Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Biogas einer
Biogasanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Gasreinigungsanlage
zur Reinigung von Biogas einer Biogasanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 22.
Das aus dem Fermenter einer Biogasanlage gewonnene Biogas beinhaltet
neben dem gewünschten Methan (CH4) auch Kohlendioxid (CO2),
Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3) und gesättigten
Wasserdampf. Diese eben drei genannten Biogas-Bestandteile Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff
und Ammoniak beeinträchtigen die Qualität des Biogases im Hinblick auf
die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten von Biogas als Brennstoff in z. B.
Verbrennungsmotoren oder aber auch als Brennstoff, der z. B. in das öffentliche
Erdgasnetz mit einern möglichst hohen Methangasgehalt eingespeist werden soll.
So ist z. B. Schwefelwasserstoff toxisch und sehr korrosiv und greift daher Komponenten
und Bauteile von Blockheizkraftwerken (BHKW's) an, wodurch sich deren Lebensdauer
verringert. Ammoniak ist ebenfalls ein korrosives Gas, das zudem zu einem Stickstoffeintrag
führt, das in den Verbrennungsabgasen der BHKW's zur Bildung von Stickoxiden
(NOX) führt, die aus den bekannten Gründen unerwünscht sind.
Es ist daher bereits allgemein bekannt, das aus den Fermentern von
Biogasanlagen erhaltene Biogas vor dessen energetischer Verwertung zu reinigen.
So ist beispielsweise aus der gattungsbildenden DE
101 19 991 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Biogas
bekannt, bei dem aus dem ungereinigten Biogas mittels entsprechender Absorptionskolonnen
Schwefelwasserstoff und Ammoniak in nachgeschalteten Reinigungsstufen zumindest
teilweise entfernt werden.
Konkret wird hier in zwei hintereinandergeschalteten Reinigungsstufen,
in denen jeweils zwei Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonnen und zwei Ammoniak-Absorptionskolonnen
vorgesehen sind, zuerst der Schwefelwasserstoff (H2S) und anschließend
in der zweiten Reinigungsstufe Ammoniak (NH3) ausgewaschen. Zum Auswaschen
von Schwefelwasserstoff wird dem ungereinigten Biogas Natronlauge (NAOH-Losung)
als alkalische Waschlösung zugeführt, wodurch der Schwefelwasserstoff
zu Natriumsulfit (Na2S) und Wasser reagiert. Dabei soll durch die Zugabe
von Natronlauge ferner auch das im Biogas enthaltene Kohlendioxid (CO2)
zu Natrioncarbonat (Na2CO3) und Wasser reagieren. Da das freie
Absorbens Natronlauge bei einer derartigen Verfahrensführung regelmäßig
sofort vom Kohlendioxid umgesetzt wird, muss hier sehr viel Natronlauge zugeführt
werden, damit ausreichend Natriumcarbonat gebildet wird, das mit dem noch verbliebenen
Schwefelwasserstoff chemisch zu Natriumsulfit (Na2S), Kohlendioxid und
Wasser reagiert. Dies erfordert nachteiliger Weise einen hohen Verbrauch an Natronlauge
und bewirkt zudem insbesondere im Hinblick auf schwankende Schwefelwasserstoffkonzentrationen
im Biogas, dass der Schwefelwasserstoff gegebenenfalls nicht in dem erwünschten
Maße ausgewaschen wird.
