Installations d’épuration des gaz et de désulfuration du biogaz et d’autres gaz biogènes

L’exploitation d’installations techniques de valorisation des gaz biogènes nécessite que la composition des gaz reste dans certaines plages de concentration, en particulier dans le cas de micropolluants. Cela concerne notamment le sulfure d’hydrogène (H2S), les SILOXAnes et d’autres composés organiques et inorganiques. La composition des gaz peut être adaptée aux besoins en désulfurant le biogaz, en éliminant les SILOXAnes et, si nécessaire, en procédant à une épuration supplémentaire des gaz (ammoniac et COV) à l’aide de filtres à charbon actif, entre autres. Ce procédé est essentiel à la garantie d’une exploitation stable et économique des installations techniques dans le domaine de la valorisation des gaz biogènes.

Le biogaz contient toujours du sulfure d’hydrogène (H2S). Les gaz d’égout et les gaz de décharge renferment également des SILOXAnes et des composés organiques du silicium. Les adsorbeurs à charbon actif fixes SILOXA de type FAKA et les systèmes mobiles d’épuration des gaz de type MAKA 700 et 1100 sont conçus pour filtrer ces polluants du gaz.

Désulfuration fine FAKA avec l’adsorbeur à charbon actif fixe

Débit nominal
de 500 Nm³/h à 1 700 Nm³/h
Température de service

max. 60 °C
Pression de service autorisée

> -100 mbar(eff) / < 500 mbar(eff)
Convient pour

biogaz, gaz d’égout, gaz de décharge

Pour la désulfuration fine du biogaz, SILOXA propose une vaste gamme de filtres avec un total de 12 modèles d’adsorbeurs à charbon actif FAKA.

Informations

Épuration des gaz avec le système de filtre amovible MAKA

Débit nominal
de 250 Nm³/h à 460 Nm³/h
Température de service

max. 60 °C
Pression de service autorisée

> de -5 mbar(eff) / < 100 mbar(eff) / max. < 250mbar(sur demande)
Convient pour

biogaz, gaz d’égout, gaz de décharge

Le filtre à charbon actif MAKA est un adsorbeur très spécial dans l’épuration des gaz: sa conception technique permet de remplacer très facilement l’élément filtrant lorsque le charbon actif est saturé.

Informations


La désulfuration du biogaz

La désulfuration du biogaz fait partie intégrante des procédés utilisés dans les installations qui transforment les matières biogènes en énergie. Elle sert notamment à éliminer le sulfure d’hydrogène du mélange gazeux. Dans le cas de la production d’énergie régénérative par des unités de production combinée de chaleur et d’électricité (PCCE), le soufre présent dans le biogaz peut entraîner divers dommages et une augmentation des coûts d’exploitation. Premièrement, le H2S est très corrosif et endommage généralement les surfaces métalliques (tuyaux et agrégats en métal, tels que les compresseurs, les unités de PCCE, etc.). Une corrosion accrue réduit donc, entre autres, la durée de vie des moteurs à gaz utilisés dans les unités de PCCE, ce qui engendre une hausse des coûts d’exploitation et de maintenance de l’ensemble de l’installation de biogaz. En outre, les composés de soufre présents dans le biogaz sont oxydés dans la chambre de combustion des moteurs utilisés. L’oxyde de soufre (SOx) ainsi formé peut se dissoudre dans l’huile moteur. Après dissolution, des réactions chimiques se produisent, lesquelles conduisent à l’acidification de l’huile moteur et réduisent la durée de vie des huiles, dans certains cas considérablement. De plus, le soufre empoisonne le catalyseur, réduisant ainsi la durée de vie et l’efficacité du post-traitement des gaz d’échappement de l’unité de PCCE. Résultat : les coûts d’exploitation grimpent et les temps d’arrêt de l’unité de PCCE augmentent. La purification du sulfure d’hydrogène (ou désulfuration fine) est donc un procédé important utilisé dans presque toutes les installations de valorisation des gaz régénérateurs.


