Biogasupgrading
Rohbiogas aus Vergärungsprozessen setzt sich im Wesentlichen aus dem energiereichen Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) sowie Gasbegleitstoffen wie Schwefelwasserstoff (H2S) und Wasser (H2O) zusammen. Voraussetzung für die Nutzung von Biogas als Erdgassubstitut oder Fahrzeugtreibstoff ist die Anpassung der Gasqualität und der verbrennungstechnischen Kenndaten des Biogases. Dazu zählen zum einen die Erhöhung des Brennwertes durch CO2-Abscheidung (Methananreicherung) und zum anderen die Entfernung von Störstoffen wie Wasser und Schwefelwasserstoff.In Abhängigkeit von den Projekt- und Standortbedingungen werden unterschiedliche Verfahren zur CO2-Abscheidung bzw. Methananreicherung von uns eingesetzt. Dabei kommen folgende Technologien zur Anwendung:
- drucklose Aminwäsche
- Druckwasserwäsche
- Membrantrennung
Drucklose Aminwäsche
Bei diesem Verfahren wird das im Rohbiogas enthaltene CO2 mittels einer selektiv wirkenden Amin-Waschlösung fast vollständig abgetrennt. Dieser Prozess findet in einer Waschkolonne statt, in welcher das Biogas und die Amin-Waschlösung im Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht werden. Die Waschlösung bindet das CO2 chemisch, wodurch die Methankonzentration im Biomethan auf bis zu 99 % angehoben wird. Eine drucklose Betriebsweise des Waschprozesses ermöglicht die Minimierung des Elektroenergiebedarfes, da auf eine Verdichtung des Rohbiogases auf >50 mbar (ü) verzichtet werden kann.
Die CO2-beladene Waschlösung wird über eine nachgeschaltete Regenerationsstufe regeneriert und kann erneut im Reinigungsprozess verwendet werden. Die energieeffiziente Regeneration der Waschlösung wird mittels einer Kombination aus thermischer Erhitzung und Druckentspannung realisiert.
Eine optimale Verschaltung von Wärmetauschern ermöglicht es, die thermische Energie im System bestmöglich zu nutzen und so den zusätzlich notwendigen Bedarf an Wärmeenergie zu minimieren. Zur weiteren Energieoptimierung des Verfahrens kann ein Teil der eingebrachten Wärmeenergie durch Wärmeauskopplung zurückgewonnen und als Prozesswärme an anderer Stelle genutzt werden (z. B. Einsatz zur Beheizung der Fermenter). Neben der Abscheidung von CO2 ermöglicht die drucklose Aminwäsche nach dem BCM-Verfahren die simultane Abtrennung von H2S aus dem Biogas. Optional kann die Anlage um einen vorgeschalteten Aktivkohlefilter zur H2S-Entfernung erweitert werden. Die Trocknung (Entfernung von H2O) des aufgereinigten Biomethans kann in einer nachgeschalteten Verfahrensstufe erfolgen.
VERFAHRENSMERKMALE UND VORTEILE
- sehr geringer Elektroenergiebedarf -> < 0,1 kWh/Nm³ Rohbiogas
- hohe Flexibilität bezüglich Durchsatzmenge -> großer Regelbereich von 1:10
- geringe Methanverluste -> hohe Ausbeute an verkaufbarem Biomethan
- niedrige Emissionen an Methan -> keine Verfahrensstufe zur Emissionsminderung notwendig
- deutlich niedrigerer Wärmebedarf zur Regenerierung im Vergleich zu anderen Aminwäscheverfahren durch 2-stufige Regenerierung mit intelligenter Wärmetauscherverschaltung
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