Een katalytische naverbranding werkt op een gelijkaardige manier als een thermische naverbranding met dit verschil dat het gas, nadat het door de vlam is gepasseerd, nog eens door een katalysator gaat. Deze katalysator zorgt voor een versnelde oxidatie bij lagere temperaturen. De naverbranding kan hierdoor bij lagere temperaturen doorgaan.
Het gas wordt voor de katalysator tot ongeveer 300 - 500 °C opgewarmd. De maximale gastemperatuur na de katalysator is typisch 500 - 700 °C. Nieuwe lage temperatuurkatalysatoren kunnen reeds bij 200 - 250 °C werken.
Door de lagere temperatuur is de vereiste brandstof om tot autothermiciteit te komen lager dan bij thermische naverbranding.
De gebruikte katalysatoren zijn typisch edele metalen (platina, palladium, rhodium) op een keramische of metallische drager, basismetalen op een keramische drager of metaal- oxides op een mechanisch sterke drager.
Voor gechloreerde verbindingen worden katalysatoren als chroom/alumina, kobaltoxide en koperoxide/mangaanoxide gebruikt. Platina gebaseerde katalysatoren zijn geschikt voor zwavelhoudende componenten maar worden snel gedeactiveerd in aanwezigheid van chloor.
De aanwezigheid van katalysatorvergiften of maskerende producten zoals chemische stoffen en stofdeeltjes kunnen de levensduur van een katalysator sterk verminderen. Voorbeelden van katalysatorgiften zijn snelwerkende giften (vb. Fosfor, bismuth, arseen, antimoon, lood en kwik), traagwerkende giften (ijzer, tin, silicium), reversible inhibitoren (zwavel, halogenen, zink), oppervalkte maskeerders (organische vaste stoffen) en eroderende-,maskerende componenten (inerte deeltjes).
Het is van belang de samenstelling van de gassen goed te kennen zodat de juiste katalysator kan worden geselecteerd en onverwachte desactivatie vermeden kan worden.

Bron: http://www.emis.vito.be/Luss/

Er zijn twee verschillende systemen van katalytische naverbranding namelijk vast bed en gefluïdiseerd bed systemen.
Vast bed installaties kunnen worden uitgevoerd met een gestructureerde katalysator of een gepakt bed. De gestructureerde katalysator bestaat uit een monolithisch material met de nodige luchtkanalen in de richting van de gasstroom. Gepakt bed katalysatoren bestaan uit katalysatorkorrels die in een buis, plaat of bak zijn gebracht waardoor de gassen passeren. In een gefluïdiseerd bed wordt de lucht opwaarts door het katalysatorbed gestuurd. Door de hoge gassnelheden gaan de korrels in het katalysatorbed bewegen zodat het geheel expandeert en zich als een vloeistof gaat gedragen. Katalytische naverbranding kan gecombineerd worden met energierecuperatie. Deze energierecuperatie kan zowel recuperatief als regeneratief zijn.
De voordelen van katalytisch naverbranden zijn:

• Compacter dan thermische oxidatie

• Lagere oxidatie temperatuur zodat minder steunbrandstof nodig is

• Lage NOx productie; ongeveer 20 – 30 % van de NOx bij thermische naverbranding

• CO wordt vernietigd samen met de andere componenten

• Hoge constante en betrouwbare prestaties mogelijk

• Door de lage temperatuur is minder isolatie vereist dan bij thermische naverbranding

• Lager brandrisico ten opzichte van thermische oxidatie

De nadelen zijn:

• Lager rendement voor VOS-verwijdering dan thermische oxidatie

• Systeem is gevoelig voor veranderingen in energie-inhoud van het gas

• Risico van dioxinevorming bij aanwezigheid van gechloreerde verbindingen

• Alle katalysatoren zijn onderhevig aan katalysatorvergiften en vervuilende stoffen.

• Stof moet worden verwijderd voor de naverbranding

• Gedeactiveerde katalysator kan niet terug worden geregenereerd maar moet worden afgevoerd.

Katalytische oxidatie wordt vooral toegepast bij verwijdering van VOS van solventevaporatie.
Voorbeelden van toepassingen zijn:

• Brandstof bulklaadstations

• Fabricage van organische chemicaliën

• Productie van rubber en polymeren

• Harsproductie

• Aanbrengen en drogen van solventhoudende coatings.

• Vernietiging van ethyleenoxide van sterilisatie bij 140 – 235 °C en een ingaande concentratie van 3000 ppm

Klik hier voor overview over luchtzuivering

Voor boeken en informatie zie onze website:
air treatment books