Auswahl von Aktivkohle für industrielle Abgase: VOC, H₂S, Gerüche und Lösungsmittelrückgewinnung

Eine pelletierte Aktivkohle mit einer Korngröße von 4 mm kann in einem VOC-Adsorber gut funktionieren, in einem H₂S- oder Mischgeruchssystem jedoch schlechte Ergebnisse liefern. Das Problem liegt nicht immer in der Qualität der Aktivkohle. In vielen Fällen passt die Chemie der Aktivkohle oder die Partikelstruktur einfach nicht zum Gasstrom.

Für Umwelttechnikunternehmen und Hersteller von Abgasreinigungsanlagen sollte die Auswahl der Aktivkohle daher mit einer einfachen Frage beginnen:

Dieser Leitfaden bietet einen praktischen Einstieg in vier gängige industrielle Abgasbehandlungsanwendungen: VOC-Abscheidung, H₂S-Abscheidung, Geruchsbekämpfung bei gemischten Gerüchen und Lösungsmittelrückgewinnung.

Beginnen Sie mit dem Schadstoff, nicht mit der Spezifikation mit dem höchsten Kohlenstoffgehalt

Dies ist lediglich ein erster Screening-Schritt. Luftstrom, Konzentration, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Abmessungen des Adsorbers und Betriebsmodus müssen noch geprüft werden, bevor die endgültige Güteklasse ausgewählt wird.

1. VOC-Abgas: Beginnen Sie mit pelletiertem oder dampfförmigem Kohlenstoff

Die Aktivkohleadsorption wird häufig zur Behandlung von VOC-Abgasen aus den Bereichen Beschichtung, Druck, Verpackung, chemische Verarbeitung, Elektronik und anderen Fertigungsprozessen eingesetzt.

Bei vielen Festbettsystemen, aktivierte Kohle in Pelletform ist ein praktischer Ausgangspunkt. Seine einheitliche zylindrische Form bietet eine gute mechanische Festigkeit und einen vorhersehbaren Luftstrom durch das Kohlebett.

Allerdings benötigt nicht jedes VOC-Projekt die höchste verfügbare CTC-Qualität.

So können beispielsweise an einen relativ stabilen Abgasstrom mit mäßiger Belastung andere Anforderungen gestellt werden als an einen Lösungsmittelstrom mit hoher Konzentration. Die Verwendung von Aktivkohle mit höherer Aktivität kann die Kosten für das Filtermedium erhöhen, ohne dass sich die Lebensdauer im Einsatz zwangsläufig proportional dazu verlängert.

Purestar's PL-350/PL-450 50 CTC, säulenförmiger Kohleaktivkohle ist für allgemeine Aufgaben im Bereich der VOC- und Geruchsbekämpfung ausgelegt, während PL-360/PL-460 60 CTC-Kohle bietet eine Option mit höherer Aktivität für anspruchsvollere VOC-Belastungen.

Die endgültige Auswahl sollte sich eher an der tatsächlichen VOC-Zusammensetzung und den Systembedingungen orientieren als allein am CTC-Wert.

Wenn Sie eine ausführlichere Erläuterung der VOC-Adsorptionsbedingungen benötigen, lesen Sie bitte unseren Leitfaden zur VOC-Entfernung mit Aktivkohle.

2. H₂S: Behandeln Sie es nicht wie einen gewöhnlichen VOC

Schwefelwasserstoff ist ein gutes Beispiel dafür, warum die Auswahl von Kohlenstoff ausschließlich anhand des CTC zu einem falschen Produkt führen kann.

Herkömmliche Aktivkohle kann zwar einen Teil des H₂S physikalisch adsorbieren, doch wenn Schwefelwasserstoff einen wesentlichen Anteil an der Schadstoffbelastung ausmacht, ist speziell imprägnierte Aktivkohle ist in der Regel ein geeigneterer Ausgangspunkt.

Durch die Imprägnierung wird die Oberflächenchemie des Kohlenstoffs verändert, wodurch die chemische Entfernung von H₂S gefördert wird, anstatt sich ausschließlich auf die physikalische Adsorption zu verlassen.

