Harnstofflösung im Kraftwerk: SCR, 40 % vs. AdBlue 32,5 %

Die Ausrüstungsliste eines japanischen SCR-Lieferanten nennt 尿素水 (nyososui, Harnstofflösung), und im Datenblatt steht 40 %. Ihr Einkauf bekommt vor Ort ohne Mühe AdBlue® mit 32,5 % (international DEF, nach ISO 22241 auch AUS 32), und beide Flüssigkeiten sehen sich zum Verwechseln ähnlich. Austauschbar sind sie nicht: Sie liefern unterschiedlich viel Harnstoff, kristallisieren bei verschiedenen Temperaturen und können nach unterschiedlichen Qualitätsgrenzen gefertigt sein.

Die kurze Antwort: Kraftwerke halten Harnstofflösung vor, weil sie die Quelle des Ammoniaks ist, das Stickstoffoxide (NOx) aus dem Rauchgas entfernt. Am Katalysator der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) wandelt dieses Ammoniak das NOx in Stickstoff und Wasser um. Die Lösung ist weder Brennstoff noch Prozesswasser der Stromerzeugung.

Dieser Beitrag trennt die industrielle 40-%-Lösung, AdBlue®/AUS 32 und die Schiffsqualität AUS 40. Er zeigt, wie Sie zwischen Konzentrationen umrechnen und wie aus Harnstoff Ammoniak wird. Am Ende stehen eine Checkliste, ein Muster für die Anfrage und eine Begriffstabelle Japanisch–Deutsch.

Inhalt

1. Warum Kraftwerke Harnstofflösung vorhalten
2. Harnstofflösung 40 % im Vergleich zu AdBlue® 32,5 % und AUS 40
3. Wie aus Harnstoff Ammoniak wird und NOx verschwindet
4. Lagerung: Temperatur, Werkstoffe und Leckagen
5. Was Sie in Deutschland zusätzlich klären
6. Checkliste: Was Sie vor Bestellung oder Austausch bestätigen
7. Fragen an die japanische Seite
8. Kurzreferenz: Japanische Begriffe in SCR-Unterlagen
9. Grenzen dieses Leitfadens
10. FAQ
11. Quellen

Warum Kraftwerke Harnstofflösung vorhalten

Japanische Anlagenunterlagen nennen diese Aufgabe 脱硝 (dassho, Entstickung, englisch DeNOx). Die Harnstofflösung dient dabei als Rohstoff für das 還元剤 (kangenzai, Reduktionsmittel), nämlich Ammoniak. Dieselbe Chemie findet sich an Kesseln, Gasturbinen, Abfallverbrennungsanlagen und Dieselmotoren, nicht nur in Kraftwerken.

Eine SCR-Anlage kann auch direkt mit Ammoniak laufen, Harnstoff ist also eine Auslegungsentscheidung. Das Produktblatt von Yuken Kagaku beschreibt die Harnstofflösung als einfacher zu handhaben als verflüssigtes Ammoniak oder Ammoniakwasser.

Im Kraftwerk Salmisaari B im Stadtgebiet von Helsinki beschränkten laut Valmet Vorschriften die Lagerung von Ammoniakwasser im Freien und dessen Transport durch die Stadt. Der Betreiber kombinierte deshalb Harnstofflagerung mit einem Hydrolysereaktor und einem katalytischen Reaktor.

„Einfacher zu handhaben“ heißt nicht „frei von Gefährdungen“. Das aus dem Harnstoff erzeugte Ammoniak muss beherrscht werden, und die Lösung selbst ebenfalls, wie der Abschnitt zur Lagerung zeigt.

Harnstofflösung 40 % im Vergleich zu AdBlue® 32,5 % und AUS 40

Der Begriff „Harnstofflösung“ umfasst mindestens drei Produktarten. AdBlue® ist der eingeführte Markenname für AUS 32 nach ISO 22241. Die Konzentration ist nur der erste Unterschied, wie die Tabelle zeigt.

Merkmal	Industriell 40 %	AdBlue® / AUS 32 (DEF)	AUS 40
Harnstoff (Massenanteil)	40 % nominal; Toleranz der Produktspezifikation entnehmen	typisch 32,5 %; Bereich 31,8–33,2 %	40 % nominal; Bereich 39,0–41,0 %
Qualitätsnorm	Spezifikation des Lieferanten und Anforderung der Anlage; ISO-Güte nicht zwingend erfüllt	ISO-22241-Reihe	ISO-18611-Reihe
Ausgelegt für	Kessel, Gasturbinen, Abfallverbrennungsanlagen	Dieselmotoren	Schiffsdieselmotoren
Biuret-Grenze (Beispiel für ein Qualitätsmerkmal)	Beim Lieferanten erfragen	max. 0,3 % (m/m)	max. 0,8 % (m/m)

Konzentration bedeutet hier immer Massenprozent. Abbildung 1 zeigt, was das für dieselben 1.000 kg Lösung heißt.

