Anlagen zur Gas­reinigung und Ent­schwefe­lung
von Biogas sowie anderen bio­genen Gasen

Für den Betrieb Ver­­fahrens­­­techni­scher Anlagen zur Verwertung von bio­genen Gasen ist es notwendig, dass die Gas­­­zusammen­­setzung, insbesondere bei Spuren­­­begleit­­stoffen, innerhalb bestimmter Konzen­­trations­­bereiche bleibt. Dies betrifft insbesondere Schwefel­­­wasser­stoff (H2S), SILOXAne und andere organi­sche und anor­­ga­ni­sche Ver­bindungen. Durch die Ent­­schwefe­lung des Biogases sowie die Ent­­fernung von SILOXAnen und ggf. die weiter­­­gehende Gas­­reinigung (Ammoniak und mit Hilfe u.a. von Ak­­tivkohle­­­filtern) kann die Gas­­zusammen­­setzung an die Anfor­­derungen angepasst werden. Dies ist eine we­sent­­liche Voraus­­setzung für einen sta­bilen und wirtschaft­­­lichen Betrieb ver­­fahrens­­­techni­scher Anla­­gen im Umfeld der Ver­­wer­tung bio­gener Gase.

Jedes Biogas ist mit Schwefelwasserstoff (H2S) versetzt. In Klärgasen und Deponiegasen kommen zu­sätzlich noch SILOXAne wie auch orga­nischen Silizium­ver­bin­dungen vor. Diese Schad­­stoffe aus dem Gas zu fil­tern, ist Auf­ga­be der statio­nä­ren SILOXA Aktivkohle­adsorber vom Typ FAKA sowie auch der mobi­len Gas­­reinigungs-Sys­teme vom Typ MAKA 700 und 1100.

FAKA Fein-Entschwefeln mit dem feststehenden Aktivkohleadsorber

Nennvolumenstrom
500 Nm³/h bis 1.700 Nm³/h
Betriebstemperatur

max. 60 °C
zul. Betriebsdruck

> -100 mbar(ü) / < 500 mbar(ü)
Geeignet für

Biogas, Klärgas, Deponiegas

Zur Fein-Entschwefelung von Biogas bietet die SILOXA mit den FAKA Aktivkohleadsorbern eine große Filterfamilie mit insgesamt 12 Typen an.

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Gasreinigung mit dem Wechselfiltersystem MAKA

Nennvolumenstrom
250 Nm³/h bis 460 Nm³/h
Betriebstemperatur

max. 60 °C
zul. Betriebsdruck

>-5 mbar(ü) bis < 100 mbar(ü) / max. < 250 mbar (auf Anfrage)
Geeignet für

Biogas, Klärgas, Deponiegas

Der MAKA Aktiv­kohlefilter ist in der Gas­reini­gung ein ganz besonderer Adsorber. Er ist technisch so auf­gebaut, dass er sehr ein­fach als komplettes Filter­element aus­gewechselt wird, wenn die Aktiv­kohle gesättigt ist.

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Die Entschwefelung von Biogas