Diese Art von Medien wird üblicherweise für folgende Zwecke in Betracht gezogen:

• Abluft aus der Kläranlage
• Abwasserhebestationen
• Schlammbehandlungsbereiche
• Biogasreinigung
• Schwefelhaltige Industrieabgase

Bei Projekten, bei denen H₂S und verwandte Schwefelverbindungen eine vorherrschende Rolle spielen, SRC-A 4 mm imprägnierte Aktivkohlepellets bieten eine gezieltere Möglichkeit als die bloße Erhöhung des CTC-Werts eines Standard-VOC-Kohlenstoffs.

Faustregel: Wenn H₂S das Hauptproblem ist, sollten Sie sich zunächst mit der Kohlenstoffchemie befassen und nicht nur mit der Adsorptionsaktivität.

3. Gemischte Industriegerüche: Ermitteln Sie, was der “Geruch” tatsächlich enthält

“Geruchskontrolle” ist oft zu weit gefasst, um als nützliche Spezifikation für Aktivkohle zu dienen.

In einer Kläranlage, einer Abfallbehandlungsanlage oder einem industriellen Prozess kann ein Gemisch aus folgenden Stoffen entstehen:

• Schwefelwasserstoff
• Mercaptane
• Andere Schwefelverbindungen
• Ammoniak oder Amine
• Organische Dämpfe

Diese Verunreinigungen unterliegen nicht unbedingt denselben chemischen Vorgängen im Zusammenhang mit Kohlenstoff.

Enthält der Gasstrom mehrere Schwefelspezies, ist ein gemischtes, imprägniertes Medium möglicherweise besser geeignet als ein herkömmliches VOC-Pellet. Zum Beispiel, SRC-BL – gemischte, imprägnierte Aktivkohle ist für komplexere schwefelhaltige Gasströme ausgelegt.

Soweit möglich, sollten Umweltdienstleister Gasanalysedaten einholen, anstatt lediglich “Aktivkohle zur Geruchsbeseitigung” vorzuschreiben.”

Weitere Informationen zur Anwendung finden Sie in unserem Lösungen zur Geruchsbekämpfung in der Industrie.

4. Lösungsmittelrückgewinnung: Die Adsorptionskapazität ist nur ein Aspekt bei der Entscheidung

Ein Lösungsmittelrückgewinnungssystem verfolgt ein anderes Betriebsziel als ein herkömmliches Einweg-VOC-Kohlefilterbett.

In einem herkömmlichen Abgasadsorber kann gesättigter Aktivkohlefilter schließlich ausgetauscht werden. Bei der Lösungsmittelrückgewinnung durchlaufen die Adsorptionsmedien wiederholte Adsorptions- und Regenerationszyklen.

Der Aktivkohle muss daher nicht nur hinsichtlich ihrer anfänglichen Adsorptionsaktivität bewertet werden.

Zu den wichtigen Aspekten gehören:

• Arbeitskapazität für das Ziel-Lösungsmittel
• Porenstruktur
• Mechanische Festigkeit
• Leistung über mehrere Zyklen hinweg
• Kompatibilität mit dem Regenerationsprozess

Hochaktive Gasphasen-Aktivkohle kann geeignet sein, doch die genaue Sorte hängt vom Lösungsmittel und der Auslegung des Rückgewinnungssystems ab.

Siehe unsere Aktivkohle zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln Seite für diese Anwendung.

Für denselben “Aktivkohleadsorber” können sehr unterschiedliche Kohlearten erforderlich sein

Betrachten wir drei Umweltprojekte:

Alle drei Systeme enthalten zwar ein sogenanntes “Aktivkohlebett”, doch wäre es aus technischer Sicht nicht sinnvoll, für alle drei Systeme dieselbe Kohle-Spezifikation zu verwenden.

Aus diesem Grund sollte die Auswahl der Kohlenstoffquelle wie folgt erfolgen:

Schadstoff → Betriebsbedingungen → Adsorberauslegung → Kohlenstofftyp → Kohlenstoffqualität

Überprüfen Sie nach der Bestimmung des Kohletyps die Betriebsbedingungen

Sobald Sie wissen, ob für das Projekt Standard-Gasphasen-Aktivkohle, imprägnierte Aktivkohle oder eine spezielle Aktivkohle für die Lösungsmittelrückgewinnung benötigt wird, besteht der nächste Schritt darin, die tatsächlichen Anlagenbedingungen zu überprüfen.