Abbildung 1: Gleiche 1.000 kg, unterschiedlicher Harnstoffgehalt

Jeder volle Balken steht für 1.000 kg Lösung. Der Vergleich erfolgt über die Masse.

40-%-Harnstofflösung

40 %Wasser 60 %

400 kg Harnstoff + 600 kg Wasser

32,5-%-Harnstofflösung

32,5 %Wasser 67,5 %

325 kg Harnstoff + 675 kg Wasser

Die Darstellung zeigt nur Massenverhältnisse. Anwendungsnormen und Grenzwerte für Verunreinigungen können auch bei gleicher Konzentration verschieden sein; der Vergleich belegt daher keine Austauschbarkeit der Produkte.

Gleicher Prozentwert, anderes Produkt

Ein übereinstimmender Prozentwert macht zwei Produkte nicht gleichwertig. Hokkaido Mitsui Chemicals gibt auf seiner Produktseite an, dass die industrielle 40-%-Lösung für die Entstickung die Schiffsnorm AUS 40 nicht erfüllt, obwohl beide 40 % haben.

Japanische Datenblätter führen zudem oft mehrere Konzentrationen desselben Herstellers auf. Diese vier Produkte zeigen die Bandbreite, der Sie begegnen können:

Japanischer Lieferant	Produktbeschreibung	Aussage
Yuken Kagaku	AUS 40, AUS 35 und AUS 32 mit 40,0, 35,0 und 32,5 w/w % für Entstickungsanlagen an Kesseln, Gasturbinen und Abfallverbrennung	Industrielle Konzentrationen sind nicht auf einen Wert beschränkt
Taki Chemical	Harnstofflösung für die Rauchgasentstickung, „40 % und weitere“	Exakte Güte in Ihrer Bestellung prüfen
Hokkaido Mitsui Chemicals	Industrielle 40-%-Lösung zur NOx-Minderung in Verbrennungsanlagen u. Ä.; erfüllt AUS 40 nicht	Gleicher Prozentwert, andere Norm
Taiki Yakuhin Kogyo	40-%-Harnstofflösung für die Entstickung; Sicherheitsdatenblatt nennt Kristallisationsbeginn bei 0 °C	Tieftemperaturdaten gehören zum jeweiligen Produkt

Bestellen Sie nicht allein nach der Bezeichnung „Harnstofflösung“. Geben Sie Konzentrationsbasis, Anwendung, geforderte Norm und Wareneingangsprüfung an, und bestätigen Sie, dass das Produkt die Spezifikation der Anlage erfüllt. Ersetzen Sie die Güte nicht eigenmächtig durch eine stärkere oder schwächere.

Konzentrationen über die Masse umrechnen

Soll eine Anlage dieselbe Harnstoffmasse aus einer anderen Konzentration erhalten, ändert sich die Lösungsmasse. Die Rechnung beantwortet die häufige Frage, wie viel 32,5-%-Lösung 1.000 kg der 40-%-Lösung ersetzen.

Die 400 kg Harnstoff in 1.000 kg 40-%-Lösung erfordern demnach etwa 1.231 kg der 32,5-%-Lösung, also rund das 1,23-Fache der Masse. Die zusätzlichen 231 kg sind Wasser, das Sie ebenfalls transportieren und lagern müssen.

Lösung	Lösungsmasse	Harnstoff	Wasser	Theoretisches NH3
40 %	1.000 kg	400 kg	600 kg	ca. 227 kg
32,5 %, gleiche Lösungsmasse	1.000 kg	325 kg	675 kg	ca. 184 kg
32,5 %, gleiche Harnstoffmasse	ca. 1.231 kg	400 kg	ca. 831 kg	ca. 227 kg

Die mittlere Zeile verdient Aufmerksamkeit. Bleibt der Förderstrom gleich und ändert sich nur die Konzentration, sinkt die gelieferte Harnstoffmenge um 75 kg je 1.000 kg Lösung. Legen Sie bei Liefer- und Bestandsplanung fest, ob eine Zahl die Lösung oder den Harnstoff meint.

Diese Zahlen vergleichen nur Harnstoffmassen und legen keine Eindüsemenge einer realen Anlage fest. Die tatsächliche NOx-Minderung hängt außerdem von den Rauchgasbedingungen und vom Wirkungsgrad der Reaktion ab.

Litern ist eine eigene Falle, weil die Umrechnung von Volumen in Masse die Dichte bei der jeweiligen Konzentration und Temperatur braucht.

Veröffentlichte Werte streuen: Ein Datenblatt für AdBlue® nennt 1,087–1,093 kg/l bei 20 °C, ein japanisches Sicherheitsdatenblatt für eine 40-%-Lösung 1.105–1.177 kg/m³ bei 20 °C, und eine weitere japanische Produktseite gibt ein spezifisches Gewicht von 1,14 an. Verwenden Sie den Wert aus den Unterlagen Ihres Produkts, und setzen Sie Liter nicht wie Kilogramm in die Formel oben ein.