In der zweiten Reinigungsstufe wird dann den Ammoniak-Absorptionskolonnen
als Lösungs- bzw. Waschmittel Schwefelsäure (H2SO4)
zugeführt, das mit dem Ammoniak chemisch zu Ammoniumsulfat ((NH4)2SO4)
reagiert. Dieses Ammoniumsulfat kann in der Landwirtschaft als Dünger verwendet
werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren und
eine alternative Gasreinigungsanlage zur Verfügung zu stellen, mittels dem
bzw. mittels der eine Reinigung von Biogas funktions- und prozesssicher auf einfache
Weise mit einem hohen Wirkungsgrad möglich ist.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich der Gasreinigungsanlage gelöst
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche, deren Wortlaut hiermit
ausdrücklich in die Beschreibung mit einbezogen wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dem ungereinigten Biogas
in einer Schwefelwasserstoff-Reinigungsstufe, die vorzugsweise durch wenigstens
eine Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne gebildet ist, Wasserstoffperoxid (H2O2)
zuzuführen, wodurch entsprechend der nachfolgenden Gleichung:
H2S + 4 H2O2 → H2SO4
+ 4 H2O
durch die Reaktion von Wasserstoffperoxid (H2O2) und Schwefelwasserstoff
(H2S) neben Wasser auch Schwefelsäure (H2SO4)
und Wasser (H2O) gebildet wird, welches dann einer Ammoniak-Reinigungsstufe,
die vorzugsweise durch wenigstens eine Ammoniak-Absorptionskolonne gebildet ist,
zugeführt wird, in der dann entsprechend der nachfolgenden Gleichung:
2 NH3 + H2SO4 → ((NH4)2SO4)
durch die Reaktion von Ammoniak (NH3) mit Schwefelsäure (H2SO4)
Ammoniumsulfat ((NH4)2SO4) gebildet wird. Diese
in der Ammoniak-Reinigungsstufe gebildeten Mengen an Ammoniumsulfat können
dann in der Landwirtschaft als Dünger verwendet werden, wozu das Ammoniumsulfat
beispielsweise in einem entsprechenden Speicherbehälter zwischengespeichert
wird.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Ammoniumsulfat aber
auch in das Endlager der Biogasanlage zurückgeführt werden, um nicht den
Stickstoffgehalt in den anderen Fermentern in unerwünschter
Weise zu erhöhen.
Die Gasreinigungsanlage weist für eine derartige Verfahrensführung
eine Speicher- und Dosiereinrichtung für Wasserstoffperoxid auf, mittels der
der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne eine vorgegebene Menge an Wasserstoffperoxid
zugeführt werden kann. Das Wasserstoffperoxid kann in Reinform oder aber auch
in wässriger Lösung vorliegen. Zudem weist die Gasreinigungsanlage eine
Speicher- und Dosiereinrichtung für von der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
abgezogene Schwefelsäure auf, mittels der dann der Ammoniak-Absorptionskolonne
eine vorgegebene Menge an Schwefelsäure zugeführt werden kann.
Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Verfahrensführung
und einer derartigen erfindungsgemäßen Gasreinigungsanlage kann somit
die Reinigung des Biogases von den Bestandteilen Ammoniak und Schwefelwasserstoff
auf einfache Weise lediglich durch die Bereitstellung von Wasserstoffperoxid als
Lösungsmittel erreicht werden, so dass der Prozess insgesamt äußerst
wirtschaftlich betrieben werden kann. Das für die Ammoniakauswaschung erforderliche
Lösungsmittel Schwefelsäure wird dann prozessimmanent durch die Reaktion
von Wasserstoffperoxid und Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäure zur Verfügung
gestellt. Des weiteren ist eine derartige Gasreinigungsanlage insgesamt mit relativ
wenigen Bauteilen herstellbar sowie übersichtlich und einfach zu bedienen bzw.
zu regeln, wobei aufgrund der zuvor geschilderten Prozessführung zudem auch
eine hohe Prozesssicherheit im Hinblick auf eine nahezu vollständige Umsetzung
und Entfernung von Ammoniak und Schwefelwasserstoff einfachst gewährleistet
werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, die Beseitigung des Schwefelwasserstoffes zweistufig durchzuführen,
in dem der z. B. durch eine Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne gebildeten ersten
Reinigungsstufe eine zweite Reinigungsstufe nachgeschaltet wird, die bevorzugt als
Adsorptionsstufe, z. B. unter Verwendung von Aktivkohle, ausgeführt ist. Für
die beiden Reinigungsstufen von Schwefelwasserstoff können dann unterschiedliche
Schwefelwasserstoffkonzentrationsschwellwerte vorgegeben werden, wie dies mit Anspruch
3 beansprucht ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich zudem herausgestellt, die Ammoniakentfernung
in der Ammoniak-Reinigungsstufe bei einem pH-Wert der schwefelsauren Waschlösung
von 2 bis 4 durchzuführen, da dadurch die Reinigung von Ammoniak immer stabil
unter dem bevorzugten Schwellwert von 1 mg/Nm3 gehalten werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Erfindungsvariante,
die auch separat beansprucht wird, ist vorgesehen, das ungereinigte Biogas, das
vorzugsweise, wie zuvor geschildert, von Schwefelwasserstoff und Ammoniak gereinigt
ist, z. B. auf die zuvor beschriebene Art und Weise, in einer Kohlendioxid-Reinigungsstufe
von Kohlendioxid (CO2) zu befreien. Bevorzugt ist hier aber eine Kombination
dieser Kohlendioxid-Reinigungsstufe als dritte Reinigungsstufe mit den beiden zuvor
ausführlich beschriebenen beiden ersten Reinigungsstufen, da sich hierdurch
eine insgesamt funktionssichere, effektive und wirtschaftliche Auswaschung von Schwefelwasserstoff,
Ammoniak und Kohlendioxid erreichen lässt.