Zu den nützlichsten Informationen gehören:

• Zusammensetzung der Schadstoffe: Welche Gase oder VOCs sind vorhanden?
• Schwerpunkt: Wie hoch sind die normalen und die Spitzenwerte des Zulaufs?
• Luftstrom: Wie viel Gas strömt durch den Adsorber?
• Temperatur: Ist das Abgas, das in die Ladefläche gelangt, heiß?
• Luftfeuchtigkeit: Ist es wahrscheinlich, dass Feuchtigkeit mit der Adsorption konkurriert?
• Bettmaße: Wie groß sind die Tiefe des Aktivkohlebetts und die Behältergröße?
• Auslassziel: Welche Entfernungsleistung ist erforderlich?

Anhand dieser Bedingungen lassen sich die erforderliche Aktivität, die Pelletgröße und die Kohlenstoffbeladung bestimmen sowie feststellen, ob das vorgeschlagene Medium für das jeweilige System geeignet ist.

Wie sieht es mit 2-mm-, 3-mm- und 4-mm-Pellets aus?

Der Durchmesser der Pellets spielt vor allem dann eine Rolle, wenn die richtige Kohlenstoffchemie ermittelt wurde.

Kleinere Granulate können zwar einen schnelleren Stoffaustausch bewirken, verursachen jedoch in der Regel einen höheren Strömungswiderstand. Größere Granulate können in manchen Systemen mit hohem Durchfluss dazu beitragen, den Druckabfall zu verringern.

Dies sind allgemeine technische Tendenzen, keine festen Regeln. Die Betttiefe, die Fließgeschwindigkeit und die Auslegung der Anlagen müssen weiterhin berücksichtigt werden.

Bei einem bestehenden Adsorber, der bereits gut funktioniert, ist die Beibehaltung der bewährten Partikelgröße in der Regel ein sinnvoller Ausgangspunkt, sofern das System nicht neu konzipiert wird.

Verwenden Sie den CTC nicht als alleinige Grundlage für eine Kaufentscheidung

Der CTC-Wert eignet sich zum Vergleich von Aktivkohlen in der Gasphase, doch ein höherer Wert bedeutet nicht automatisch, dass in jeder Abgasanlage ein besseres Ergebnis erzielt wird.

Ein VOC-Adsorber mit falscher Partikelgröße, zu hoher Luftfeuchtigkeit, schlechter Gasverteilung oder einer Kohlenstoffchemie, die nicht auf den Zielschadstoff abgestimmt ist, kann selbst mit einem Medium mit hohem CTC-Gehalt immer noch eine schlechte Leistung erbringen.

Prüfen Sie beim Vergleich von Angeboten die CTC zusammen mit folgenden Punkten:

• Zielverunreinigung
• Kohlenstofftyp
• Pelletgröße
• Härte
• Schüttdichte
• Betriebstemperatur
• Luftfeuchtigkeit
• Anforderungen an den Druckabfall

Einen detaillierten Vergleich der Adsorptionsspezifikationen finden Sie in unserem Leitfaden zur Jodzahl und zum CTC-Wert von Aktivkohle.

Kurzanleitung zur Auswahl von Projekten im Bereich Umwelttechnik

Neues Projekt oder Ersatzprojekt? Bitte geben Sie unterschiedliche Informationen an

Für ein neues Projekt zur Abgasnachbehandlung

Bitte senden Sie uns:

• Zielschadstoff oder VOC-Zusammensetzung
• Normale und Spitzenkonzentration
• Luftdurchsatz in m³/h
• Temperatur
• Relative Luftfeuchtigkeit
• Abmessungen des Adsorbers bzw. Volumen des Kohlebeets
• Erforderliche Konzentration am Auslass
• Geschätzte Kohlenstoffmenge

Für einen vorhandenen Adsorber

Wenn das System bereits in Betrieb ist und Sie nach einem alternativen Lieferanten für Aktivkohle suchen, kann der Vorgang wesentlich einfacher sein.