Wie aus Harnstoff Ammoniak wird und NOx verschwindet

Eine SCR-Anlage besteht aus drei Teilen, die Sie getrennt betrachten sollten: Lagerung der Flüssigkeit, Erzeugung und Zufuhr des Reduktionsmittels sowie NOx-Umsetzung am Katalysator. Abbildung 2 zeigt die Variante mit direkter Eindüsung der Harnstofflösung in das Rauchgas.

Abbildung 2: Die Harnstofflösung führt dem Rauchgas das Reduktionsmittel zu

Prinzip einer Anlage mit direkter Eindüsung.

Schema der Stoffströme. Die Beschriftung am Katalysator zeigt nur die Produkte; die Reaktionen stehen im Text. Lage des Katalysators, Reaktionstemperatur und Reihenfolge weiterer Rauchgasreinigungsstufen sind anlagenspezifisch.

Das NOx-haltige Rauchgas verlässt die Feuerung, nimmt vor dem Katalysator das Reduktionsmittel auf, reagiert am Katalysator und durchläuft auf dem Weg zum Schornstein gegebenenfalls weitere Reinigungsstufen. In Kraftwerken ist die Entstickung um einen Kessel oder einen Abhitzedampferzeuger (HRSG) angeordnet. Das Merkblatt der US-Umweltbehörde EPA zu SCR hält fest, dass bei Gas-und-Dampf-Kraftwerken der Reaktor oft im Abhitzedampferzeuger sitzt.

Von Harnstoff zu Ammoniak: die Reaktionen

Wird Harnstofflösung in das Rauchgas gesprüht, verdampft das Wasser aus den Tröpfchen, der Harnstoff zersetzt sich thermisch, und das Zwischenprodukt hydrolysiert. Das Ammoniak aus diesen beiden Reaktionen vermischt sich mit dem Rauchgas und erreicht den SCR-Katalysator.

Abbildung 3: Von der Lösung zum Reduktionsmittel

Das NH₃ aus der Thermolyse bleibt erhalten. Nur HNCO geht weiter in die Hydrolyse.

Die blauen Verzweigungen sammeln die beiden NH₃-Moleküle. Grau zeigt verdampftes Wasser, das Zwischenprodukt und CO₂. Die Darstellung trennt die Reaktionen gedanklich; sie bedeutet nicht, dass jeder Schritt in einem eigenen Behälter abläuft.

Als Gleichungen geschrieben, ergeben die beiden Schritte zwei Ammoniakmoleküle je Harnstoffmolekül.

Direkte Eindüsung oder separate Zersetzungsanlage

Nicht jede Anlage sprüht die Lösung unmittelbar in das Rauchgas. Das Kapitel zur SCR im Kostenhandbuch der EPA beschreibt, dass Harnstoff in der Regel vor der Eindüsung zu Ammoniak umgesetzt wird, und Hersteller bieten dafür eigene Anlagen an.

Zwei Beispiele zeigen die Bandbreite. Beim ULTRA-Verfahren von Fuel Tech wird Harnstoff in eine Zersetzungskammer dosiert, und ein Gebläse leitet das verdünnte Ammoniak über ein Eindüsgitter zur SCR. Die Anlage in Helsinki von Valmet nutzt einen Hydrolysereaktor, um aus der Harnstofflösung gasförmiges Ammoniak zu erzeugen.

Beim Lesen japanischer Unterlagen ist der Unterschied wichtig. Prüfen Sie im Systemschema (系統図, keito-zu), wo in Ihrer Anlage das Ammoniak tatsächlich entsteht, denn dieser Ort bestimmt, welche medienberührten Teile und welche Gefährdungen Sie beherrschen müssen.

NOx-Minderung am Katalysator

Die Grundreaktion für Stickstoffmonoxid (NO) verwendet Ammoniak und Sauerstoff. Stickstoffdioxid (NO₂) reagiert auf anderem Weg, und das Verhältnis beider beeinflusst die Umsetzung; reales Rauchgas folgt daher nicht einer einzigen Gleichung.

Manche Katalysatoren verwenden einen Träger aus Titanoxid mit Vanadium- und Wolframkomponenten, und sowohl Waben- als auch Plattenform sind üblich. Brennstoff, Rauchgaseigenschaften und Temperaturbedingungen bestimmen, welcher Katalysator zu welcher Anlage passt. Fragen Sie den SCR-Lieferanten, statt einen Typ anzunehmen.

SCR oder SNCR: woran Sie das erkennen

Ein Harnstofftank vor Ort verrät das Entstickungsverfahren nicht, denn die selektive nichtkatalytische Reduktion (SNCR) kann ebenfalls Harnstoff einsetzen. Prüfen Sie, ob Reaktor und Katalysator vorhanden sind, und achten Sie auf die Begriffe in den Unterlagen.

