Projekt 09274/02

Entwicklung und erstmalige Demonstration eines ökologischen Verfahrens zur Abluftreinigung für automatische Faßreinigungsanlagen im technischen Maßstab

Projektdurchführung

Bayern-Fass GmbH
Hans-Böckler-Str. 2
86551 Aichach

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war es, ein innovatives Verfahren zur Reinigung der Abluft aus Fassreinigungsanlagen bei der Firma Bayern-Fass erstmals im industriellen Maßstab zu etablieren. Die ablufttechnische Fragestellung ist in der Fassreinigung generell durch ein enormes Vielstoffgemisch gekennzeichnet, das aus mehr als 500 verschiedenen organischen Substanzen mit stark und schnell schwankenden Konzentrationen besteht.
Auf der Basis der Erkenntnisse des vorausgegangenen halbtechnischen Vorläuferprojektes AZ 09274/01 und der dortigen Versuchsergebnisse sollte der erreichbare Reinigungsgrad der Abluft (gemessen in Gesamt-C/Nm³) ermittelt werden. Das eingesetzte Adsorbermaterial, die katalytische Nachverbrennung sowie die Sicherheitstechnik sollten für den vorgesehenen industriellen Dauerbetrieb optimiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie technische Anlage wurde im Dezember 1997 bei der Fa. Reinluft Relox GmbH bestellt und im 1. Quartal 1999 in Betrieb genommen. Das Konzept der Anlage beruhte darauf, dass zunächst die Abluft aus der Fassreinigungsanlage über einen hydrophoben Molekularsiebzeolithen geführt wurde. An diesem sollten sich die organischen Bestandteile der Abluft anlagern; das entstehende Reingas wurde über einen Kamin ins Freie geleitet. Nach Schichtende wurde vorgewärmte Luft durch den Adsorber geleitet. Die Schadstoffe sollten sich vom Adsorbermaterial lösen und einer katalytischen Abgasreinigung zugeführt werden. Mit Hilfe eines Erhitzers wurden sie auf ein Temperaturni-veau gebracht, bei dem eine Oxidation zu Kohlenstoffdioxyd und Wasser entsteht.
Das lufttechnische Konzept der Fassreinigungsanlage war auf die Abluftreinigung abzustimmen. Die Konditionierung der Abluft (Wasserdampfsättigung) im Hinblick auf die Adsorptionseigenschaften des Zeolithen war zu ermitteln. Durch die Messung von Temperatur und Schadstofffracht an Ein- und Ausgang von Adsorber und Katalysator waren Strömungsverhalten, Wärmeübertragung und Desorptionszeit zu optimieren. Durch regelmäßige Untersuchungen der eingesetzten Materialien und Anlagenteile waren die Auswirkungen des Vielstoffgemischs auf die Standzeit der Anlage zu beurteilen. Hierbei standen das Verhalten der eingesetzten Adsorber- und Katalysatormaterialien sowie die Empfindlichkeit der Anlage gegenüber Korrosion im Vordergrund.