Die Biogas­­ent­schwe­felung ist ein fester Bestand­­­teil von Anlagen, welche biogene Stoffe in Energie umsetzen. Sie dient dazu, insbesondere Schwefel­­­wasserstoff aus dem Gas­­gemisch zu ent­­fernen. Bei der rege­­nera­tiven Strom­­­erzeu­­gung mit Hilfe von Block­heiz­kraft­­werken (BHKWs) kann im Biogas vorhandener Schwe­fel zu unter­­­schied­­lichen Schä­­den und erhöhten Betriebs­­kosten füh­ren. Zunächst ist H2S hoch korrosiv und schädigt generell me­tallische Ober­­flächen (Rohr­­leitung und Aggre­­gate aus Metall, wie z.B. Ver­­dichter, BHKWs, etc.). Eine erhöhte Korrosion redu­ziert somit u.a. die Lebens­­dauer der in BHKWs ein­ge­­setzten Gas­­­moto­ren und führt so zu höhe­ren Be­triebs- und Wartungs­­kosten der gesamten Biogas­­anlage. Außerdem werden Schwe­fel­verbin­dungen, welche im Biogas vorhanden sind, im Brennraum der einge­setzten Moto­ren oxidiert. Das so ent­standene Schwefeloxid (SOx) kann sich im Moto­renöl lösen. Gelöst im Öl finden che­mische Reaktionen statt, welche zu einer Ver­­säuerung des Moto­ren­öls führen und die Stand­­­zeiten der Öle zum Teil erheb­­lich redu­zieren. Des Weiteren wirkt Schwefel als Kata­lysato­ren­gift und verringert damit die Lebens­dauer und den Wirkungs­­grad der Abgas­­­nach­be­handlung des BHKWs. Die Folge sind stei­­gende Betriebs­­kosten und erhöhte Aus­­fall­­zeiten des BHWKs. Eine Ab­­reini­­gung von Schwefel­­­wasserstoff, die so­­genannte Fein­ent­­schwe­felung, ist daher ein wich­­tiger Bestand­­teil fast aller An­la­gen zur Ver­wer­tung rege­nera­­tiver Gase.


Entfernung von Siloxanen in Klär- und Deponiegasen

In Klär- und Deponie­gasen können organische und nicht­organische Silizium­verbindungen vorhanden sein. Unter der Ein­wirkung von Hitze reagieren diese und bilden „Quarzsand“. In den Verbrennungsräumen von Gasmotoren herrschen Temperaturen von vielen hun­dert Grad. Wenn siloxan­belastete Deponie- oder Klärgase in den Brenn­kammern verwertet werden, bildet sich Siliziumoxid (SiO2, Quarz), welcher sich an den Wänden gas­führender Teile der Motoren absetzt. Diese Abla­gerungen sind ins­besondere in den Zylin­dern proble­matisch, da sie die Reibung zwischen Zylinder­wand und Kolben erhöhen. Dies führt zu einer deut­lichen Verkür­zung der Stand­zeit von Gasmo­toren und erhöht den Auf­wand für Wartungs- und Instand­setzungs­arbeiten.


Ammoniak und flüchtige orga­nische Kohlen­wasserstoffe in Gasen

Ein nicht ganz so üblicher Fall der Gasreinigung ist die Ent­fernung von Gasinhalts­stoffen wie Ammoniak (NH3) und flüch­tigen or­gani­schen Kohlen­wasserstoffen (oft bezeichnet als VOC = engl. „volatile organic carbon“).

Ammoniak ist häufig in Abfall­anlagen und Biogasanlagen z.B. mit hohem Hühner­trocken­kotanteil (HTK) zu finden. Bei der energe­tischen Nutzung eines so belasteten Gases entstehen z.T. erheblich Stickoxidmengen (NOx), die zu Über­schreitungen der Stickoxid­grenzwerte für solche Anlagen führen können. Somit ist die Reduzierung von NH3 vor der Verwertung notwendig. Hierzu eignet sich ins­besondere der Wasch­trockner der Firma SILOXA.

Die Reduzierung der VOC’s in biogenen Gasen ist eine eher neue Aufgabe, da neue Techniken zur Biogas­nutzung empfindlich auf VOC’s regieren können. Als Bei­spiel sei hier die Auf­bereitung von Biogas zu Erdgasqualität genannt. Werden hierfür Mem­bran­anla­gen genutzt so können diese Zugesetzt werden und den Druckverlust deutlich erhöhen. Um einen erhöhten Betriebs­aufwand zu vermeiden, lohnt sich hier vorab eine VOC-Entfernung aus dem Rohgas durchzuführen. Eine VOC-Redu­zierung kann darüber hinaus unter be­stimmten Um­ständen auch die Leistungs­fähigkeit einer Aktivkohle­entschwe­felung verbessern.


Wie können biogene Gase gereinigt werden?