Élimination des siloxanes dans les gaz d’égout et de décharge

Les gaz d’égout et de décharge peuvent contenir des composés organiques et non organiques du silicium. Sous l’influence de la chaleur, ceux-ci réagissent et forment du « sable quartzeux ». Dans les chambres de combustion des moteurs à gaz, la température peut atteindre plusieurs centaines de degrés. Lorsque les gaz de décharge ou d’égout chargés de siloxanes sont recyclés dans les chambres de combustion, il se forme de l’oxyde de silicium (SiO2, quartz) qui se dépose sur les parois des parties des moteurs qui transportent le gaz. Ces dépôts sont particulièrement problématiques dans les cylindres, car ils augmentent la friction entre la paroi du cylindre et le piston, ce qui réduit significativement la durée de vie des moteurs à gaz et augmente le coût des travaux d’entretien et de réparation.


Ammoniac et hydrocarbures organiques volatils dans les gaz

L’élimination de composants gazeux tels que l’ammoniac (NH3) et les hydrocarbures organiques volatils (souvent appelés COV, de l’anglais « volatile organic carbon ») est moins courante dans le cadre de l’épuration des gaz.

On trouve souvent de l’ammoniac dans les installations de traitement des déchets et les installations de biogaz, par exemple, avec une forte teneur en fumier sec de volailles. L’utilisation énergétique d’un gaz ainsi chargé produit parfois des quantités considérables d’oxyde d’azote (NOx), ce qui peut entraîner un dépassement des limites d’oxyde d’azote pour de telles installations. Ainsi, il faut réduire le NH3 avant le recyclage. Le laveur-sécheur de SILOXA est particulièrement adapté à cette fin.

La réduction des COV dans les gaz biogènes est une tâche relativement nouvelle, car les dernières technologies d’utilisation du biogaz peuvent être sensibles aux COV. Citons par exemple la transformation du biogaz en gaz naturel de qualité. Si des installations à membrane sont utilisées à cette fin, elles peuvent être mises à rude épreuve et augmenter significativement la perte de pression. Afin d’éviter une hausse des coûts d’exploitation, il est utile de commencer par éliminer les COV du gaz brut. La réduction des COV peut également améliorer les performances de la désulfuration au charbon actif dans certaines circonstances.


Comment épurer les gaz biogènes?

Différentes installations et différents procédés permettent d’épurer les gaz biogènes. Les filtres à charbon actif sont souvent utilisés pour désulfurer le biogaz et éliminer les SILOXAnes. La conception de la taille des filtres et le choix du bon charbon actif font partie intégrante des services de conseil de SILOXA. Forte de plusieurs années d’expérience opérationnelle, l’équipe de SILOXA peut s’appuyer sur un grand nombre de produits à base de charbon actif. Sa compétence, SILOXA Engineering AG la doit notamment à la combinaison unique de la construction d’installations et du commerce de charbon actif sous la marque Aktivkohle24. L’équipe commerciale de SILOXA sélectionne la meilleure configuration d’installation possible pour chaque projet et chaque demande. Elle fonde ses décisions sur les critères importants suivants:

  • Composition du gaz : elle détermine notamment les charbons actifs à utiliser
  • Conditions d’exploitation : c’est à ce stade qu’est décidé le prétraitement/conditionnement du gaz à adopter et/ou la qualité du charbon actif à utiliser
  • Débit volumique du gaz : associé à la composition du gaz et à la qualité du charbon actif, il détermine la consommation de charbon nécessaire pour épurer le gaz
  • Autres conditions-cadres : d’autres facteurs, tels que l’espace requis, la durée de vie minimale, etc., déterminent les conditions limites pour la sélection des produits ainsi que la conception et la dimension des installations d’épuration des gaz

Qu’est-ce qui distingue les produits d’épuration des gaz de SILOXA?

L’élément central du système d’épuration des gaz décrit ci-dessus est le filtre à charbon actif. C’est avec lui qu’a commencé l’histoire de SILOXA. Au cours des 20 ans d’histoire de SILOXA Engineering AG, l’entreprise a mis au point deux types de filtres à charbon actif, le MAKA (adsorbeur à charbon actif mobile) et le FAKA (adsorbeur à charbon actif fixe). Soucieuse de la qualité, SILOXA a toujours fabriqué uniquement des filtres en acier (inoxydable). Les autorités et le législateur nous ont donné raison en élaborant la règle technique pour la sécurité des installations TRAS120, en vigueur depuis le début de 2019.

