungshinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.3.1 Allgemeine Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.3.2 Kondensationsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3.3 Absorptionsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.4 Membrananlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.5 Adsorberanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.3.6 Thermische Abluftreinigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2 Ablufterfassung aus Produktionsanlagen und Lagerbehältern . . . . . . . . . . . 152.1 Erfassung lösemittelhaltiger Abluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.1.1 Planung von Absaugsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2 Erforderliche Auslegungsdaten und Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.1 Abluftmengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2.2 Auswahl eines geeigneten Absaugsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2.3 Rohrleitungsdimensionierung und Druckverluste in den

Abluftrohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.3 Ablufterfassungssystem für mehrere Stränge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.4 Ablufterfassung aus Lagertanks und Lagerbehältern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

VIII Inhaltsverzeichnis

2.4.1 Atmungsemissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.4.2 Befüllemissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.4.3 Erfassung der Abluft aus Lagertanks und bei der Befüllung . . . . . . 38

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3 Berechnung der Sättigungsbeladung von Lösemitteln in Inertgas . . . . . . . . 433.1 Sättigungsbeladungen von Einzelkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.1.1 Dampfdruckberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.1.2 Berechnung der Sättigungskonzentration einer

Einzelkomponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.1.2.1 Gesamtgasbeladung SN bei Normbedingungen

(g/mN3 Gesamtgas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.1.2.2 Gesamtgasbeladung SB bei Betriebsbedingungen (g/mB

3 Gesamtgas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.1.2.3 Lösemittelbeladung SG pro kg Gesamtgas

(kg/kg Gesamtgas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.1.2.4 Molare Beladung (kmol/kmol Inertgas) . . . . . . . . . . . . . . 483.1.2.5 Ermittlung der Gesamtgasmenge von Lösemitteln und

Inertgas (mN3/h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.1.2.6 Berechnung des Partialdrucks aus der Beladung SB . . . . . 493.1.2.7 Umrechnung der Abgasbeladung von mg/m3 in

Volumen – ppm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.2 Sättigungsbeladung von idealen Lösemittelgemischen . . . . . . . . . . . . . 50

3.2.1 Sättigungskonzentration der verschiedenen Lösemittel im Inertgas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503.2.1.1 Berechnung der Sättigungsbeladungen SN bei

Normbedingungen (g/mN3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.2.1.2 Berechnung der Sättigungsbeladung bei Betriebsbedingungen (g/mB

3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533.2.1.3 Molare Sättigungsbeladung (kmol/kmol Inertgas) . . . . . . 54

3.3 Sättigungsbeladungen von nicht idealen Lösemittelgemischen . . . . . . . . . 57 3.3.1 Partialdruckberechnung mit Aktivitätskoeffizient . . . . . . . . . . . . . . 57

4 Explosionsgefahr und Inertisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634.1 Was sind die Kriterien für die Explosionsfähigkeit bzw. Brennbarkeit? . . . 634.2 Inertisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.3 Wie inertisiert man? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.3.1 Verdrängungsinertisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694.3.2 Verdünnungs- oder Spülinertisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704.3.3 Druckgas-Spülung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724.3.4 Vakuum – Spülung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734.3.5 Inertisierung von Lagertanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

IXInhaltsverzeichnis

4.4 Explosionsschutz – Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.4.1 Verbreiterung der Explosionsgrenzen mit zunehmender

Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804.4.2 Ermittlung der Explosionsgrenzen von Gemischen nach Le

Chatelier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814.4.3 Berechnung der prozentualen UEG für Einzelkomponenten . . . . . . 824.4.4 Berechnung der prozentualen UEG für Gemische . . . . . . . . . . . . . . 834.4.5 Berechnung des Temperatureinflusses auf den prozentualen

UEG-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 834.4.6 Bestimmung des Mindest – N2 – Gehalts zur Inertisierung . . . . . . . 844.4.7 Ermittlung des O2 – Bedarfs g für die stöchiometrische

Verbrennung von 1 kMol Brennstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.4.8 Heizwertberechnung für die Massenzusammensetzung . . . . . . . . . 864.4.9 Berechnung der adiabaten Flammentemperatur . . . . . . . . . . . . . . . 88

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

5 Indirekte und direkte Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935.1 Indirekte Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

5.1.1 Schlechter Wärmeübergang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 955.1.2 Nebelbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 975.1.3 Eisbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035.1.4 Taupunkterniedrigung bei Mehrkomponentengemischen . . . . . . . . 1035.1.5 Verschlechterung der Kondensation in einem

Differentialkondensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035.2 Direkte Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1075.3 Einlussgrössen auf die Kondensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1135.4 Berechnungen für die indirekte Kondensation in Wärmetauschern . . . . . . 115

5.4.1 Taupunktberechnung inertgashaltiger Dämpfe . . . . . . . . . . . . . . . . 1165.4.2 Berechnung der Kondensationskurve für Lösemittel –

