Energetische Nutzung von feuchter Biomasse in ... - tuprints

3.2 SCWO (Supercritical Water Oxidation)
unter- und überkritischen Bedingungen in essigsaurer Lösung inert, Kupfer erfährt zwischen
330 und 390 °C leichte, tolerierbare Korrosion [Brö-1999, Kau-1999].
Die Korrosion in einer SCWO-Anlage ist nicht einheitlich. Am stärksten sind Vorwärmer und
Kühler bzw. der Eco-Wärmetauscher betroffen, in welchen ein weiter Temperaturbereich
durchlaufen wird [Tes-1999]. Materialien wie Titan, Tantal, Gold oder Platin sind im
Allgemeinen teuer und haben schlechte Festigkeitseigenschaften, können aber als dünne
Innenauskleidung („Liner“) für Rohrleitungen und Reaktoren eingesetzt werden. Für HCl- und
verdünnte H3PO4-haltige Lösungen wird von Boukis et al. ein Reaktor aus der Ni-Basis-
legierung Inconel 625 und eine Auskleidung der Aufheiz- und Abkühlbereiche im Wärme-
tauscher mit einem Titan-Liner empfohlen [Bou-2001]. Der drucktragende Grundkörper des
Wärmetauschers wird aus Edelstahl oder einer Ni-Basislegierung gefertigt. Eine
Neutralisierung des Reaktoraustrags vor dem Kühlerbereich durch Zudosierung von Lauge
kann die Korrosionsproblematik entschärfen, verschlechtert aber die energetische Effizienz
eines Eco-Wärmetauschers [Hod-2004].
Abbaukinetik
Erste kinetische Untersuchungen der SCWO galten der globalen Abbaugeschwindigkeit von
realen Abfällen wie Klärschlamm oder chemischen Kampfstoffen. Man ging dann jedoch bald
zur Untersuchung einzelner Modellsubstanzen unter wohldefinierten Bedingungen über, da
reale Abfälle aus vielen Inhaltsstoffen zusammengesetzt sind und in ihrer Zusammensetzung
variieren. Ein Vergleich der Geschwindigkeitskonstanten nach einem formalkinetischen
Ansatz erster Ordnung für die Oxidation verschiedener Modellsubstanzen in Abb. 3.4 zeigt
deutlich den refraktären Charakter einiger niedermolekularer Substanzen. Während Glucose
sich unter oxidativen Bedingungen schon bei 300 °C schnell zersetzt, sind für Essigsäure, CO
und H2 deutlich höhere Temperaturen und Verweilzeiten nötig (bei 550 °C Reaktionszeiten
von einigen Sekunden). Noch langsamer verläuft der Abbau von Methan mit im Vergleich zu
Essigsäure etwa zehnmal kleineren Geschwindigkeitskonstanten. Zum oxidativen Abbau von
NH3 schließlich sind sogar bei Temperaturen größer 600 °C Reaktionszeiten von mehreren
Minuten erforderlich [Tes-1999].
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