Ammoniakbasierte Entschwefelung gewinnt in der petrochemischen Industrie an Bedeutung

1. Entschwefelungsherausforderungen in petrochemischen Anlagen

Petrochemische Komplexe arbeiten unter einigen der anspruchsvollsten Rauchgasbedingungen im industriellen Sektor. Im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken bestehen petrochemische Anlagen aus mehreren Emissionsquellen , darunter Heizgeräte, Öfen, Kessel, Schwefelrückgewinnungsanlagen (SRU), Wasserstoffproduktionsanlagen sowie verschiedene Abgas-Systeme. Jede Anlage erzeugt Rauchgas mit unterschiedlichen Temperaturen, Schwefeldioxidkonzentrationen, Feuchtigkeitsgehalten und Verunreinigungsprofilen .

Typische Herausforderungen für petrochemische Betreiber umfassen:

• Schwankende SO₂-Konzentrationen aufgrund variabler Rohstoffqualität

• Hoher Feuchtigkeitsgehalt und korrosive Bestandteile im Rauchgas

• Begrenzter Platz für Nachrüstprojekte

• Strenge Emissionsgrenzwerte, die durch Umweltvorschriften und ESG-Verpflichtungen vorgegeben sind

• Hohe Erwartungen an die langfristige Betriebsstabilität

Traditionelle Entschwefelungstechnologien wie nasse Kalkstein-Gips-Entschwefelungsanlagen (Wet FGD) oder natriumbasierte Systeme können technisch gesehen die Emissionsgrenzwerte einhalten, weisen jedoch häufig Probleme bei hohen Betriebskosten, Verkrustungserscheinungen und der Entsorgung von Abfallnebenprodukten auf, wenn sie in komplexen petrochemischen Umgebungen eingesetzt werden.

Daher bewerten Petrochemieunternehmen zunehmend ammoniakbasierte Rauchgasentschwefelung (Ammonia FGD) als flexiblere und wirtschaftlich nachhaltigere Lösung.

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2. Warum petrochemisches Rauchgas einen anderen Entschwefelungsansatz erfordert

Petrochemisches Rauchgas unterscheidet sich in mehreren Aspekten grundlegend vom Rauchgas aus Kohlekraftwerken:

1. Niedrigerer, aber stark schwankender Schwefelgehalt

2. Höhere Anforderungen an die Prozessintegration

3. Größere Empfindlichkeit gegenüber Druckverlust und Anlagenstillstand

Viele petrochemische Anlagen arbeiten kontinuierlich, und selbst kurze Abschaltungen können erhebliche Produktionsausfälle verursachen. Daher muss jedes Entschwefelungssystem folgende Eigenschaften aufweisen:

• Schnelle Reaktion auf Laständerungen

• Stabile Leistung unter schwankenden Betriebsbedingungen

• Minimale Beeinträchtigung bestehender Prozesseinheiten

Die ammoniakbasierte Entschwefelung erfüllt diese Anforderungen durch reaktionen in der flüssigen Phase mit hoher Stoffübergangseffizienz , was eine schnelle Schwefelaufnahme auch bei variablen Gasbedingungen ermöglicht.

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3. Funktionsweise der ammoniakbasierten Entschwefelung in petrochemischen Anwendungen

In einem ammoniakbasierten Entschwefelungssystem reagiert SO₂ im Rauchgas mit Ammoniaklösung unter Bildung von Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat. Bei geeigneter Oxidationssteuerung ist das Endprodukt hochreiner Ammoniumsulfat ein weit verbreiteter Stickstoffdünger.

Wesentliche Vorteile der Reaktion umfassen:

• Schnelle chemische Reaktionsgeschwindigkeit

• Hohe Schwefelentfernungseffizienz selbst bei niedrigen SO₂-Konzentrationen

• Stabile Leistung über einen breiten Temperaturbereich

Für petrochemische Anlagen ist Ammoniak häufig sofort verfügbar im Rahmen bestehender Prozesse oder Logistiksysteme bereits vorhanden, wodurch die Integration vergleichsweise einfach ist.

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4. Wesentliche Vorteile der Ammoniak-Entschwefelung (Ammoniak-FGD) für petrochemische Anlagen

4.1 Hohe Entschwefelungseffizienz mit ultraniedrigen Emissionen

Moderne, auf Ammoniak basierende Systeme können SO₂-Entfernungswirkungsgrade von über 98 % erreichen , wodurch Austrittskonzentrationen deutlich unterhalb der internationalen Emissionsgrenzwerte ermöglicht werden. Damit eignet sich die Ammoniak-Entschwefelung (FGD) nicht nur für die Einhaltung der derzeit geltenden Vorschriften, sondern auch für zukünftige Verschärfungen der Umweltvorschriften .

