Was ist Nassoxidation?
Die Nassoxidation ist ein chemischer Prozess zur Entfernung organischer Verunreinigungen aus Abwasserströmen. Der Prozess beinhaltet das Erhitzen des kontaminierten Wassers auf hohe Temperaturen und das Einblasen von Luft bei hohen Drücken. Reaktionen der Luft mit den Verunreinigungen oxidieren sie zu üblichen Gasen wie Kohlendioxid, die später vom Wasserstrom getrennt werden.
Das Einleiten von Luft bei niedrigeren Drücken in Wasserströme erzeugt einen Bewegungseffekt, aber selbst bei höheren Temperaturen reagiert die Luft nur teilweise mit irgendwelchen organischen Verunreinigungen. Wenn der Druck über den kritischen Punkt von Wasser erhöht wird, an dem Wassermoleküle weder flüssig noch dampfförmig sind, entsteht beim Einleiten der Luft eine einzelne Phase. Die Luft reagiert sehr gut mit den organischen Materialien, und in einem späteren Schritt, in dem der Druck verringert wird, werden alle Luftreste und die durch die Reaktion gebildeten Gase entfernt.
Wasser hat einen kritischen Punkt, eine Temperatur und einen Druck, über denen Dampf und Flüssigkeit nicht als getrennte Phasen betrachtet werden können. Dieser kritische Punkt liegt bei etwa 3206 psia (221 bar) und 705ºF (374ºC). Oberhalb dieses Punktes ist Wasser als überkritisches Fluid bekannt, und bei diesen Bedingungen treten häufig Nassoxidationsreaktionen auf.
Ein alternatives Verfahren, bei dem niedrigere Temperaturen und Drücke angewendet werden können, wird mit einem Katalysator durchgeführt. Der Abfallstrom wird mit Luft unter Druck gesetzt und über einen geeigneten Katalysator geleitet, der je nach Verunreinigungen variieren kann. Ein Katalysator unterstützt die chemische Reaktion zwischen Luft und organischen Stoffen, wird jedoch durch die Reaktion nicht verbraucht oder zerstört. Katalytische Nassoxidationsreaktionen können unter unterkritischen Bedingungen auftreten, was die Betriebskosten senken und Behälter mit niedrigeren Druckstufen verwenden kann.
Die Konstruktionsmaterialien für die Reaktoren und die dazugehörige Ausrüstung für die Nassoxidation müssen sorgfältig ausgewählt werden. Hohe Temperaturen können viele Metalle schwächen, was ihre Festigkeit beeinträchtigen kann, um die erforderlichen Drücke aufzunehmen. Einige organische Verunreinigungen bilden während der Reaktion saure Verbindungen, und viele Metalle sind für den Korrosionsschutz nicht geeignet. Unter Druck stehende erwärmte Luft kann Materialien, die für Dichtungsmittel und Dichtungen verwendet werden, oxidieren und schwächen, und es muss darauf geachtet werden, dass inerte Materialien ausgewählt werden, die den harten Betriebsbedingungen standhalten.
Aufgrund der hohen Drücke und Temperaturen, die für Nassoxidationsreaktionen erforderlich sind, kann das Vorwärmen der Luft- und Abwasserströme die Energieeffizienz verbessern. Es können Wärmetauscher verwendet werden, die die den Reaktor verlassenden Hochtemperaturflüssigkeiten zum Vorwärmen der Luft- und Wasserströme verwenden. Zusätzliche Wärme kann durch die Reaktion der Luft mit den organischen Stoffen entstehen, und die Verwendung dieser Wärme kann die Betriebskosten des Systems senken.