SiO₂-Ablagerungen in RNVs

Zum Ansehen seitlich wischen

Was ist passiert

Siliziumorganische Verbindungen kommen in vielen industriellen Anwendungen vor — oft unbemerkt. Gelangen sie mit der Abluft in eine RNV oder TNV, zersetzen sie sich bei Temperaturen oberhalb von 300 °C thermisch zu feinem SiO₂-Staub. Dieses SiO₂ ist sehr fein und, in Anwesenheit anderer Stoffe, klebrig. Es lagert sich in Keramikwaben, Katalysatoren und Wärmetauschern ab.

Warum das über Monate unbemerkt bleiben kann, statt sofort aufzufallen, hängt mit der Art der Ablagerung zusammen: SiO₂ setzt sich zunächst als dünner, glasartiger Film ab, der den Druckverlust über das Keramikbett nur geringfügig erhöht. Diese frühe Phase lässt sich leicht mit normalen Schwankungen im Betrieb verwechseln — ein Anlagenbediener sieht einen leicht steigenden Trend, keinen Ausschlag. Erst wenn sich der Film über viele Betriebsstunden verdickt und einen relevanten Teil der Wabenquerschnitte belegt, wird aus dem Trend ein Problem, das sich nicht mehr ignorieren lässt — und zu diesem Zeitpunkt ist die Keramik bereits verglast, nicht mehr zu reinigen, sondern nur noch auszutauschen. Welche konkreten Kennzahlen sich zur frühen Erkennung eignen, erklärt unser Beitrag Siloxane — die unterschätzte Gefahr.

Wie sah der Schaden aus

Beobachtet wurden drei charakteristische Schadensbilder:

• Ungleichmäßiger Zellenzuwachs: Durch unterschiedliche Anströmungsverhältnisse lagert sich SiO₂ ungleichmäßig ab — einzelne Bereiche verblocken schneller als andere.
• Druckverlustanstieg: Der zunehmende Strömungswiderstand führt zu extremen Druckverlustanstiegen — im Extremfall werden Keramikwaben aus der Halterung herauskatapultiert.
• Spannungsrisse und Wabenbruch: Temperaturwechselbeanspruchung bei teilweise verblockten Waben führt zu ungleichmäßiger Ausdehnung und in der Folge zu Spannungsrissen und Wabenbruch.

Ebenso aufschlussreich war, wo die Ablagerung nicht auftrat: In den kühleren Vorwärmzonen des Keramikbetts, in denen die Abluft die 300-Grad-Schwelle noch nicht überschritten hat, blieb die Struktur nahezu unverändert — die thermische Zersetzung zu SiO₂ findet dort schlicht noch nicht statt. Konzentriert war der Schaden auf den heißesten Kernbereich mit der höchsten Verweilzeit. Das bestätigt den Mechanismus und zeigt zugleich, dass eine Sichtprüfung, die nur die zugänglichen, kühleren Randzonen erfasst, den eigentlichen Schaden im Zentrum des Betts leicht übersieht.

Was war die Ursache

Quellen siliziumorganischer Verbindungen:

• Silikon-Dichtmassen, -Öle, -Fette
• Additive in Lacken, Farben, Kunststoffen
• Entschäumer in Prozessen
• Biogas (aus Deponien, Kläranlagen)

Der Mechanismus der Ablagerung im Einzelnen:

1. Siliziumorganische Verbindungen gelangen mit der Abluft in die TNV/RNV
2. Bei über 300 °C thermische Zersetzung zu feinem SiO₂-Staub
3. SiO₂ ist sehr fein und, bei Anwesenheit anderer Stoffe, klebrig
4. Ablagerung in Keramikwaben, Katalysatoren und Wärmetauschern

Dass dieser Fall kein Einzelfall ist, sondern ein wiederkehrendes Muster, liegt an der Herkunft der Quellen: Dichtmassen, Lackadditive und Entschäumer werden in kleinen Mengen eingesetzt und tauchen im Sicherheitsdatenblatt selten prominent als "Siloxan" auf — eine Rohgasanalyse, die sich auf die offensichtlichen Hauptschadstoffe beschränkt, übersieht sie systematisch. Das ausführliche Schadstoffprofil mit allen relevanten Branchen und Quellen steht unter Silane und Siloxane.

Wie wurde es gelöst

Präventive Maßnahmen:

• Abluftanalyse: Siloxan-/Silangehalt vor Anlagenplanung bestimmen
• Prozessmaßnahmen: silikonfreie Alternativen prüfen und einsetzen
• Vorabscheidung: Kühler, Wäscher oder Adsorber vorschalten
• Anlagenauslegung: Strömungsgeschwindigkeit und Verweilzeit optimieren

Betriebsmaßnahmen:

• Regelmäßige Inspektion: Siloxan-/Silangehalt im Betrieb weiter im Blick behalten
• Druckverlust-Monitoring: frühzeitige Erkennung von Ablagerungen
• Reinigung: chemische oder mechanische Entfernung von Ablagerungen
• Keramikwaben-Wechsel: bei starker Verblockung rechtzeitig austauschen

Die Reihenfolge ist bei diesem Schaden besonders wichtig, weil die Folgen der falschen Reihenfolge irreversibel sind: Ist die Keramik erst einmal verglast, hilft keine Betriebsmaßnahme mehr — sie lässt sich nicht reinigen, nur austauschen. Deshalb müssen die präventiven Maßnahmen vor Inbetriebnahme stehen, allen voran die Abluftanalyse: Ohne sie lässt sich weder eine Vorabscheidung richtig dimensionieren noch die Anlagenauslegung auf Verweilzeit und Anströmung optimieren. Die Betriebsmaßnahmen — Inspektion, Monitoring, Reinigung — sind die laufende Kontrolle danach. Sie können einen Konstruktionsfehler oder eine unerkannte Siloxanquelle nicht ausgleichen, sondern zeigen nur, ob die präventiven Maßnahmen tatsächlich ausreichen.

Was lernt man daraus

Weil Siloxane und Silane aus scheinbar harmlosen Quellen wie Dichtmassen, Lackadditiven oder Entschäumern stammen, wird die Gefahr bei der RNV-/TNV-Planung häufig übersehen. Eine Abluftanalyse auf Siloxan- und Silangehalt vor der Anlagenauslegung ist deshalb keine Kür, sondern verhindert Funktionsverlust, der sich sonst innerhalb weniger Monate einstellen kann.

Der allgemeinere Punkt betrifft die Verfahrensauswahl selbst: Silizium im Rohgas schließt eine RTO als eigenständiges Verfahren praktisch aus, solange keine Vorabscheidung vorgeschaltet ist — dieselbe Einschränkung gilt für die katalytische Nachverbrennung, bei der Silizium als Katalysatorgift wirkt. Unser Anlagenrechner behandelt Silizium deshalb als Ausschlusskriterium für thermische und katalytische Verfahren. Wer bei der Vergabe ein Angebot für eine RNV prüft, sollte verlangen, dass Siloxane in der Rohgasanalyse explizit ausgewiesen sind — nicht nur die Hauptschadstoffe. Die fachliche Einordnung übernimmt unsere unabhängige Abluftberatung, den Angebotsvergleich unsere unabhängige Angebotsprüfung.

← Zurück zum Gruselkabinett