Die Rei­nigung von Gasen kann durch unter­schiedliche Anlagen und Verfahren erfolgen. Die Biogas­entschwe­felung und die Entfernung von SILOXAnen wird häufig mit Hilfe von Aktivkohle­filtern erreicht. Hier ist die Auslegung der Filter­größe und die Auswahl der richtigen Aktivkohle ein wesentlicher Bestandteil der Beratungsleistung der SILOXA. Dabei kann das Team der SILOXA auf viele Jahre Betriebs­erfahrung und eine große Zahl von Aktiv­kohle­produkten zurückgreifen. Insbesondere die einzigartige Kombination aus Anlagen­bau und Aktivkohle­handel unter der Marke Aktivkohle24 machen die Kompetenz der SILOXA Engineering AG aus. Für jedes Projekt und jede Anfrage sucht das Vertriebs­team der SILOXA die bestmögliche Anlagen­konfigu­ration aus. Wichtige Ent­scheidungs­kriterien sind dabei:

  • Gas­zusammen­setzung: Diese bestimmt zum einen die ein­zusetzen­den Aktiv­kohlen
  • Betriebs­bedingungen: Hier entscheidet sich die zu wählende Gasvor­behandlung/-kondi­tionie­rung und/oder die zu verwendende Aktiv­kohle­qualität
  • Gas­volumen­strom: Dieser bestimmt zusammen mit der Gas­zusammen­setzung und der Aktiv­kohlen­qualität den Verbrauch der Gas­reini­gungs­kohlen
  • Sonstige Rahmen­bedingungen: Weitere Faktoren, wie Platz­bedarf, Mindest­stand­zeiten usw., geben die Rand­bedingungen für die Produkt­auswahl sowie das Design und die Aus­legung von Gas­reinigungs­anlagen

Was unterscheidet die SILOXA-Produkte zur Gasreinigung?

Der zentrale Teil oben beschrie­benen Gasreinigung ist der Aktivkohle­filter. Mit ihm begann die Ge­schichte der SILOXA. Im Laufe dieser nun schon über 20-jährigen Ge­schichte der SILOXA Engineering AG wurden 2 Grundtypen von Aktivkohle­filtern entwickelt, den MAKA (mobiler Aktivkohle-Adsorber) und den FAKA (feststehender Aktivkohle-Adsorber). Konse­quent hat die SILOXA auf Quali­tät gesetzt und von Anfang an nur (Edel-) Stahl­filter ge­baut. Mit der seit Anfang 2019 geltenden TRAS120 geben uns die Be­hörden und der Gesetz­geber recht.

Unser mobiler Aktivkohle-Absorber (MAKA)

Der MAKA ist unser Tausch­filter für Anwen­dungen mit kleinen bis mittleren Schadstofffrachten. Als einziger Hersteller bietet die SILOXA ihren Kunden mit einem umfang­reichen Tausch­pool aller verfügbarer Filtergrößen (200L, 700L, 1.100L) eine einfache und saubere Lösung für den Aktivkohle­wechsel an. Die Filter werden nach Möglichkeit für eine Standzeit von etwa einem Jahr ausgelegt. Dabei kann bei allen Filtern der Verbrauch der Aktivkohle durch 3 Messstellen im Filterbett (50%, 80% und 100% der Aktiv­kohle­füllhöhe) überwacht werden. Ist die Aktivkohle (nahezu) verbraucht, kann die SILOXA Engineering AG einen runderneuer­ten Filter mit neuer Aktiv­kohle gefüllt liefern und nimmt den MAKA-Filter mit ver­brauch­ter Kohle zurück. Damit wird die Still­stands­zeit der Gas­strecke auf ein Mini­mum redu­ziert und das Hand­ling der verbrauchten Aktivkohle (Absaugung, Verpackung in BigBags, Entsorgung der Kohle) wird in einer Spezialhalle der SILOXA durchgeführt. Das ist eine saubere Sache für unsere Kunden.

