Entfernung von Schwefelverbindungen mit hoher Konzentration aus Biogas

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1 Entfernung von Schwefelverbindungen mit hoher Konzentration aus Biogas M. Wecks, U. Freier, J. Hofmann und J. Ondruschka Dessau, 29./ Internationale Fachtagung INNOGAS: Herstellung von Biomethan aus Biogas und dessen weitere Verarbeitung 1/11

2 Möglichkeiten Wäschen physikalische und chemische Wäschen Vorteile hohe Abreicherung geringe Restkonzentrationen Nachteile teilweise nur Verlagerung teilweise sehr hohe Kosten schwefelhaltige Organika Methanschlupf Biologie Vorteil geringe Kosten Nachteil Adaption an Veränderungen höhere Restkonzentration 2/11

3 Problematik der Wäschen Physikalische Wäschen Verlagerung des Problems Schwefelwasserstoff wird bei Regeneration des Waschmittels wieder frei Reinigung der Abluft notwendig über Oxidation zu Schwefelsäure Schwefelorganika können Waschmittel irreversibel schädigen Methanschlupf bis zu 5 % Chemische Wäschen Schwefelwasserstoff wird umgesetzt, aber partiell auch CO 2 sehr hohe Kosten durch hohen Chemikalienverbrauch 3/11

4 Biologische Entschwefelung 1 Thiobazillen sind: aerob Zufuhr von Sauerstoff notwendig (Einblasen von Luft) sehr langsam wachsend damit auch Eintrag von Stickstoff in das Biogas (ca. 4-fache Menge von Sauerstoff) Stickstoff verbleibt im Biomethan nach Abtrennung von CO 2 Parameter für Erdgas werden nicht erreicht! langsame Adaption an veränderte H 2 S-Konzentration sehr resistent gegenüber Umwelteinflüssen 4/11

5 Biologische Entschwefelung 2 Thiobazillen oxidieren Schwefelwasserstoff zu Schwefel und Sulfat decken damit ihren Energiebedarf mit der Waschlösung wird der Schwefel ausgetragen, Sulfat verbleibt als Schwefelsäure in der Waschlösung als Kohlenstoffquelle dient CO 2 aus Biogas ggf. Zufütterung von N und P als Nährstoffe + Spurenelemente (Fe, Mg, ) brauchen als optimale Lebensbedingung ph-wert von ~ 3, gegeben durch Waschlösung (wässrige Schwefelsäure) 5/11

6 Verfahrenskombination 1.) Grobentschwefelung muss zuverlässig und preiswert arbeiten Erreichen einer bestimmten Zielkonzentration sollte gewährleistet werden 2.) Feinentschwefelung muss zuverlässig niedrige Zielkonzentration (10 ppm) erreichen muss zeitnah auf Schwankungen reagieren 6/11

7 Forschungsvorhaben im Rahmen von INNOGAS DGE GmbH digi table GmbH Sächsisches Institut für Angewandte Biotechnologie (SIAB) (INC) ProInno II Projekt (seit ) Ziel: Kombination von Biologie und chemischer Wäsche 7/11

8 Biologie Adaption der Mikrobiologie an die Problematik Biomethan statt Luft wird reiner Sauerstoff verwendet Sauerstoff soll in gelöster Form zugeführt werden als weitere Sauerstoffquelle dient Wasserstoffperoxid im verbleibenden Biogas nur sehr geringe Mengen an Sauerstoff, aber kein zusätzlicher Stickstoff durch H 2 O 2 -Dosierung wird unnötiger Sauerstoffeintrag in Form von O 2 vermieden 8/11

9 Chemische Wäsche so wählen, dass nur bzw. fast ausschließlich H 2 S umgesetzt wird selektive Umsetzung des H 2 S gegenüber CO 2 oxidative Verfahren, alkalische Wäschen entfernen auch CO 2 mit NaOCl 4 NaOCl + H 2 S H 2 SO NaCl mit H 2 O 2 H 2 S + H 2 O 2 2 H 2 O + S H 2 S + 4 H 2 O 2 H 2 SO H 2 O 9/11

10 Katalytische Oxidation heterogene Katalyse Feststoff-Katalysator, Oxidationsmittel H 2 O 2 durch Katalyse höhere Raum/Zeit-Ausbeuten damit höhere Umsätze geringere Restkonzentration an H 2 S 10/11

11 Ziel 1. Schritt: Kombination von Biologie und Chemie durch 2-stufige Prozessführung 1. Stufe Biologie 2. Stufe katalytische Oxidation Grobentschwefelung Feinentschwefelung 2. Schritt: räumliche und zeitliche Kombination von Biologie und Chemie Ansiedelung der Mikrobiologie auf Katalysatoren 11/11