Diese Kohlendioxid-Reinigungsstufe wird bevorzugt von wenigstens einer
Kohlendioxid-Absorptionskolonne gebildet, in der bevorzugt mittels chemischer Absorption
mit einer wässrigen Aminlösung als Absorptionsmittel, d. h. mittels einer
Aminwäsche, dem Biogas Kohlendioxid entzogen wird. Mit einer derartigen Kohlendioxidwäsche,
die vorzugsweise als Amin-Druckgaswäsche ausgelegt ist, kann jetzt der Methangehalt
im Biogas gesteigert werden. Dazu wird das Absorptionsmittel mittels z. B. eines
oder mehrerer Wärmetauscher bevorzugt auf eine Temperatur von 15°C oder
darunter, höchst bevorzugt auf eine Temperatur von 10°C oder darunter
abgekühlt. Damit wird sichergestellt, dass nur minimale Verluste an Absorptionsmittel
auftreten und der Wassertaupunkt gering ist. Das am Kopf der bevorzugt als Amin-Druckgaswäscher
ausgebildeten Kohlendioxid-Absorptionskolonne austretende, gereinigte Biogas kann
dann z. B. direkt in ein an die Gasreinigungsanlage angeschlossenes Blockheizkraftwerk
eingeleitet werden. Dazu sind entsprechende Rohrleitungen mit Pumpen und dergleichen
vorzusehen. Bei einer Einspeisung des von Kohlendioxid gereinigten Biogases in ein
Erdgasnetz ist zudem eine Entfeuchtung sowie eine Odorierung des Biogases vorteilhaft.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen, das von der Kohlendioxid-Absorptionskolonne sumpfseitig abgezogene,
mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel anschließend über eine Pump-
und/oder Verdichtereinrichtung zu führen, in der das Absorptionsmittel verdichtet
wird, z. B. auf bevorzugt 10 bar verdichtet wird, bevor es in eine bevorzugt als
Stripper ausgebildete Desorptionsstufe eingebracht wird, in der durch Entspannung
das gebundene Kohlendioxid aus dem Absorptionsmittel entfernt wird.
Der Druck im Stripper wird hier so eingestellt, dass eine optimale
Entfernung des Kohlendioxides möglich ist. Gleichzeitig kann über entsprechende
Wärmetauscher, insbesondere Thermalöl-Wärmetauscher, die zudem mit
dem Blockheizkraftwerk thermisch gekoppelt sind, eine vorteilhafte
Vorerwärmung des dem Stripper zugeführten und mit Kohlendioxid beladenen
Absorptionsmittels erzielt werden. Besonders bevorzugt ist hier zudem eine Verfahrensführung
und ein Anlagenkonzept bei dem das die Kohlendioxid-Absorptionskolonne verlassende,
mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel durch das demgegenüber heiße,
den Stripper verlassende und nicht mehr mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel
vorgewärmt wird. Diese eben beschriebenen Möglichkeiten der thermischen
Einkopplung und Auskopplung von Wärme in die unterschiedlichen Prozessströme
kann sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander vorgesehen
werden und dementsprechend wird jede einzelne Möglichkeit für sich alleine
gesehen als vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beansprucht. Besonders bevorzugt
ist eine Verfahrensführung, bei der das mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel
zweistufig vorgewärmt wird, nämlich einmal durch den eben beschriebenen
heißen und nicht mehr mit Kohlendioxid beladenen Absorptionsmittelstrom, der
zum Kopf der Kohlendioxid-Absorptionskolonne geführt wird, und andererseits
durch die ebenfalls zuvor beschriebene thermische Einkopplungsmöglichkeit von
Abwärme des Blockheizkraftwerks mittels z. B. eines Thermalöl-Wärmetauschers.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen Verfahrensführung besteht
darin, dass hier keine mit der üblicherweise bei Biogas verwendeten Druckwechseladsorption
vergleichbaren Methanverluste auftreten können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
ist vorgesehen am Kopf des Strippers eine Kondensation des mitgerissenen Wassers
und Waschmittels vorzusehen, so dass ein sehr reines Kohlendioxid erhalten wird,
das gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Erfindungsvariante, die
ebenfalls separat beansprucht wird, einer Verflüssigung in z. B. weiteren Wärmetauschern
zugeführt werden kann, in denen mit Kaltwasser von z. B. –15°C
die Verflüssigung vorgenommen wird. Die Bereitstellung der Kälteleistung
wird z. B. durch einen luftgekühlten Kaltwassersatz vorgenommen. Das so kondensierte,
flüssige Kohlendioxid kann dann einem Lagertank zugeführt werden oder
aber auch in handelsübliche CO2-Flaschen abgefüllt werden.
