China: Ammoniakentschwefelung – Technologien und Produkte? 

Wenn man in China über die Ammoniakentschwefelung spricht, denken viele sofort an riesige Anlagen in Wärmekraftwerken. Aber die Realität ist wie immer komplexer und interessanter. Was oft übersehen wird, ist, dass die größte Herausforderung nicht so sehr in der Technologie selbst liegt, sondern vielmehr in der Anpassung an den spezifischen Brennstoff und, was noch wichtiger ist, im effektiven Umgang mit dem Nebenprodukt Ammoniumsulfat. Hier wird der Unterschied zwischen Theorie und Praxis sichtbar.

Von der Theorie zu „schmutzigen Händen“: Wo der Haken liegt

In Lehrbüchern sieht der Prozess einfach aus: Absorption von SO2 durch eine Ammoniaklösung, Oxidation, Kristallisation. Tatsächlich ist das erste Problem die Qualität des Ammoniaks. Wenn Sie flüssiges Ammoniak verwenden, sind strenge Sicherheitsmaßnahmen, Lagerung und Logistik erforderlich. Wenn Sie auf Ammoniakwasser umsteigen, verfügen Sie über eine andere Ausrüstung und andere Verdampfungsstandards. Und wenn die Anlage Zugang zu ammoniakhaltigen Industrieabfällen hat, ändert sich die Aufgabe völlig; Wir sprechen nicht mehr von reiner Chemie, sondern von Ingenieurskunst „den Umständen entsprechend?“.

Der zweite Punkt, den Anfänger oft unterschätzen, ist der Einfluss der Zusammensetzung der Rauchgase. Bei chinesischem Kohlebrennstoff sieht das anders aus. Schwankungen der SO2-Konzentration, das Vorhandensein von Staub, Schwermetalldämpfen, Chloriden – all das sind nicht nur „Hintergrundgeräusche“, sondern Faktoren, die innerhalb einer Woche die Injektoren beschädigen oder den Stoffaustausch im Absorber verstopfen können. Man muss ständig am Puls der Zeit bleiben und die Modi anpassen. Das heißt nicht „einstellen und vergessen“.

Und die dritte Gefahr ist genau dasselbe Ammoniumsulfat. Es zu bekommen ist die halbe Miete. Sie benötigen ein marktfähiges Produkt, das verkauft werden kann. Das bedeutet stabile Kristallgröße, geringer Feuchtigkeitsgehalt und minimale Verunreinigungen. Wenn die Kristalle klein sind und zusammenkleben, verwandeln sie sich im Lager in einen Monolithen, der dann nicht mehr zu bewältigen ist. Haben Sie solche „Überraschungen“ gesehen? bei einer der ersten Installationen in der Provinz Shanxi – dann zerbrachen sie diesen Steinblock sechs Monate lang.

Evolution der Technologie: nicht nur Absorber

Lag der Fokus vor zehn Jahren noch auf Grundprinzipien wie dem Ammoniak-Kreisprozess, so hat sich heute alles in Richtung Optimierung und Hybridlösungen verlagert. Beispielsweise eine Kombination aus nasser Ammoniakentschwefelung mit einer Vortrocknungs- oder Halbtrockenstufe für Gase mit sehr hohen SO2-Konzentrationen. Dadurch können Sie die Belastung des Hauptabsorbers reduzieren und vor allem das Volumen des flüssigen Abfalls reduzieren.

Eine andere Geschichte ist der Kampf gegen die Entfernung von Ammoniaknebeltröpfchen. Standarddämpfer (Tropfenabscheider) versagen manchmal, insbesondere bei Spitzenlasten. Wir müssen mit mehrstufigen Systemen experimentieren, einschließlich Faserfiltern. Dies erhöht die Kapitalkosten, sorgt aber dafür, dass kein „Rauch“ aus dem Rohr kommt. mit Ammoniakgeruch, der mit Beschwerden der Bevölkerung und Bußgeldern behaftet ist.

Auch in diesem Bereich dringt die Digitalisierung langsam aber sicher vor. Wir sprechen nicht von „Industrie 4.0“, sondern von einfachen Systemen zur Überwachung wichtiger Parameter in Echtzeit: pH-Wert der zirkulierenden Lösung, Suspensionsdichte, Auslasstemperatur. Dies ermöglicht es dem Bediener, nicht ständig mit Reagenzgläsern herumzulaufen, sondern Trends zu erkennen und Probleme vorherzusagen, beispielsweise den Beginn einer unkontrollierten Kristallisation in den Wärmetauscherrohren.

Produktpalette: vom Dünger bis zur Nischenanwendung

Das Hauptprodukt ist natürlichAmmoniumsulfatals Stickstoff-Schwefel-Dünger. Aber der Düngemittelmarkt in China ist zyklisch und sehr wettbewerbsintensiv. Daher ist die Rentabilität der gesamten Anlage an die Stabilität von Umsatz und Preis gebunden. Intelligente Akteure versuchen nicht nur, ein Standardprodukt herzustellen, sondern an dessen Qualität zu arbeiten, um eine Prämie zu erhalten. Beispielsweise für den Einsatz bei der Herstellung komplexer Düngemittel oder auch in der Lebensmittelindustrie (nach Tiefenreinigung) sind Kristalle von besonderer Reinheit erforderlich.