Ergebnisse und Diskussion

Die Abluftreinigung mit dem beschriebenen Verfahren musste im August 1999 eingestellt werden, nachdem sich die folgenden Ergebnisse herauskristallisierten:
- An der Anlage lagen erhebliche sicherheitstechnische Mängel vor:
Nachdem es schon während der Inbetriebnahmephase zu einer Verpuffung in der Anlage kam, musste im laufenden Betrieb festgestellt werden, dass bezüglich der sicherheitstechnischen Ausrüstung der Anlage durch den Anlagenhersteller erhebliche Mängel vorlagen. Insbesondere fehlte eine Einrichtung zur Inertisierung der Anlage bei Überschreitung der maximal zulässigen Temperaturen bzw. nach Auslösen der Überwachung der unteren Explosionsgrenze des Desorptionsgases.
- Die behördlich vorgegebenen Emissionsgrenzwerte beim Adsorptionsprozess wurden um ein vielfaches überschritten:
Messungen der Reingassituation im Adsorberbetrieb ergaben, dass der Adsorber, obwohl für den Anwendungsfall ausreichend dimensioniert (Beladekapazität etwa 1,6 %), nur einen Wirkungsgrad von etwa 47 % erreichte. Man kann davon ausgehen, dass das Adsorbermaterial nur unzureichend desorbiert wurde und deshalb im Laufe der Zeit eine Aufsummierung der organischen Stoffe im Adsorber stattfand. Außerdem kann angenommen werden, dass bedingt durch das Vielstoffgemisch eine Koadsorption stattfand, das heißt: ankommende Stoffe verdrängten bereits adsorbierte.
- Die katalytische Oxidation des Desorptionsgases war unvollständig und die behördlich vorgegebenen Emisionsgrenzwerte wurden ebenfalls um ein Vielfaches überschritten:
Messungen der Abgassituation im Desorptionsbetrieb ergaben, dass hier ein Wirkungsgrad von etwa 40 % vorlag. Die Gründe hierfür werden im wesentlichen in einer Beschädigung (thermisch oder chemisch) des eingesetzten Katalysatormaterials vermutet. Diese kann im laufenden Betrieb, oder auch schon durch die Verpuffung in der Inbetriebnahmephase hervorgerufen worden sein. Weiterhin ist nicht auszu-schließen, dass der Katalysator inhomogen durchströmt wurde, so dass partielle Bypässe entstanden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Firma Bayern-Fass GmbH Fassreconditionierung, Hans-Böckler-Strasse 2, 86551 Aichach, Ansprechpartner: Herr Queisser, Herr Eigner, Tel. 08251 / 88 99-0, Fax -39;
Firma Reinluft Relox GmbH, Technologiepark Universität Bremen, 28092 Bremen, Tel. 04223 / 595, Fax / 3211, Ansprechpartner: Herr Woitkowitz.


Fazit

Der Versuch, das Vielstoffgemisch in der Abluft einer Fassreinigungsanlage mit Hilfe eines Adsorbers mit nachgeschalteter katalytischer Oxidation im industriellen Maßstab zu reinigen, scheiterte. Es hat sich gezeigt, dass die ökologischen und ökonomischen Vorteile, die man sich auf Basis der vielversprechenden Ergebnisse des Projektes AZ 09247/01 mit dieser Vorgehensweise erhoffte, nicht eingetreten sind. Weder konnten die Zielwerte (gemessen in Gesamt-C/Nm³) im Reingas erreicht werden, noch genügte die Anlage mit ihren sicherheitstechnischen Mängeln den Anforderungen an einen störungsfreien industriellen Dauerbetrieb.
Auf Grund der gegebenen behördlichen Auflagen zur Einhaltung der Luftgrenzwerte wurde durch die Bayern-Fass GmbH unverzüglich, nachdem sich ein Scheitern des Pilotprojektes andeutete, eine thermische Nachverbrennungsanlage bei der Firma Eisenmann in Auftrag gegeben. Diese Anlage ist bei Bayern-Fass seit September 1999 in Betrieb und erfüllt die Anforderungen der TA-Luft ohne Probleme. Unter Berücksichtigung bestimmter Maßnahmen (Ausschleusen von Fässern mit CKW-haltigen oder silikonhaltigen Füllgütern) ist mit dieser Anlage ein reibungsloser und störungsfreier Betrieb möglich. Die Grenzwerte der TA-Luft werden deutlich unterschritten.
Im Juni 2000 wurde der bei Bayern-Fass erreichte technische Umweltschutz, insbesondere die regenerative Nachverbrennung der Abluft aus der Lackieranlage und die thermische Nachverbrennung der Abluft aus der Fassreinigungsanlage in die Ausschussarbeit zur Novellierung der TA-Luft eingebracht. Die Abluftgrenzwerte, wie sie bei Bayern-Fass im industriellen Dauerbetrieb erreicht werden, sollen als Stand der Technik für Fassrekonditonieranlagen (4. BImSchV, 10.21) in die neue TA-Luft einfließen. Bayern-Fass sieht sich mit dem dort jetzt erreichten Stand im technischen Umweltschutz eindeutig als Vorreiter in Deutschland und Europa.