Unser feststehender Aktivkohle-Absorber (FAKA)

Der FAKA ist ein bis ins Detail durch­dachter Aktiv­kohle­filter für mittlere bis hohe Schad­gasfrachten. Die Filtergrößen variieren von 1.500L bis zu 20.000L und ist in der Twin-Variante bereits als integraler Doppel­filter ausgeführt. Als Werkstoffe kommen neben hoch­wertigem Edelstahl auch eine bewährte Material­kombina­tion aus Schwarz­stahl und eine innen ange­brachte elektrisch leitfähige Beschichtung zum Ein­satz. Diese Filter können sehr ein­fach und sauber ent­leert werden. Dafür steht der Filter auf Stützen unter die ein BigBag passt. So kann ver­brauchte Aktivkohle einfach durch die Schwer­kraft ohne hohen tech­nischen Aufwand aus dem Filter entfernt werden. Zur Befüllung sind alle Filter mit Leiter und Podest versehen, so dass auch hier alle Belange des Arbeits­schutzes und des einfachen Handlings erfüllt sind. Die Vorgaben der TRAS120 (Technische Regel Anlagen­sicherheit) sind bei unseren Filtern erfüllt. Einzig die geforderte Bypass- oder Umgehungs­möglich­keit muss möglicher­weise der Rohr­leitungsbauer bauseits umsetzen. Unsere Filter kommen sowohl als Einzelfilter als auch in Reihenschaltung (Haupt-/Polizeifilter oder zur Abreinigung unter­schied­licher Schad­gasanteile wir VOC und H2S) zum Einsatz. Mit unserem 2-Kammer­design kann die Aufgaben­stellung Haupt-/Sicherheitsfilter in einem Fil­ter erreicht werden.

Optional stehen noch weitere Aus­stattungen zur Verfügung. Mit Hilfe eines integrierten Krans ist bei unseren Edelstahl-FAKAs auch das Hebezeug zur Befüllung der Filter vorhanden. Eine Kreuzverrohrung schafft bei Doppelfilteranlagen die Möglichkeit eines be­triebs­stö­rungs­freien Aktiv­kohle­wechsels. Außerdem bringt es bei der Ausführung zweier Filter mit der Funktion Hauptfilter und Polizeifilter nach einem Aktivkohlewechsel beim Hauptfilter die Möglichkeit, den voher nur schwach belasteten Polizeifilter zum Hauptfilter zu machen und den Filter mit frischer Kohle als Polizeifilter zu nutzen. Hinsichtlich der verschärften Vorschriften im Umgang mit Aktivkohlen bieten wir unseren Kunden auch weitere Optionen wie die Temperaturüberwachung an.

Unsere Kombi-Anlage GRW

Die GRW ist eine Kombinations­anlage zur Gasreinigung und vorraus­gehender Gas­erwärmung. Die GRW bietet den Kunden eine kompakte Ein­heit aus Gas­erwärmung, mit der die Gas­feuchte (hier: relative Feuchte) auf die Bedürfnisse der einge­setzten Aktiv­kohle angepasst werden kann, und je nach Grö­ße mit einem (GRW50) bzw. zwei MAKA-Aktivkohlefiltern (GRW100, GRW200 und GRW400). Diese Kompakt­einheit wird auf ein Rahmen­gestell gebaut, so dass Trans­port und Ein­bindung auf der Bau­stelle mit mini­malem Aufwand möglich ist.

Unsere Speziallösung GKW

Der Gas­kühlwäscher ist von der Funktion her eines unserer Gas­entfeuch­tungs­systeme. Ist aller­dings Ammoniak (NH3) als Be­gleit­stoff im Gas vorhanden, so wird dieser Begleit­stoff in erheb­lichem Maß aus dem Gas ent­fernt und sammelt sich in der Wasch­flüssig­keit der GKW. Auch wasser­lösliche Kohlen­wasserstoff (also Teile der sogenannten VOC’s) können zum Teil bereits im Wasch­trockner GKW entfernt werden.

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