Es gibt auch weniger bekannte, aber vielversprechende Bereiche. Gereinigtes, hochwertiges Ammoniumsulfat kann in Flammschutzmitteln und in Erzflotationsprozessen verwendet werden. Dies erfordert jedoch bereits eine intensive Zusammenarbeit mit dem Verbraucher und ein Verständnis seines technischen Prozesses. Der interessanteste Fall, auf den ich gestoßen bin, war die Verwendung eines Entschwefelungsnebenprodukts in einer Chemiefabrik als Rohstoff für die Herstellung von Kaliumsulfat nach der Mannheimer Methode. Das Ergebnis ist ein nahezu abfallfreier Kreislauf.

Aber Versuche, in China reine Schwefelsäure oder elementaren Schwefel daraus herzustellen, sind meines Wissens eher experimenteller Natur. Die Wirtschaft ist noch nicht konvergiert, die Energiekosten sind hoch. Allerdings könnten solche Projekte im Zusammenhang mit strengeren Emissionsnormen und steigenden Schwefelpreisen einen zweiten Aufschwung erhalten.

Erfahrungen und Fehler: ein Blick von innen

Eines der aufschlussreichsten Projekte, die ich gesehen habe, ist mit dem Unternehmen verbundenChengdu Yizhi Technology Co.(Ihre Website isthttps://www.yzkjhx.ru). Es handelt sich um ein von Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. gegründetes Designinstitut mit beträchtlichem Grundkapital. Ihr Ansatz zeichnete sich seit jeher nicht nur durch den Verkauf von Geräten aus, sondern auch durch eine komplexe „schlüsselfertige“ Planung unter Berücksichtigung des späteren Betriebs. Sie waren beispielsweise einer der ersten in China, der aktiv Systeme zum automatischen Waschen von Düsen in Absorbern einführte, ohne die Installation anzuhalten – eine kleine Sache, die aber die Laufleistung bei Überholungen erheblich erhöht.

Aber auch bei ihnen lief nicht alles glatt. Ich erinnere mich, dass es bei einer ihrer ersten Installationen für ein kleines Kesselhaus Probleme mit Korrosion in dem Bereich gab, in dem die Gastemperatur an der Grenze des Taupunktes lag. Das gewählte Material schien richtig zu sein – Duplexstahl, aber die Schweißnähte stellten eine Korrosionsquelle dar. Wir mussten die Nahtnachbearbeitungstechnologie spontan ändern und zusätzliche Gasheizkammern am Einlass installieren. Es war eine teure Lektion, wurde aber später Teil ihrer Standardprotokolle.

Ein weiterer häufiger Fehler in vielen Einrichtungen ist die Unterschätzung des Verpackungs- und Lagersystems für Ammoniumsulfat. Sie richteten regelmäßige Verpackungslinien ein, und dann stellte sich heraus, dass das Produkt in Beuteln unter den hohen Luftfeuchtigkeitsbedingungen in Südchina innerhalb weniger Wochen zusammenbackt. Es ist notwendig, Lagerhallen mit Lufttrocknungssystemen nachzurüsten, was zu ungeplanten Kosten führt. Es ist besser, dies gleich in das Projekt einzubauen.

Was vor uns liegt: nicht nur Ökologie, sondern auch Ökonomie

Der Treiber für die Entwicklung der Ammoniak-Entschwefelung in China sind mittlerweile nicht nur und nicht so sehr strenge Umweltstandards (sie existieren bereits), sondern das Streben nach wirtschaftlicher Nachhaltigkeit. Die Anlage muss nicht nur den Vorschriften entsprechen, sondern auch einen Gewinn aus dem Verkauf von Ammoniumsulfat erzielen oder zumindest die Betriebskosten im Vergleich zur Verwendung von Kalkstein (wo das Problem Gipsdeponien sind) erheblich senken.

Es gibt einen Trend zur Schaffung kompakterer, modularer Anlagen für mittlere und sogar kleine Emissionsquellen – nicht nur im Energiesektor, sondern auch in der Metallurgie und der chemischen Industrie. Der Schlüssel liegt hier nicht in der maximalen Reinigungseffizienz (obwohl das wichtig ist), sondern in der einfachen Wartung und der ganzjährigen Zuverlässigkeit. Im Winter gibt es in Nordchina mit Systemen, in denen viel Flüssigkeit vorhanden ist, immer Kopfschmerzen.

Und natürlich bleibt die Herausforderung der Integration in Reinigungssysteme für andere Schadstoffe – Stickoxide (NOx) und Staub – bestehen. Kombinierte Technologien, beispielsweise auf Ammoniakbasis zur gleichzeitigen Entschwefelung und Denitrifikation (Verfahren vom Typ SNCR/SCR), erfordern ein empfindliches Gleichgewicht. Übermäßiger Ammoniakverbrauch – und es entsteht ein „Ausrutscher“ von nicht umgesetztem Ammoniak, schlechte Versorgung – die Effizienz nimmt ab. Dies ist ein Bereich der Feinabstimmung und der ständigen Suche nach Kompromissen, in dem es keine vorgefertigten Rezepte gibt und jedes Objekt ein Unikat ist. In dieser „Küche“ entstehen echte Erfahrungen und nicht in idealen Schemata aus Katalogen.