Bitte senden Sie uns:

• Aktuelle COA- oder TDS-Daten
• Aktuelle Kohlenstoffart und -güte
• CTC-Wert
• Pellet- oder Partikelgröße
• Kohlenstoff-Einbringungsmenge
• Aktuelles Austauschintervall
• Aktuelle Probleme wie kurze Lebensdauer, übermäßige Staubbildung oder hoher Druckabfall

Purestar kann dann die vorliegende Spezifikation mit den verfügbaren Gasphasen-Kohlenstoffsorten abgleichen und eine geeignete Ausgangsoption für die Probenbewertung empfehlen.

Fazit

Die beste Aktivkohle für die industrielle Abgasbehandlung ist nicht unbedingt diejenige mit der höchsten Jodzahl oder dem höchsten CTC-Wert.

Der bessere Ansatz besteht darin, zunächst den Schadstoff zu identifizieren, dann die geeignete Kohlenstoffchemie auszuwählen und schließlich die Qualität entsprechend den Betriebsbedingungen und der Adsorberauslegung zu optimieren.

Für Umwelt-EPC-Auftragnehmer und Hersteller von VOC-Behandlungsanlagen verringert dies das Risiko einer überdimensionierten Auslegung des Aktivkohlefilters und vermeidet gleichzeitig die Kosten für die Auswahl eines Filtermediums, das nicht zum tatsächlichen Gasstrom passt.

Wenn Sie an einem industrielle VOC-Behandlung, H₂S-Abscheidung, Geruchsbekämpfung oder Lösungsmittelrückgewinnung – senden Sie Purestar Ihre Zusammensetzung der Schadstoffe, Konzentration, Luftstrom und aktuelle Kohlenstoffspezifikation. Wir können Ihnen dabei helfen, eine geeignete Kohlenstoffsorte zu finden, und stellen Ihnen Muster zur Projektbewertung zur Verfügung.

Häufig gestellte Fragen

Welche Aktivkohle sollte ich für industrielle VOC-Abgase verwenden?

Für die VOC-Adsorption wird üblicherweise pelletierte oder in der Gasphase vorliegende granulierte Aktivkohle verwendet. Die endgültige Sorte sollte entsprechend der VOC-Zusammensetzung, der Konzentration, dem Luftdurchsatz, der Luftfeuchtigkeit und der Auslegung des Adsorbers ausgewählt werden.

Kann herkömmlicher VOC-Kohlenstoff für H₂S verwendet werden?

Es mag zwar etwas H₂S physikalisch adsorbieren, doch ist imprägnierte Aktivkohle im Allgemeinen die bessere Wahl, wenn Schwefelwasserstoff eine der Hauptverunreinigungen darstellt, da die Chemie des Mediums speziell auf die Entfernung reaktiver Gase ausgelegt ist.

Sollte ich mich immer für das höchstmögliche Gesamtvergütungspaket entscheiden?

Nein. Ein höherer CTC-Wert kann auf eine stärkere Aktivität in der Gasphase hindeuten, doch die tatsächliche Leistung hängt auch von der jeweiligen Zielverunreinigung, der Kohlenstoffchemie, der Partikelgröße und den Betriebsbedingungen ab.

Wie wähle ich Aktivkohle für gemischte Industriegerüche aus?

Ermitteln Sie zunächst die wichtigsten Geruchsstoffe. Bei Abluftströmen, die H₂S, Mercaptane, Ammoniak und organische Dämpfe enthalten, sind möglicherweise imprägnierte, gemischte oder mehrstufige Adsorptionsmedien anstelle eines einzigen Standard-VOC-Kohleadsorbers erforderlich.

Kann Purestar die bereits in unseren VOC-Anlagen verbauten Aktivkohlefilter ersetzen?

Ja. Bitte senden Sie uns das aktuelle COA oder TDS, den CTC-Wert, die Partikelgröße, die Einsatzmenge und die Betriebsbedingungen zu. So kann vor einem vollständigen Austausch eine vergleichbare Purestar-Sorte geprüft werden.