Dieser so gewonnene CO2 kann z. B. in Verbindung mit einem Peletierer
zur Erzeugung von Trockeneis verwendet werden. Auch weitere Verwertungen, z. B.
zur Verwendung in Gewächshäusern sind möglich.
Die Absorptionskolonnen sind bevorzugt Füllkörper-Kolonnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch ein Blockschaltbild einer mit einer Biogasanlage
gekoppelten Gasreinigungsanlage, und
2 schematisch den Aufbau und die Verfahrensführung
der Gasreinigungsanlage der 1 im Detail.
In 1 ist schematisch eine mit einer Biogasanlage
1 gekoppelte Gasreinigungsanlage 2 gezeigt. Die Gasreinigungsanlage
2 ist schematisch mit mehr Details in der 2
dargestellt, die hier beispielhaft in einem Container, z. B. einem 20''-Container
installiert ist, wie dies in der 2 schematisch durch
die strichlierte Linie angedeutet ist.
Die Biogasanlage 1 selbst weist wiederum mehrerer Fermenterbehälter
3 auf, die die eigentlichen Fermenter, Nachfermenter oder Endlager bilden
und die an sich bekannter Bauart sind, so dass darauf nicht mehr näher eingegangen
wird. Das in der Biogasanlage 1 gewonnene, ungereinigte Biogas gelangt
über eine Rohrleitung 4 in die Gasreinigungsanlage 2 und
wird dort im Sumpf einer Ammoniak-Absorptionskolonne K01 zugeführt und durchläuft
dort in Richtung zum Kopf der Ammoniak-Absorptionskolonne K01 eine Füllkörperschüttung,
und zwar im Gegenstrom zu einer im Kopf der Ammoniak-Absorptionskolonne aufgegebenen
Schwefelsäure (H2SO4) als Waschlösung, die mittels
einer Pumpe P01 im Kreislauf zwischen Sumpf und Kopf der Ammoniak-Absorptionskolonne
gepumpt wird. Das Biogas wird vorzugsweise auf 50 mbar vorverdichtet zugeführt.
Nach der Biogasanlage steht es regelmäßig mit einem Druck von ca. 10 mbar
zur Verfügung. Die Verdichtung erfolgt mittels eines geeigneten Verdichters.
Diese Pumpe P01 bildet Bestandteil einer Speicher- und Dosiereinrichtung, die einen
Speicherbehälter B02 für Schwefelsäure aufweist, aus der in Abhängigkeit
von vorgegebenen Zudosierparametern zu gegebenen Zeitpunkten kontinuierlich bzw.
auch diskontinuierlich eine vorgegebene Menge an Schwefelsäure mittels der
Dosierpumpe D01 abgezogen und in den Absorptionsmittelkreislauf der Ammoniak-Absorptionskolonne
K01 zudosiert wird.
In der Ammoniak-Absorptionskolonne K01 reagiert die Schwefelsäure
mit dem Ammoniak zu Ammoniumsulfat, das in einem Speicherbehälter B01 als Flüssigdünger
für die Landwirtschaft zwischengespeichert wird. Das Ammoniumsulfat wird durch
entsprechende Mittel in bzw. außerhalb der Ammoniak-Absorptionskolonne K01
vom Absorptionsmittel (H2SO4) getrennt und wie zuvor beschrieben
in den Speicherbehälter B01 abgeführt. Alternativ oder zusätzlich
dazu kann das Ammoniumsulfat aber auch in das Endlager der Biogasanlage
1 zurückgeführt werden, wie dies schematisch in 1
gezeigt ist.