Prüfpunkt	SCR	SNCR
Katalysator und Reaktor	Ja; das Gas durchströmt einen Katalysatorreaktor	Kein Katalysator
Reduktionsmittel	Ammoniak oder Harnstoff	Harnstofflösung oder Ammoniak
Ort der Reaktion	Hinter der Feuerung, am Katalysator	Im heißen Gas im Feuerraum oder Kessel
Temperaturbereich	Niedriger und breiter als bei SNCR	Höher und schmaler; ein japanisches Verbrennungssystem schaltet Eindüsungsstellen nach der Gastemperatur um
Begriff in japanischen Unterlagen	触媒脱硝 (shokubai dassho), SCR	無触媒脱硝 (mushokubai dassho), SNCR

Ammoniakschlupf und ungleichmäßige Vermischung

Mehr Harnstoff einzudüsen ist kein einfacher Weg zu mehr NOx-Abscheidung. Zu wenig Ammoniak lässt NOx unreagiert, zu viel schickt unreagiertes Ammoniak stromabwärts. Das nennt man Ammoniakschlupf; laut EPA können sich daraus Ammoniumsulfate bilden, die nachgeschaltete Bauteile verstopfen oder korrodieren und in der Flugasche landen können.

Schlupfgrenzen ergeben sich aus Ihrer Genehmigung und Ihrer Auslegungsbasis. Das EPA-Merkblatt von 2003 nennt 2–10 ppm als typische genehmigte Werte in den USA und merkt an, dass der Schlupf steigt, wenn der Katalysator an Aktivität verliert. Nehmen Sie diese Zahlen als Hintergrund, nicht als Grenzwert für Ihren Standort.

Die Gesamtmenge kann stimmen, während die Verteilung falsch ist. Schwankt die Ammoniakkonzentration über dem Katalysatoreintritt, herrscht stellenweise Mangel und zugleich anderswo Überschuss. Ein Technikbericht von Yanmar erläutert, dass Verdampfung und Vermischung die NOx-Minderung stark beeinflussen.

Nicht verdampfte Tröpfchen oder Flüssigkeitsfilme können außerdem Ablagerungen hinterlassen, die Eindüsung und Gasströmung stören. Verdampfung ist daher so wichtig wie Vermischung. Temperatur, Sprühbild und Vermischung werden gemeinsam ausgelegt, deshalb nennt dieser Beitrag keine Eindüsungstemperatur. Diese Werte erhalten Sie vom Anlagenlieferanten.

Zur Bewertung der Ergebnisse vergleichen Sie die NOx-Konzentration am Austritt auf einheitlicher Bezugsbasis. Rechnen Sie auf den Bezugssauerstoffgehalt um, damit Verdünnung durch Luft nicht für Abscheidung gehalten wird, und verwenden Sie Rauchgasvolumenstrom und Konzentration auf derselben feuchten oder trockenen Basis.

Lagerung: Temperatur, Werkstoffe und Leckagen

Lagerbedingungen gehören zum gelieferten Produkt und zur Anlage. Die Zahlen unten sind deshalb Anhaltspunkte, keine Einstellwerte. Lesen Sie vor der Handhabung das aktuelle Sicherheitsdatenblatt Ihres Lieferanten und Ihre Betriebsanweisungen.

Untere Temperaturgrenze: keine Werte anderer Güten übernehmen

Gefrieren und Kristallisieren hängen von der Konzentration ab, deshalb gibt es keine einheitliche untere Temperaturgrenze für alle Harnstofflösungen. Die 32,5-%-Mischung ist die eutektische Zusammensetzung mit dem niedrigsten Gefrierpunkt aller Harnstoff-Wasser-Gemische. Stärkere Lösungen beginnen bei höheren Temperaturen zu kristallisieren, wie Abbildung 4 zeigt.

Abbildung 4: Die untere Temperaturgrenze aus den Unterlagen des Produkts entnehmen

Übertragen Sie den Gefrierpunkt von AdBlue® nicht auf einen industriellen 40-%-Tank.

32,5 % AdBlue® / DEF

Gefrierpunkt ca. −11 °C

Quellen: Cummins; Sicherheitsdatenblatt AdBlue® (Kärcher)

Beispiel 40-%-Produkt

Kristallisationsbeginn 0 °C

Quelle: Sicherheitsdatenblatt Taiki Yakuhin Kogyo

50-%-Harnstofflösung

Kristallisation 18 °C

Quelle: SNCR-Kapitel des EPA-Kostenhandbuchs

Diese Grenzen nicht von einem Produkt auf ein anderes übertragen

Der Wert von 0 °C steht im Sicherheitsdatenblatt eines bestimmten 40-%-Produkts; andere Lieferanten können andere Werte angeben. Keine dieser Zahlen ist ein Heizungs-Sollwert oder eine zulässige Lagertemperatur.

Gefrieren ruiniert eine eutektische Lösung nicht automatisch. Ein Whitepaper von OWI sagt, dass Frost-Tau-Zyklen die AdBlue®-Qualität nicht beeinflussen, weil die Harnstoffkonzentration in flüssiger und fester Phase gleich ist. Das gilt für 32,5 % DEF; bei jeder anderen Konzentration prüfen Sie Produktspezifikation und Anweisungen des Anlagenherstellers.