Inertgas – Gemische . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1195.5 Berechnungen für die direkte Kondensation in Kolonnen . . . . . . . . . . . . . . 128

5.5.1 Wärmetechnische Auslegung der Kolonne für die Kühlung . . . . . . 1295.5.1.1 Berechnung mit der volumetrischen

Wärmeübergangszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1295.5.1.2 Berechnung der erforderlichen Wärmeübergangsein-

heiten NTUW in einer Füllkörperkolonne . . . . . . . . . . . . . 1325.5.1.3 Berechnung der erforderliche theoretische Böden nW

für den Wärmeaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1345.5.2 Erforderliche theoretische Böden NTM für den Stoffübergang . . . . 136

5.6 Anwendungsbeispiele für Kondensationsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

X Inhaltsverzeichnis

6 Membrananlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1476.1 Funktionsbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1476.2 Einflussgrössen auf die Membrananreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1526.3 Beispiel für eine Membrananlage zur Benzindampfrückgewinnung . . . . . 152Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

7 Absorptions- und Desorptionsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1597.1 Funktionsbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1597.2 Einflussgrössen auf die Ab- und Desorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

7.2.1 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1637.2.2 Desorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

7.3 Erforderliche Trennstufen für die Absorption und Desorption . . . . . . . . . . 1677.3.1 Ermittlung der erforderlichen Trennstufen für Absorptionsanla-

gen mit geradlinigen Gleichgewichts- und Bilanzlinien . . . . . . . . . 1677.3.2 Ermittlung der erforderlichen Trennstufen für Desorptionsanla-

gen mit geradlinigen Gleichgewichts- und Bilanzlinien . . . . . . . . . 1767.4 Konzentrationstransformation durch eine kombinierte

Absorption-Desorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1807.5 Ermittlung der erforderlichen Füllkörperhöhe oder der benötigten

praktischen Böden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1897.5.1 Benötigte Füllkörperhöhen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1897.5.2 Erforderliche praktische Bodenzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

7.6 Berechnung des Dampf-Flüssigkeitsgleichgewichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1907.6.1 Dampfdruckermittlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1927.6.2 Berechnung der Aktivitätskoeffizienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

8 Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1978.1 Adsorptionsgleichgewicht und Adsorptionspotential . . . . . . . . . . . . . . . . . 1978.2 Adsorptionskinetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2048.3 Adsorptionskinetische Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

8.3.1 Berechnung der Servicezeit t mit den Aktivkohlebeladungen B1 und B2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

8.3.2 Ermittlung der Durchbruchszeit t nach Wheeler . . . . . . . . . . . . . . . 2098.3.3 Durchbruchszeit mit der volumetrischen Adsorberkapazität und

MTZ = 10 cm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2118.3.4 Wandergeschwindigkeit wC der Konzentrationsfront . . . . . . . . . . . 2118.3.5 Wandergeschwindigkeit u der MTZ nach Kovach . . . . . . . . . . . . . . 2138.3.6 Berechnung der Länge LMTZ der MTZ nach der

Klotzgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2158.3.7 Berechnung der Länge Lbel der beladenen Zone im Adsorber

ohne MTZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

XIInhaltsverzeichnis

8.3.8 Wandergeschwindigkeit wT der Temperaturfront . . . . . . . . . . . . . . . 2168.4 Desorption von Adsorbern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

8.4.1 Wasserdampfdesorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2228.4.2 Inertgasdesorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2298.4.3 Vakuumdesorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2328.4.4 Probleme bei der Inertgas- und Vakuumdesorption . . . . . . . . . . . . . 238

8.5 Adsorption von Mehrkomponentengemischen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2408.6 Adsorberauslegungsberechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

8.6.1 Erforderlicher Strömungsquerschnitt F für einen Abgasvolumenstrom V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

8.6.2 Adsorberdurchmesser D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2488.6.3 Aktivkohlemenge GA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2498.6.4 Erwärmung beim Adsorbieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2498.6.5 Erforderliche Strippgasmenge zum Ausstrippen der Lösemittel

aus der A-Kohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2508.6.6 Wärmezufuhr Qzu zum Adsorber durch Dampf oder Stickstoff . . . . 2518.6.7 Erforderliche Wärme Qheiz zum Aufheizen des Adsorbers . . . . . . . 2528.6.8 Trocknung und Kühlung der Aktivkohle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2548.6.9 Erforderliche Wärmemenge Qstr für das Desorbieren der

Lösemittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.6.10 Druckverlust im Adsorber ΔP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258

8.7 Adsorber für die Benzindampfrückgewinnung mit adiabater Vakuumdesorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2598.7.1 Verfahrensbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2598.7.2 Hinweise zur Auslegung derartiger Adsorber . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

8.7.2.1 Aktivkohlemenge und Zykluszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2618.7.2.2 Vakuumpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2628.7.2.3 Strippluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2638.7.2.4 Kondensationskolonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

