Katalytische Entstickung mit vorgeschalteter Natronlaugewäsche zur Abluftreinigung hinter Ätzbädern in der Solarzellenproduktion

Aufgabenstellung

In der Solarzellenproduktion werden Siliziumscheiben unter Zugabe von Flusssäure und Salpetersäure geätzt. Die abgesaugten Abluftströme sind beladen mit HF, SiF₄ und hohen Konzentrationen an Stickoxiden NO und NO₂.

Zur Einhaltung der Emissionsgrenzwerte muss eine effektive Abluftreinigung installiert werden. Vom Kunden wurde zur NOx-Abscheidung anstelle einer Wäsche, die die Schadstoffe nur von der Abluft  ins Abwasser verlagert, eine selektive katalytische Entstickung (SCR) mit endgültiger Zerstörung der Stickoxide bevorzugt.

Lösung / Besonderheiten

Im Natronlaugewäscher wird das saure Schadgas HF unter den zulässigen Emissionsgrenzwert abgeschieden. Gleichzeitig muss SiF₄ weitgehend abgeschieden werden, da SiF₄, mit dem SCR-Katalysator reagiert und eine starke Verringerung der Katalysatoraktivität verursacht.

Nach Abscheidung der mitgerissenen Resttropfen wird die Abluft über einen Wärmetauscher und Erdgasbrenner auf die Betriebstemperatur des Katalysators aufgeheizt.

Als Reduktionsmittel wird Harnstofflösung geregelt zudosiert, zerstäubt und verdampft. Bei dem hohen geforderten NOx-Abscheidegrad von über 98% ist eine nahezu homogene Verteilung des Reduktionsmittels im Abluftstrom unverzichtbar. Diese wird sichergestellt durch statische Mischelemente und strömungsgünstige Anströmung des Reaktors  in dem die Katalysatoren in mehreren Lagen eingebaut sind.

Als Katalysatoren kommen hochaktive Wabenkörper aus TiO₂ mit Einlagerungen aus WO₃ und V₂O₅ zum Einsatz, an denen die Reaktion des NOx mit dem Reduktionsmittel abläuft. Als Reaktionsprodukte entstehen Stickstoff, Wasserdampf und in geringen Mengen Kohlendioxid.
Durch den diskontinuierlichen Ätzbetrieb treten kurzzeitig extreme Spitzen der NOx - Konzentration auf. Auch bei diesen Spitzen muss insbesondere das NO₂ weitgehend entfernt werden, da höhere NO₂-Konzentrationen die Abluftfahne gelblich-braun färben und Beschwerden aus der Nachbarschaft zur Folge haben.
Um dies zu erreichen ist eine aufwändige Analysentechnik für NO und NO₂ und eine Regelung für die Harnstoffdosierung mit kurzen Ansprechzeiten installiert.