Lange Lagerung bei hoher Temperatur ist ein eigenes Risiko. Wärme zersetzt Harnstoff langsam zu Ammoniak und Kohlendioxid, und Wasserverlust erhöht die Konzentration. Das Sicherheitsdatenblatt von Taiki verlangt dicht verschlossene Behälter an einem kühlen, gut belüfteten Ort ohne direkte Sonneneinstrahlung.

Prüfen Sie je Charge die Lagerbedingungen im Sicherheitsdatenblatt, das Herstelldatum sowie tatsächliche Lagertemperatur und -dauer. Legen Sie keine einheitliche Haltbarkeit für alle Produkte fest, sondern fragen Sie Ihren Lieferanten.

Wenn Kristalle auftreten, kann die Ursache in der Konzentration oder in einer Verunreinigung liegen, und die Reaktion fällt unterschiedlich aus. Geben Sie nicht nach eigenem Ermessen Wasser zu und ändern Sie keine Heizbedingungen. Klären Sie den Zustand anhand der Anweisungen von Lieferant und Anlagenhersteller.

Auch Temperaturmesswerte haben Grenzen, denn Messgeräte unterscheiden sich in Bauart, Messstelle und Genauigkeit. Verwenden Sie die in der Anlage festgelegte Flüssigkeitstemperatur, nicht die Außentemperatur.

Medienberührte Teile: den gesamten Weg prüfen

Die Werkstoffwahl schützt vor zwei Fehlern: Korrosion mit Leckage sowie Metallen und Rückständen, die die Lösung verunreinigen. Veröffentlichte Listen stimmen nicht alle überein, weil sie für unterschiedliche Produkte und Zwecke geschrieben wurden.

• Sicherheitsdatenblatt Taiki 40 % (Behälter): Polyethylen und Polypropylen
• Cummins-Bulletin zu DEF (Behälter): Polyethylen, Polypropylen und rostfreier Stahl der Sorte 316 empfohlen; Kohlenstoffstahl, Kupfer und Kupferlegierungen, Zink, Blei, Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen als Werkstoffe aufgeführt, die korrodieren können
• EPA-Kapitel zu SNCR (Harnstofflagerung): Kunststoff, Stahl oder rostfreier Stahl, aber kein Kupfer, keine Kupferlegierungen und keine Armaturen aus Zink oder Aluminium

Beachten Sie den Widerspruch beim Stahl: Die EPA lässt ihn für die Harnstofflagerung bei SNCR zu, das Cummins-Bulletin warnt vor Kohlenstoffstahl. Keine dieser Listen garantiert Verträglichkeit bei jeder Konzentration und Temperatur. Die Anforderung für Ihr System erhalten Sie vom Anlagenlieferanten.

Die Prüfung umfasst Tank, Rohrleitungen, Pumpen, Armaturen, Dichtungen und Schläuche. Wenn die Spezifikation rostfreien Stahl nennt, bestätigen Sie die Sorte: SUS304 und SUS316 sind verschiedene Werkstoffe. Als grobe Entsprechung nach EN 10088 gelten SUS304 ≈ 1.4301 (X5CrNi18-10) und SUS316 ≈ 1.4401 bzw. SUS316L ≈ 1.4404; ob die gelieferte Sorte wirklich passt, bestätigt der Lieferant. Erhalten Sie bei Instandhaltung die ursprünglichen Werkstoffbedingungen.

Ein verträglicher Werkstoff schützt die Lösung dennoch nicht vor Rückständen einer anderen Chemikalie oder vor Fremdkörpern. Eigene Umfüllgeräte und eindeutige Kennzeichnung senken dieses Risiko. Das Taiki-Datenblatt warnt außerdem, dass Kontakt mit Natrium- oder Calciumhypochlorit explosives Stickstofftrichlorid bildet. Fragen Sie deshalb, wie Reinigungschemikalien vom Harnstoffbereich getrennt gehalten werden.

Leckagen, Verschüttungen und Exposition

Leckageschutz bedeutet mehr als Tankvolumen. Abbildung 5 zeigt den Bereich, den Sie vom Anlieferanschluss bis zur Verbrauchsstelle prüfen.

Abbildung 5: Der Prüfumfang reicht vom Tank bis zur Verbrauchsstelle

Betrachten Sie Füllstand, medienberührte Werkstoffe, Temperatur und Qualität als Bedingungen eines einzigen Systems.

Schema des Prüfumfangs. TI ist eine Temperaturanzeige; das dünne seitliche Rohr steht für eine Füllstandsanzeige. Die Darstellung legt weder Abmessungen des Auffangraums noch Messprinzipien, Alarmeinstellungen oder Betriebs- und Wiederherstellungsverfahren fest.