8.7.3 Auslegung eines Adsorbers mit adiabater Vakuumdesorption . . . . . 2658.7.3.1 Auslegung für Benzindampf als Pseudokomponente . . . . 2668.7.3.2 Adsorberauslegung auf Basis der Einzelkomponenten . . . 272

8.7.4 Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2798.7.4.1 Erforderliche Aktivkohlemenge GK . . . . . . . . . . . . . . . . . 2798.7.4.2 Saugvermögen der Vakuumpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2808.7.4.3 Dimensionierung des Adsorbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2828.7.4.4 Ermittlung des Druckverlustes im Adsorber . . . . . . . . . . . 2838.7.4.5 Kontrollberechnung der beladenen Adsorberlänge L . . . . 2838.7.4.6 Kontrollberechnung der Wandergeschwindigkeit wC

der Konzentrationsfront und der Zeit tC bis zum Durchbruch der Konzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

XII Inhaltsverzeichnis

8.7.4.7 Erforderliche Zonenhöhen für die einzelnen Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

8.7.4.8 Erwärmung der Aktivkohle beim Adsorbieren . . . . . . . . . 287Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288

9 Benzindampfrückgewinnungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2919.1 DIKOAD-Verfahren mit kalter Wäsche und Adsorption . . . . . . . . . . . . . . . 2929.2 Indirekte Kondensation in Rohrbündelapparaten mit Nachreinigung . . . . . 2969.3 Benzindampfrückgewinnung mit Membranen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2999.4 AD – Verfahren mit Druckwechseladsorbern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

10 Thermische und katalytische Abluftreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30710.1 Thermische Nachverbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30710.2 Katalytische Nachverbrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31510.3 Regenerative thermische Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31710.4 Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

10.4.1 Autotherme Beladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31910.4.2 Berechnung der erforderlichen Brennstoffmenge mB . . . . . . . . . . . 32110.4.3 Erforderliche Zusatzluftmenge zur Kühlung

der Brennkammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32110.4.4 Rauchgasmenge aus der Verbrennung des Hilfsbrennstoffs . . . . . . 32210.4.5 Dimensionierung der Brennkammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32510.4.6 Kühlluftmenge zur Abkühlung der Rauchgase

und Kamindurchmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

11 Biologische Abluftreinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32911.1 Biofilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32911.2 Biowäscher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

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Auswahlkriterien für Abluftreinigungsverfahren und Planungshinweise

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2015M. Nitsche, Abluft-Fibel, DOI 10.1007/978-3-662-45310-0_1

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Die verschiedenen Verfahren zur Reinigung lösemittelbeladener Abgasströme sind in Abb. 1.1 mit Kurzkommentaren zusammengestellt.

Eine detaillierte Beschreibung der Verfahren wird in den folgenden Kapiteln gege-ben:

Kapitel 5: Indirekte und direkte KondensationKapitel 6: MembranverfahrenKapitel 7: Absorptionsverfahren mit DesorptionKapitel 8: AdsorptionsverfahrenKapitel 9: BenzindampfrückgewinnungsanlagenKapitel 10: Thermische und katalytische AbluftreinigungKapitel 11: Biologische Abluftreinigung

In Abb. 1.1 sind die Verfahren unterteilt in Abgasströme mit geringer Beladung bis maxi-mal 20 g/mN

3 Abgas und Abgasströme mit höherer Beladung > 30 g/mN3.

Bei Lösemittelbeladungen < 20 g/mN3 liegen die Konzentrationen unterhalb von 50 %

UEG.Es besteht somit keine Explosionsgefahr bei Umgebungstemperstur, aber bei höheren

Temperaturen erweitern sich die Explosionsgrenzen (siehe Kap. 4).Wenn das Abgas mehr als 30 g/mN

3 Lösemittel enthält, muss mit Explosionsgefahr gerechnet werden. Die Anlagen sind entsprechend auszulegen. Vor allem muss eine Rück-zündung in die Produktionsanlagen vermieden werden.

2 1 Auswahlkriterien für Abluftreinigungsverfahren und Planungshinweise

1.1 Abluftströme mit geringen Lösemittelkonzentationen < 20 g/mN3

Die in der Abluft enthaltenen Lösemittel können entsorgt oder zurückgewonnen werden.

1.1.1 Lösemittelentsorgung

Die verschiedenen thermischen Verfahren zur Lösemittelentsorgung sind in Abb. 1.1 mit den Konzentrationen für autotherme Verbrennung aufgeführt.

Normalerweise ist bei Anlagen mit rekuperativer Abluftvorwärmung eine Stützflam-me installiert, die die Oxidation sicher einleitet und die Abluft um ca. 30 °C erwärmt (Abb. 1.2).

VorteilGute Abluftreinigung auf geringe Austrittskonzentrationen, auch für Gemische.

NachteilWertstoffe werden vernichtet

Hilfsbrennstoff erforderlich

Abb. 1.1 Auswahlkriterien für Abluftreinigungsverfahren [1]