Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Modifikation und Prozessparameter zur Optimierung von NT-SCR-Katalysatoren hinsichtlich Stabilität, Deaktivierung und Wirtschaftlichkeit

Gegenstand des Antrages ist die Weiterentwicklung neuartiger Katalysatormaterialien in Pulver- bzw. Pelletform, die sowohl eine NOx-Entfernung im Temperaturbereich < 200 °C als auch den Einsatz im Flugstrom/Filterschichtverfahren ermöglichen sollen.

Das Vorhaben schließt an das IGF-Projekt 18515 BG an. Es gliedert sich in zwei Schwerpunkte: die weiterführende Entwicklung der neuartigen Katalysatormaterialien und die Erforschung optimierter Verfahrensparameter auf Basis von Langzeittests unter praxisnahen Bedingungen. Auf Basis der Ergebnisse fokussiert das Anschlussvorhaben auf die Weiterentwicklung eines pulverförmigen MnOx-Katalysators auf TiO2-SiO2-Träger. Entwicklungspotenzial wird in der Kombination mit einer weiteren vielversprechenden aktiven Komponente gesehen. Darüber hinaus werden vertiefte Untersuchungen im Bereich des Trägermaterials angestrebt. Je nach Wahl des Trägers und Beschaffenheit des Abgases weist dieser adsorptive Eigenschaften gegenüber bestimmten im Abgas enthaltenen Schadstoffen auf. Bei Verwendung eines in der Abgasreinigung bereits etablierten Sorbens als Trägermaterial für die NT-SCR-Katalyse könnte die simultane Abscheidung weiterer Schadgase durch Adsorption am Träger gelingen.

Bei Einsatz des neuartigen Katalysatormaterials können bestehende Verfahren zur katalytischen Entstickung mit reduziertem Energiebedarf betrieben werden. Ebenso kann das Material in Verfahrensschritten eingesetzt werden, die bisher nicht zur katalytischen Entstickung dienten. Insbesondere für kleine Anlagen kann die Abgasreinigung so verbessert werden, dass der Einsatz von Ersatzbrennstoffen ohne Überschreitung der dann geltenden Grenzwerte möglich ist.

Als Folge davon können Investitions- (Entfall zusätzlicher Anlagenteile) als auch Betriebskosten (Entfall zusätzlichen Energiebedarfs zur Wiederaufheizung; Substitution teurer fossiler Energieträger) deutlich gesenkt werden. Davon profitieren in besonderem Maße produzierende Betriebe aus dem Bereich der kmU.

Ergebniszusammenfassung:

Am ITCL wurden umfangreiche Untersuchungen zur Verbesserung des NO-Umsatzes eines MnOx-Katalysators durch Kombination weiterer aktiver Komponenten durchgeführt. Die Resistenz gegenüber der Vergiftung mit H2O und SO2 stand dabei im Fokus der Untersuchungen. Die Regeneration der Materialien nach Vergiftung war ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt. Auf Basis der Ergebnisse wurden zwei Katalysatormaterialien mit MnCe und MnCeSn als aktive Komponente für weiterführende Untersuchungen im Flugstrom zur Verfügung gestellt. Untersuchungen zum Einsatz gebrauchter VWT-Katalysatoren als kostengünstige Alternative zum TiO2-SiO2-Trägermaterial runden die Forschungsaktivitäten ab.

Die Untersuchungen an den vom ITCL für die Verfahrensentwicklung ausgewählten Kata-ysatoren mit MnCe und MnCeSn als aktiven Komponenten zeigen, dass die Niedertemperaturentstickung im Flugstromverfahren ein vielversprechender Ansatz zur Reduzierung der Stickoxide innerhalb einer bereits in Abgasreinigunganlagen etablierten Verfahrensstufe ist.

Die Minderung des NO-Umsatzes steigt mit dem Anteil an Feuchte im Abgas, ist jedoch durch Trocknung bei Temperaturen < 200 °C vollständig reversibel. Wesentlich gravierender ist die Verblockung der aktiven Komponenten durch Reaktionen mit SO2. Allerdings hat sich gezeigt, dass die Vergiftung deutlich abnimmt, wenn der Staub Additive enthält, die SO2 binden. Diese Aussage basiert auf Untersuchungen mit Ca(OH)2.

Die Verwendung von VWT-Katalysatoren als Trägermaterial, für die eine Regenerierung nicht mehr möglich ist, ist ein vielversprechender Ansatz, um die angestrebten Katalysatoren mit MnCe und MnCeSn als aktiven Komponenten kostengünstig zu produzieren. Darüber könnte ein Einsatz ohne Rückgewinnung und Recycling des Materials wirtschaftlich sinnvoll werden. Hier ist im nächsten Schritt die Übernahme der Ergebnisse in die industrielle Entwicklung erforderlich.