Überfüllung bei der Anlieferung ist ebenso eine Bestandsfrage wie ein Hardwareproblem, denn Restmenge und Liefermenge müssen auf derselben Basis vorliegen. Prüfen Sie in den Anlagenunterlagen den Zusammenhang zwischen Tankvolumen und Füllstand. Regelmäßige Inspektion allein garantiert keine Sicherheit; die Anlage braucht auch eine Möglichkeit, einen Fehlzustand zu erkennen und darauf zu reagieren.

Bei Verschüttungen folgen Sie dem Sicherheitsdatenblatt des gelieferten Produkts und Ihren Standortverfahren, und Sie halten die Flüssigkeit aus Gewässern fern. Verdünnen löst das Problem nicht, denn aufgenommene Flüssigkeit und verunreinigte Werkzeuge sind nach den geltenden Vorschriften ebenfalls ordnungsgemäß zu behandeln.

Ein Sicherheitsdatenblatt kann ohne GHS-Gefahreneinstufung auskommen und trotzdem Vorsichtsmaßnahmen verlangen. Das Taiki-Datenblatt nennt eine gewisse Reizwirkung auf Haut und Schleimhäute, führt Schutzhandschuhe und Augenschutz auf und fordert Augenspüleinrichtung und Notdusche dort, wo das Produkt gelagert oder gehandhabt wird. Es verlangt außerdem Lüftung und warnt, dass bei thermischer Zersetzung Ammoniakgas frei wird.

Harnstofflösung löst auch nicht jedes Rauchgasproblem. Niedertemperaturkorrosion durch den Schwefelsäuretaupunkt etwa bewerten Sie getrennt von NOx-Minderung und Wärmerückgewinnung.

Was Sie in Deutschland zusätzlich klären

Die Unterlagen aus Japan sagen nichts darüber, welche deutschen Vorgaben für Ihren Standort gelten. Die folgenden Punkte sind Anhaltspunkte für das Gespräch mit Genehmigungsbehörde, Betreiber und Sicherheitsfachkraft, keine rechtliche Bewertung.

• Genehmigung: Emissionsgrenzwerte, auch für NOx und Ammoniak, stehen in Ihrer immissionsschutzrechtlichen Genehmigung und in der einschlägigen Verordnung (z. B. 13. oder 17. BImSchV). Ein Wechsel von Reduktionsmittel oder Anlagenkonzept kann eine Änderungsanzeige oder -genehmigung nach BImSchG auslösen.
• Wassergefährdende Stoffe: Die Einstufung in eine Wassergefährdungsklasse (WGK) und die daraus folgenden Anforderungen an Lagerung und Auffangraum nach AwSV entnehmen Sie dem Sicherheitsdatenblatt und klären sie mit der zuständigen Stelle.
• Arbeitsschutz: Die Gefährdungsbeurteilung nach Gefahrstoffverordnung muss Harnstofflösung und gegebenenfalls Ammoniak erfassen; wo Druckgeräte beteiligt sind, kommt die Betriebssicherheitsverordnung hinzu.

Checkliste: Was Sie vor Bestellung oder Austausch bestätigen

Nutzen Sie diese Liste, wenn eine japanische Spezifikation, das Angebot eines lokalen Lieferanten und die installierte Anlage übereinstimmen müssen.

• Verfahren: SCR oder SNCR, bestätigt anhand von Katalysator und Reaktor im Systemschema
• Ammoniakerzeugung: direkte Eindüsung, Zersetzungskammer oder Hydrolysereaktor, und wo sie im System liegt
• Konzentration: der festgelegte Wert in Massenprozent, mit Toleranz
• Qualitätsnorm: welche Anforderung gilt (Anlagenspezifikation, ISO 22241, ISO 18611 oder Lieferantenspezifikation) und deren Grenzen für Merkmale wie Biuret und Metalle
• Mengenbasis: ob Mengen als Lösung oder als Harnstoff angegeben sind, in kg oder Litern
• Dichte: Wert und Temperatur für Ihr Produkt, für jede Volumenumrechnung
• Untere Temperaturgrenze: Gefrierpunkt oder Kristallisationsbeginn aus den Unterlagen Ihres Produkts, nicht aus denen einer anderen Güte
• Medienberührte Werkstoffe: Tank, Rohrleitung, Pumpe, Armaturen, Dichtungen und Schläuche, einschließlich der Edelstahlsorte
• Vermeidung von Verunreinigung: eigene Umfüllgeräte, Kennzeichnung und Trennung von Reinigungschemikalien
• Rechtliche Einordnung: Genehmigungslage, WGK-Einstufung und AwSV-Anforderungen am Standort
• Dokumente: aktuelles Sicherheitsdatenblatt, Spezifikationsblatt und Prüfbericht je Lieferung

Fragen an die japanische Seite

Richten Sie diese Fragen an den SCR-Lieferanten oder den Chemikalienlieferanten. Bitten Sie um schriftliche Antworten, besonders wenn Antworten über Übersetzer laufen.