Notre absorbeur à charbon actif mobile (MAKA)

Le MAKA est notre filtre amovible pour les applications avec des charges polluantes faibles à moyennes. SILOXA est le seul fabricant à proposer à ses clients une solution simple et propre pour le remplacement du charbon actif avec une vaste gamme de filtres amovibles disponibles dans toutes les tailles (200 L, 700 L, 1 100 L). Selon les possibilités, les filtres sont conçus pour une durée de vie d’environ un an. Pour tous les filtres, trois points de mesure situés dans le lit filtrant (50 %, 80 % et 100 % du niveau de remplissage du charbon actif) surveillent la consommation de charbon actif. Lorsque celui-ci est (presque) épuisé, SILOXA Engineering AG peut fournir un filtre rechapé rempli de charbon actif neuf et reprendre le filtre MAKA contenant le charbon usagé. Les temps d’arrêt de la ligne de gaz sont ainsi réduits au minimum et le charbon actif usagé (extraction, conditionnement en BigBags, élimination du charbon) est manipulé dans un hall spécial de SILOXA. L’opération est propre pour nos clients.

Notre absorbeur à charbon actif fixe (FAKA)

Le FAKA est un filtre à charbon actif qui a été pensé jusque dans les moindres détails et convient pour des charges de gaz polluants moyennes à élevées. Les tailles des filtres varient de 1 500 à 20 000 litres et la version Twin est déjà conçue comme un double filtre intégral. Outre l’acier inoxydable de haute qualité, nous utilisons une combinaison éprouvée d’acier noir et d’un revêtement conducteur d’électricité appliqué à l’intérieur. La vidange de ces filtres peut être facile et propre. À cette fin, le filtre repose sur des supports sous lesquels se glisse un BigBag. Le charbon actif usagé peut ainsi être retiré du filtre par simple gravité sans grand effort technique. Pour le remplissage, tous les filtres sont équipés d’une échelle et d’une plate-forme, de sorte que toutes les exigences en matière de sécurité au travail et de facilité de manipulation sont également respectées. Nos filtres répondent aux exigences de la TRAS120. Le poseur de conduites n’a qu’à mettre en place le dispositif de dérivation ou de contournement éventuellement demandé par le client. Nos filtres sont utilisés à la fois comme filtres individuels et en série (filtres principaux/de sécurité ou pour épurer divers composants gazeux nocifs tels que les COV et le H2S). Avec notre conception à deux chambres, un seul filtre peut servir de filtre principal et de filtre de sécurité.

D’autres équipements sont disponibles en option. Nos FAKA en acier inoxydable sont également équipés d’une grue pour remplir les filtres. Dans les systèmes à double filtrage, les tuyaux transversaux permettent d’échanger sans problème le charbon actif. En outre, le modèle contenant deux filtres avec la fonction filtre principal et filtre de sécurité permet, après le changement du charbon actif dans le filtre principal, d’utiliser le filtre de sécurité peu chargé comme filtre principal et le filtre avec du charbon frais comme filtre de sécurité. Compte tenu des réglementations plus strictes concernant la manipulation des charbons actifs, nous offrons également à nos clients des options supplémentaires telles que la surveillance de la température.

Notre système combiné GRW

Le GRW est une installation combinée d’épuration et de chauffage préalable du gaz. Il s’agit d’une unité compacte de chauffage du gaz qui permet d’adapter l’humidité du gaz (humidité relative ici) aux exigences du charbon actif utilisé, et selon la taille, peut contenir un (GRW50) ou deux filtres à charbon actif MAKA (GRW100, GRW200 et GRW400). Cette unité compacte est montée sur un châssis afin de faciliter au maximum le transport et l’intégration sur le site.

Notre solution spéciale GKW

Le laveur-refroidisseur de gaz est, de par sa fonction, l’un de nos systèmes de déshumidification des gaz. Cependant, si le gaz contient de l’ammoniac (NH3), ces impuretés sont éliminées du gaz dans une large mesure et s’accumulent dans le liquide de lavage du GKW. Même les hydrocarbures solubles dans l’eau (c’est-à-dire certains éléments des COV) peuvent être partiellement éliminés dans le laveur-sécheur GKW.

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