Die Ammoniakentfernung erfolgt hierbei bei einem pH-Wert von 2 bis
4 der Waschlösung Schwefelsäure, um sicherzustellen, dass das aus der
Wasch- bzw. Ammoniak-Absorptionskolonne K01 austretende Biogas von Ammoniak gereinigt
ist und die Reingaskonzentration immer stabil unter dem Wert von bevorzugt 1 mg/Nm3
liegt, egal wie hoch die Eintrittskonzentration von Ammoniak ist.
Der Waschkreislauf wird dabei mit einer pH-Messung überwacht,
die hier nicht im Detail dargestellt ist.
Das so von Ammoniak gereinigte Biogas wird dann anschließend
dem Sumpf einer der Ammoniak-Absorptionskolonne K01 nachgeschalteten Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 zugeführt, wo es in Richtung zum Kopf der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 eine Füllkörperschüttung durchströmt, auf die Wasserstoffperoxid
(H2O2) als Waschlösung bzw. Absorptionsmittel aufgegeben
wird, das die Füllkörperschüttung im Gegenstrom zum von Ammoniak
gereinigten Biogas durchströmt und aus dem so vorgereinigten Biogas Schwefelwasserstoff
(H2S) entzieht, da Wasserstoffperoxid (H2O2) und
Schwefelwasserstoff (H2S) zu Schwefelsäure (H2SO4)
reagieren, das im Sumpf der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne K02 abgezogen
und im Speicherbehälter B02 als Waschlösung bzw. Absorptionsmittel für
die Ammoniak-Absorptionskolonne K01 zwischengespeichert wird.
Die Zudosierung von Wasserstoffperoxid zur Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 erfolgt mittels einer Speicher- und Dosiereinrichtung, die einen Speicherbehälter
D02 für das Wasserstoffperoxid und eine damit gekoppelte Dosierpumpe aufweist,
mittels der eine Zudosierung in den Absorptionsmittelkreislauf der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 entsprechend vorgegebener Zudosierparameter zuvor gegebenen Zeiten zu vorgegebenen
Mengen erfolgt. In diesem Kreislauf ist analog zu Ammoniak-Absorptionskolonne eine
Kreislaufpumpe P02 vorgesehen.
In der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne K02 wird dem Biogas
Schwefelwasserstoff bis zu einer hier beispielhaft vorgegebenen Grenzkonzentration
von etwa 50 mg/Nm3 entzogen. Dieses so teilweise vom Schwefelwasserstoff
befreite und vorgereinigte Biogas gelangt dann über den Kopf der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 in einen als Aktivkohlefilter ausgebildeten Adsorber F01, in dem der sich noch
im Biogas befindliche Schwefelwasserstoff (H2S) auf Reingaskonzentrationen
nachgereinigt wird, die bevorzugt bei unter 3 mg/Nm3 liegt.
Auch der Waschkreislauf der Schwefelwasserstoff-Absorptionskolonne
K02 wird mittels einer PH-Messung und einer Redoxmessung überwacht. Besonders
vorteilhaft liegt hier der pH-Wert für zufriedenstellende Ergebnisse im sauren
Bereich, z. B. zwischen 2 und 5. Dies hängt im einzelnen von der Biogaszusammensetzung
ab.
Das so von Ammoniak und Schwefelwasserstoff vorgereinigte Biogas gelangt
dann von dem Aktivkohlefilter F01 in den Sumpf eines Amin-Druckgaswäschers
K03, wo es im Gegenstrom zu einer wässrigen Aminlösung als Waschlösung
bzw. Absorptionsmittel wiederum eine Füllkörperschüttung in Richtung
zum Kopf des Druckgaswäschers K03 durchströmt.
Dadurch wird das Biogas von Kohlendioxid befreit, so dass das mit
Kohlendioxid beladene Absorptionsmittel über den Sumpf des Druckgaswäschers
K03 mittels einer Pumpe P03 auf z. B. 10 bar verdichtet wird und anschließend
einem Stripper B03 zugeleitet wird. Bevor das mit Kohlendioxid beladene Absorptionsmittels
allerdings in den Stripper B03 gelangt, wird es in einer ersten Wärmetauscherstufe
W01, in der ein heißer vom Stripper B03 kommender und vom Kohlendioxid befreiter
Absorptionsmittelstrom Wärme abgibt, und einer zweiten Wärmetauscherstufe
W03, die durch einen Thermalöl-Wärmetauscher gebildet ist, aufgeheizt
und zwar beispielsweise bevorzugt auf Temperaturen von 165 bis 175°C. In dem
Stripper B03 wird dann durch Entspannung das gebundene Kohlendioxid aus dem Absorptionsmittel
entfernt. Im als Kondensator ausgebildeten Wärmetauscher W04 erfolgt am Kopf
des Strippers B03 eine Kondensation des mitgerissenen Wassers und Absorptionsmittels,
wobei die am Kondensator W04 anfallende Kondensationswärme dann zur Beheizung
der z. B. Fermenter zurück zur Biogasanlage 1 geführt wird bzw.
anderweitig in die Biogasanlage thermisch eingekoppelt wird.