1. Arbeitet die Anlage mit SCR oder SNCR, und wo wird das Ammoniak erzeugt?
2. Welche Harnstoffkonzentration und welche Qualitätsnorm verlangt die Anlage? Ist eine Toleranz festgelegt?
3. Ist eine andere Konzentration zulässig (zum Beispiel 32,5 % statt 40 %)? Wenn ja, welche Änderungen an Förderstrom und Regelung sind nötig, und wer gibt sie frei?
4. Ist das in Ihrem Dokument genannte Produkt das einzig freigegebene, oder darf ein gleichwertiges, lokal bezogenes Produkt verwendet werden? Was muss dessen Prüfbericht belegen?
5. Wie lauten Gefrierpunkt oder Kristallisationsbeginn, Dichte und Lagerbedingungen des festgelegten Produkts?
6. Welche Werkstoffe sind für jedes medienberührte Teil freigegeben, einschließlich Dichtungen und Schläuchen?
7. Welche Prüfpunkte empfehlen Sie für die Wareneingangsprüfung jeder Lieferung?
8. Wen kontaktieren wir bei Kristallen oder Verunreinigung, und welche Angaben benötigen Sie?

Hier eine kurze Anfrage zum Anpassen. Sie ist auf Englisch gehalten, weil die Korrespondenz mit japanischen Partnern üblicherweise auf Englisch läuft. Namen und Anlagen sind Platzhalter.

Subject: Confirmation of urea solution specification for [Unit name] DeNOx system

Dear [Name],

Your specification [document no.] lists 40% urea solution (尿素水) for the DeNOx system on [Unit name]. We plan to source it locally and need to confirm the following before ordering:

1. Required concentration (mass %) and tolerance
2. Required quality standard and limits for impurities
3. Whether a 32.5% product is acceptable, and any changes it would require
4. Density, crystallization temperature, and storage conditions for the specified product
5. Approved materials for wetted parts, including seals and hoses

Please send the latest SDS and spec sheet with your reply. If any item depends on the system configuration, please tell us who can confirm it.

Best regards,
[Your name, company, plant]

Kurzreferenz: Japanische Begriffe in SCR-Unterlagen

Diese Begriffe tauchen häufig in japanischen Spezifikationen, Sicherheitsdatenblättern und Systemschemata auf. Die Lesung ist ohne Längenzeichen in Romaji wiedergegeben. Bei Begriffen mit Katakana (Sicherheitsdatenblatt, Abhitzedampferzeuger) steht nur die Lesung.

Japanisch	Lesung	Deutsch
尿素水 / 尿素液	nyososui / nyoso-eki	Harnstofflösung
脱硝 / 排煙脱硝	dassho / haien dassho	Entstickung (DeNOx) / Rauchgasentstickung
窒素酸化物	chisso sankabutsu	Stickstoffoxide (NOx)
還元剤	kangenzai	Reduktionsmittel
触媒 / 脱硝触媒	shokubai / dassho shokubai	Katalysator / Entstickungskatalysator
選択触媒還元	sentaku shokubai kangen	selektive katalytische Reduktion (SCR)
無触媒脱硝	mushokubai dassho	nichtkatalytische Entstickung (SNCR)
熱分解 / 加水分解	netsu bunkai / kasui bunkai	thermische Zersetzung (Thermolyse) / Hydrolyse
質量分率, 質量%	shitsuryo bunritsu, shitsuryo pasento	Massenanteil, Massenprozent
結晶開始温度	kessho kaishi ondo	Kristallisationsbeginn (Temperatur)
凝固点	gyokoten	Gefrierpunkt
接液部	setsueki-bu	medienberührte Teile
防液堤	boekitei	Auffangraum (Rückhalteeinrichtung)
受入検査	ukeire kensa	Wareneingangsprüfung
—	anzen deta shito	Sicherheitsdatenblatt (SDB, SDS)
試験成績書	shiken seisekisho	Prüfbericht, Analysenzertifikat
系統図	keito-zu	Systemschema
—	hainetsu kaishu boira	Abhitzedampferzeuger (HRSG)

Grenzen dieses Leitfadens

Dieser Leitfaden erklärt, wie Sie Spezifikationen lesen und vergleichen. Er nennt keine Eindüsungsmengen, Eindüsungstemperaturen, Heizungs-Sollwerte, Lagertemperaturen oder Wiederherstellungsverfahren, und keine seiner Rechnungen darf dafür verwendet werden.

Anforderungen unterscheiden sich nach Anlagenhersteller, Produkt und Land. Was gilt, bestimmen der SCR-Lieferant, der Chemikalienlieferant, Ihre Genehmigung und die örtlichen Vorschriften; die genannten Produktbeispiele sind weder Empfehlung noch vollständige Liste. Die ISO-Grenzwerte stammen aus Lieferantendatenblättern, die die Normen zitieren. Prüfen Sie die Norm selbst, wenn ein Vertrag davon abhängt.

