Katalytische Abgasreinigung und katalytische Verbrennung

Katalysatoren spielen seit etwa 30 Jahren eine bedeutende Rolle in der Abgasreinigung, sowohl im industriellen (NOx-Entfernung in Kraftwerken) als auch im privaten (Kfz-Katalysator) Bereich, spielen. Da die zuverlässige Messung von Temperatur- und Konzentrationsprofilen im Inneren von monolithischen Katalysatoren praktisch nicht durchführbar ist, wurde am Institut für Apparatebau, Mechanische Verfahrenstechnik und Feuerungstechnik das Programm CatSim entwickelt. CatSim ist ein mehrdimensionales heterogenes Modell für die Simulation eines einzelnen Katalysatorkanals eines monolithischen Katalysators. Heterogen bedeutet, daß die Gasphase, der Washcoat und das Substrat räumlich getrennt simuliert werden. Ein Vergleich von CatSim-Berechnungen und Meßwerten zeigt, daß das instationäre Verhalten eines monolithischen Katalysators zur Abgasreinigung sehr genau vorausgesagt werden kann. Sowohl unter chemisch limitierten Bedingungen als auch im stofftransportlimitierten Bereich stimmen Simulation und Experiment gut überein. Aufgrund seiner heterogenen Konzeption ist CatSim ein geeignetes Werkzeug zur Identifikation von limitierenden Faktoren sowie von kritischen Betriebszuständen in katalytischen Brennern.