4.2 Keine Entsorgungsbelastung durch feste Abfälle

Im Gegensatz zu kalksteinbasierten Systemen, die große Mengen Gips erzeugen, die entsorgt oder außerhalb des Standorts vermarktet werden müssen, erzeugt die Ammoniak-Entschwefelung (FGD) vermarktbares Ammoniumsulfat . Damit verwandelt sich die Entschwefelung von einer Kostenstelle in einen ressourcenrückgewinnungsprozess .

Für petrochemische Betreiber, die sich an den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft orientieren, ist dieser Vorteil besonders attraktiv.

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4.3 Geringere Betriebskosten über den gesamten Projekt-Lebenszyklus

Obwohl Ammoniak-basierte Systeme eine sorgfältige Konstruktion und Steuerung erfordern können, ist deren gesamte Lebenszykluskosten häufig niedriger als bei konventionellen Alternativen aufgrund von:

• Verringerte Reagenzienverbrauch

• Minimaler Ablagerung und Verschmutzung

• Niedrigere Wartungshäufigkeit

• Einnahmen aus dem Verkauf von Nebenprodukten

In großen petrochemischen Anlagen werden diese Einsparungen im Langzeitbetrieb zunehmend bedeutender.

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4.4 Hohe Anpassungsfähigkeit an komplexe Rauchgasbedingungen

Petrochemisches Rauchgas kann enthalten:

• Spuren von Kohlenwasserstoffen

• Saure Komponenten

• Feine Partikel

Fortgeschrittene ammoniakbasierte Systeme integrieren mehrstufige Gas-Flüssigkeits-Trennung und -Reinigung , um einen stabilen Betrieb ohne sekundäre Umweltbelastungen wie Aerosolbildung oder sichtbare Abluftfahnen zu gewährleisten.

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5. Behandlung traditioneller Bedenken hinsichtlich der Ammoniak-Entschwefelung

Historisch gesehen zögerten einige petrochemische Unternehmen, die ammoniakbasierte Entschwefelung aufgrund folgender Bedenken einzuführen:

• Ammoniak-Überschuss (Ammoniak-Slip)

• Aerosolbildung

• Korrosionsrisiken

Moderne technische Lösungen haben diese Probleme jedoch weitgehend behoben.

Eingesetzte Systeme:

• Präzise Steuerung der Ammoniak-Zugabe

• Mehrstufige Nebelabscheider

• Optimierte Oxidation und pH-Regelung

Dadurch kann die Ammoniak-Überschreitung auf unter 1 mg/Nm³ eingestellt werden, während die Aerosolbildung wirksam unterdrückt wird.

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6. Integration in bestehende petrochemische Infrastruktur

Einer der größten Vorteile der Ammoniak-Wäsche ist ihre kompatibilität mit bestehenden petrochemischen Anlagen .

Sie kann integriert werden in:

• Abwärmenutzungsanlagen

• Abgasreinigungssysteme

• Zentrale Rauchgasreinigungsanlagen

Der relativ geringe Druckverlust von Ammoniak-basierten Absorbern stellt sicher, dass die vorgelagerten Prozesseinheiten nur minimal beeinträchtigt werden – ein entscheidender Faktor für die kontinuierliche petrochemische Produktion.

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7. Umwelt- und ESG-Vorteile

Aus Sicht der ESG-Kriterien unterstützt die Ammoniak-basierte Entschwefelung mehrere Nachhaltigkeitsziele:

• Deutliche Verringerung der Schwefelemissionen

• Umwandlung von Schadstoffen in wertvolle Produkte

• Verminderte Erzeugung fester Abfälle

• Verbesserte Gesamtressourceneffizienz

Diese Vorteile helfen petrochemischen Unternehmen dabei, ihre ökologische Glaubwürdigkeit zu stärken und gleichzeitig ihre operative Wettbewerbsfähigkeit zu bewahren.

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8. Eine langfristige Lösung für die petrochemische Industrie

Da Petrochemieanlagen zunehmend unter Druck geraten, ihre Emissionen zu senken, ohne dabei die Produktivität einzubüßen, bietet die Ammoniak-basierte Entschwefelung eine ausgewogene Lösung die Umweltleistung, wirtschaftliche Tragfähigkeit und betriebliche Zuverlässigkeit vereint.

Mit kontinuierlichen technologischen Verbesserungen ist die Ammoniak-Entschwefelung (Ammoniak-FGD) keine experimentelle Option mehr – sie ist eine ausgereifte und bewährte Technologie die sich weltweit für großtechnische Anwendungen in der petrochemischen Industrie eignet.