Der Druck im Stripper B01 wird dabei so eingestellt, dass eine optimale
Entfernung des Kohlendioxids erfolgt.
Bei einer Erwärmung auf Temperaturen von bevorzugt 165 bis 175°C
wird sichergestellt, dass überwiegend Kohlendioxid und wenig Wasser verdampft.
Mittels der Pumpe P04 wird dann die im Stripper B03 entspannte und
von Kohlendioxid befreite Waschlösung als gereinigtes Absorptionsmittel über
die Wärmetauscher W01 und W02 wiederum zum Druckgaswäscher K03 geleitet.
Über den Betriebsdruck des Strippers und aufgrund der Abkühlung im Wärmetauscher
W02 kann die gewünschte Kohlendioxidbeladung im Biogas von unter 0,05 Vol.%
bis maximal 6 Vol.% eingestellt werden.
Zur Erhitzung des Thermalöls des Wärmetauschers W03 wird,
wie dies in der 1 schematisch dargestellt
ist, die Abwärme des Blockheizkraftwerks (BHKW) oder anderer Wärmequellen
wie z. B. Pellits oder Holzhackschnitzel verwendet. Die Abwärme der entsprechenden
Heizquelle wird über Abgas-Wärmetauscher und entsprechende Wärmeleitungen
an den Thermalölkessel abgegeben. Diese Wärme wird im Stripper B03 für
die Erhitzung des CO2-Aminkomplexes auf ca. 165 bis 195°C verwendet.
Dadurch wir die Zerlegung des CO2-Aminkomplexes in die Bestandteile CO2
und wässrige Aminlösung möglich. Aus beiden Volumenströmen wird
über weitere Wärmetauscher W02, W04 die Wärme zurückgewonnen
und über ein Heizleitungssystem der Biogasanlage, insbesondere einem oder mehreren
der Fermenter zugeführt.
Das aus dem Kondensator W04 austretende Kohlendioxid kann dann der
Verflüssigung in einer entsprechenden Verflüssigungsvorrichtung WA01 zugeführt
werden, in dem z. B. mittels Kaltwasser von z. B. –15°C die Verflüssigung
erfolgt. Die Bereitstellung der Kälteleistung kann durch einen luftgekühlten
Kaltwassersatz vorgenommen werden. Das kondensierte, flüssige Kohlendioxid
kann dann wiederum einem Lagertank zugeführt werden, von dem aus z. B. ein
Peletierer zur Erzeugung von Trockeneis bedient werden kann.
Durch diese Kohlendioxid-Reduzierung in einem regenerativen Prozess
besteht somit gemäß einer besonders vorteilhaften Auswirkung der Erfindung
die Möglichkeit, dieses Kohlendioxid einem weiteren Prozess zur Verfügung
zu stellen, z. B. der Trockeneisherstellung, so dass dadurch ein Handel mit Klimazertifikaten
möglich wird.
Wie dies der 1 und der 2
zudem weiter entnommen werden kann, kann das bevorzugt auf einen Methangehalt von
95 bis 98 % gereinigte Biogas dann einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zugeführt
werden, wo es in z. B. Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung verbrannt wird. Alternativ
oder zusätzlich dazu kann das Biogas aber auch als sog. Biomethan einem Erdgasnetz
zugeführt werden. Vor der Einspeisung in das öffentliche Erdgasnetz hat
hier jedoch eine Aufstreckung des Biomethans auf den vom Betreiber geforderten Reinheitsgrad
und/oder Heizwert stattzufinden, wobei das Biomethan vorher vorzugsweise entfeuchtet
und odoriert wird, um den typischen Erdgasgeruch zu erzeugen. Dabei wird das auf
Erdgasqualität aufgereinigte Biogas durch entsprechende Messgeräte geprüft
und je nach Anforderung des zu beschickenden Gasnetzes auf z. B. 50 bar verdichtet.
Die Einspeisung selbst erfolgt über einen für die Gasverdichtung geeigneten
Kompressor.