FAQ

Kann industrielle 40-%-Harnstofflösung AdBlue® oder AUS 40 ersetzen?

Nicht als direkter Austausch. AdBlue® hat 32,5 % mit eigener Qualitätsnorm, und manche industriellen 40-%-Produkte erklären ausdrücklich, dass sie AUS 40 trotz gleicher Konzentration nicht erfüllen. Wählen Sie ein Produkt, das Konzentration und Qualität der Anlagenspezifikation erfüllt.

Worin unterscheiden sich AUS 32 und AUS 40?

AUS 32 ist eine 32,5-%-Harnstofflösung für Dieselmotoren nach der ISO-22241-Reihe, AUS 40 eine 40-%-Lösung für Schiffsmotoren nach der ISO-18611-Reihe. Konzentrationen und Grenzwerte für Verunreinigungen unterscheiden sich, was Lieferantendatenblätter etwa beim Biuret zeigen. Keine der beiden Güten entspricht automatisch der Anforderung einer stationären Anlage.

Ist gefrorene Harnstofflösung unbrauchbar?

Nicht zwingend bei 32,5 % AdBlue®/DEF, das laut dem OWI-Whitepaper seine Qualität über Frost-Tau-Zyklen behält. Übertragen Sie das nicht auf andere Konzentrationen. Prüfen Sie dort Produktspezifikation und Anweisungen des Anlagenherstellers.

Entfernt mehr eingedüster Harnstoff immer mehr NOx?

Nein. Überschüssiges Ammoniak kann stromabwärts schlüpfen, und ungleichmäßige Vermischung führt gleichzeitig zu lokalem Mangel und Überschuss. Die Zufuhr wird anhand von Rauchgasvolumenstrom, Temperatur, NOx-Konzentration und Katalysator ausgelegt.

Kann ich 32,5-%- und 40-%-Lösung über das Volumen vergleichen?

Nicht direkt, denn die Prozentwerte beziehen sich auf die Masse. Rechnen Sie zuerst mit der Dichte für die jeweilige Konzentration und Temperatur Liter in Kilogramm um, und vergleichen Sie dann die Harnstoffmasse. Gleiche Volumina enthalten nicht gleich viel Harnstoff.

Quellen

• SCR-Überblick, Ammoniakschlupf, Katalysatorformen und Vorteile gegenüber SNCR: U.S. EPA, Air Pollution Control Technology Fact Sheet: Selective Catalytic Reduction (EPA-452/F-03-032)
• Umsetzung von Harnstoff vor der Eindüsung bei SCR: U.S. EPA, Air Pollution Control Cost Manual, Chapter 2: Selective Catalytic Reduction
• Eigenschaften von 50-%-Harnstoff und Lagerwerkstoffe: U.S. EPA, Air Pollution Control Cost Manual, Chapter 1: Selective Noncatalytic Reduction
• Gefrierpunkt von DEF, Behälter und korrosionsgefährdete Werkstoffe: Cummins Emission Solutions, „DEF Quality and Maintenance“
• Gefrierpunkt von AdBlue® (ca. −11 °C), 32,5 % Harnstoff: Kärcher, EG-Sicherheitsdatenblatt AdBlue® nach ISO 22241-1
• Eutektikum von DEF und Frost-Tau-Verhalten: OWI, „DEF Heating and Cooling: Effect on Product Quality and Shelf Life“
• Grenzwerte AUS 32: Irving, Datenblatt DEF
• Grenzwerte AUS 40: Sinopec, Datenblatt Marine Grade Diesel Exhaust Fluid
• Anwendungsbereich der Norm AUS 40: ISO 18611-1:2014
• Anlagen zur Harnstoffzersetzung: Fuel Tech, ULTRA systems
• Hydrolysereaktor im Kraftwerk: Valmet, Beitrag zur NOx-Minderung in Salmisaari B (japanische Seite)
• SCR-Reaktionen, Platten- und Wabenkatalysatoren: Mitsubishi Heavy Industries, Rauchgasentstickungsanlagen (japanisch)
• Zusammensetzung des Katalysators: IHI Engineering Review, Wabenkatalysator zur NO₂-Reduktion (japanisch)
• Verdampfung, Vermischung und Leistung: Yanmar Technical Review, 2017
• SNCR ohne Katalysator: Takuma, SNCR-Technik (japanisch)
• Industrielle 40-%-Lösung und AUS 40: Hokkaido Mitsui Chemicals, Harnstofflösung (japanisch)
• Sicherheitsdatenblatt 40 % (Zusammensetzung, Lagerung, Werkstoffe, Verschüttung, Kristallisationsbeginn): Taiki Yakuhin Kogyo, Sicherheitsdatenblatt Harnstofflösung (japanisch)
• Konzentrationen und Anwendungen: Yuken Kagaku, Harnstofflösung für die Entstickung (japanisch)
• Harnstofflösung für die Rauchgasentstickung: Taki Chemical, Harnstofflösung (japanisch)