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Katalysatoren

Zeolith-Katalysatoren verringern Stickoxidausstoß in der Salpetersäureproduktion

| Autor/ Redakteur: Dr. Arno Tissler, Dr. Roderik Althoff / Manja Wühr

Treibhauseffekt, Ozonloch und Klimawandel: Der Druck von Politik und Öffentlichkeit, klimaschädliche Abgase drastisch zu senken, wächst. Zeolith-Katalysatoren der Süd-Chemie helfen den Lachgasausstoß in industriellen Anlagen zu reduzieren.

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In Kombination mit dem EnviNOx-Verfahren von Uhde helfen Zeolith-Katalysatoren von Süd-Chemie in Düngemittelfabriken die Lachgasemissionen in der Salpetersäureproduktion zu reduzieren.
In Kombination mit dem EnviNOx-Verfahren von Uhde helfen Zeolith-Katalysatoren von Süd-Chemie in Düngemittelfabriken die Lachgasemissionen in der Salpetersäureproduktion zu reduzieren.
( Bild: Uhde )

In der Natur kommen Stickstoff und Sauerstoff überwiegend getrennt vor. Erst durch Reaktionen in chemischen Anlagen verbinden sich die beiden Elemente zu schädlichen Stickoxidverbindungen. Hinter diesem Sammelbegriff verbergen sich gleich mehrere klimaschädliche Verbindungen, die als Gemisch in die Atmosphäre gelangen. Die Folgen sind saurer Regen, Smog und steigende Ozonwerte in Bodennähe.

Besonders klimarelevant und als Treibhausgas gefürchtet ist das Distickstoffmonoxid (N2O), besser bekannt unter dem Namen Lachgas. Der Grund: N2O gelangt bis in die Stratosphäre und trägt dort zur Zerstörung der schützenden Ozonschicht der Erde bei. Am vom Menschen verursachten Treibhauseffekt hat Lachgas einen Anteil von fünf Prozent. Zusätzlich zeigt es in der Atmosphäre eine Verweildauer von rund 100 Jahren. Seine klimaschädliche Wirkung pro Molekül ist deshalb mehr als 300-mal größer als die von Kohlendioxid (CO2). Die mit Abstand meisten industriellen N2O-Emissionen fallen bei der Produktion von Salpetersäure sowie im Straßenverkehr an. Deshalb schreibt das Kyoto-Protokoll in genau diesen Bereichen eine starke Reduktion des Lachgasausstoßes bis 2012 vor. Eine Herausforderung, die nur mit neuen Katalysatoren zu lösen ist. Die Süd-Chemie entwickelt und vertreibt katalytisch aktive Materialien auf Basis metallhaltiger Zeolithe.

Großprojekt in Ägypten

Was die EnviNOx-Technologie von Uhde (siehe unten) zusammen mit den Zeolith-Katalysatoren zu leisten vermag, zeigt ein Beispiel in Ägypten. Hier betreibt die Abu Qir Fertilizer Company eine der weltweit größten Düngemittelfabriken. Entsprechend groß ist die Anlage zur Produktion von Salpetersäure, eines der wichtigsten Zwischenprodukte zur Herstellung von Düngemitteln. Dabei fallen neben NOx auch riesige Mengen N2O an, welche bisher ungehindert an die Atmosphäre abgegeben wurden. Im Herbst 2006 hat das Unternehmen eine neue Abgasbehandlungsanlage mit dem Verfahren von Uhde in Betrieb genommen. Kernstück dieser Anlage sind Zeolith-Katalysatoren der Süd-Chemie. Sie reduzieren den Ausstoß der schädlichen Treibhausgase N2O und NOx um 99 Prozent und zersetzen die Stickoxide in die natürlichen Luftbestandteile Stickstoff und Wasser. In Zahlen ausgedrückt bedeutet das eine jährliche Lachgasreduktion von etwa 4700 Tonnen. NOx dazu gerechnet, erhält man insgesamt 5600 Tonnen Stickoxide, die künftig nicht mehr in die Atmosphäre abgegeben werden. Diese Menge hat auch das Interesse anderer Salpetersäurehersteller geweckt.

Weitere Anlagen

Die beiden Unternehmen haben bereits eine von drei weiteren Anlagen in Südkorea ausgerüstet, die im Januar 2007 in Betrieb ging. Zusammen erreichen die Anlagen in Südkorea und Abu Qir in Zukunft eine Klimaschutzleistung, die im internationalen Emissionshandel einem Äquivalent von 2,9 Millionen Tonnen CO2 entspricht. Das gleicht dem jährlichen Kohlendioxid-Ausstoß von 725 000 PKW mit einer Fahrleistung von 20 000 km.

Die Nachfrage nach Katalysematerial auf Zeolith-Basis steigt nicht nur in der Chemieindustrie. Vor allem die Automobilindustrie sieht sich mit der Aufgabe konfrontiert, die Stickstoffemissionen zu senken. Ein Lösungsansatz ist die Selektive Katalytische Reduktion. Doch damit sie mithilfe von Ammoniak die Stickoxide in Stickststoff und Wasser zerlegen kann, braucht sie spezielle Katalysatoren. Um diesen Bedarf auch in Zukunft decken zu können, hat Süd-Chemie im Herbst 2006 den Zeolithhersteller Tricat Zeolites in Bitterfeld übernommen.

Hintergrund: Das Uhde-EnviNOx-Verfahren

Bei der industriellen Produktion von Salpetersäure entstehen NOx und N2O. Mit dem EnviNOx-Verfahren des Dortmunder Anlagenbau-Unternehmens Uhde lassen sich die beiden klimaschädlichen Stoffe nahezu komplett entfernen. Die Technik eignet sich sowohl zum Nachrüsten als auch zur Erstausstattung. Sie schließt sich direkt ans Ende der Salpetersäureproduktion an. Das verhindert den Kontakt mit der Salpetersäure sowie mit dem Zwischenprodukt NO. Damit wird sowohl ein Produktverlust als auch eine Kontamination ausgeschlossen.

Die Autoren sind Mitarbeiter der Süd-Chemie AG, Heufeld.

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