2c1 Biogas Aufbereitung Wuensche...Behandlung von Rauch- und Abgasen aus industriellen Prozessen Beispiel: HBB Holzbearbeitung Bralitz GmbH Energetische Verwertung von Holzresten in

Biogas Aufbereitung

Verfahren und Technologien der HZI BioMethan GmbH, Zeven

März 2016

Agenda

1 Biogas zu Biomethan

2 Aufbereitungsverfahren Aminwäsche

3 Aufbereitungsverfahren Membrantechnik

4 CO2-Abtrennung im Rauchgas

5 Biomethan-Tankstelle

6 Beispielhafte Anwendungsfälle

CO2-Abtrennung zur Biomethanerzeugung und Rauchgasreinigung, HZI BioMethan GmbH, März 2016

1) Biogas, Biomethan und dessen Nutzung

Biogas entsteht durch Vergärung von Biomasse

Brennbares Gasgemisch aus 50 - 70 % Methan und 30 - 50 % Kohlendioxid (CO2)

Ebenfalls enthalten sind verschiedene Spurengase wie Stickstoff, Ammoniak und

Schwefelwasserstoff

Durch die Abtrennung des CO2 aus dem Methan wird Biomethan (Bioerdgas) erzeugt

Nach Aufbereitung auf Erdgasqualität kann es ins allgemeine Erdgasversorgungsnetz

eingespeist werden und steht vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten zur Verfügung


1) Biomethan-Wertschöpfungskette


Quelle: HZI Kompogas

1) Nutzungsmöglichkeiten


Quelle: HZI

1) Biomethan-Wertschöpfungskette


Quelle: dena

1) Anlagen in Europa


180

54

2315 11

6 5 4 3 3 2 1 1

115'000

28'500

11'900

4'175 2'800 4'130 2'730 0

8'650850 0 0

4'000

0

20'000

40'000

60'000

80'000

100'000

120'000

140'000

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Number of Plants Production Capacity in Nm³/h

Quelle: energie / wasser-praxis 02/2016

2) Drucklose Aminwäsche

Hoch effizientes und zuverlässiges wärmegeführtes VerfahrenStandardgrößen: 125, 250, 500, 700, 1.000, 1.400, 2.000 m³/hMethanschlupf < 0,1 %Biomethanreinheit > 99 %Ausgangsdruck 0,1 – 0,15 bar

Chemische Waschlösung bindet das CO2

und trennt es vom GasDie Waschlösung wird regeneriert und erneut dem Prozess zugeführt


2) Aminwäsche

CO2-SeperationMaximale Reaktionsoberfläche in der Wasch-kolonneBiogasstrom von unten nach obenWaschlösung wird gegenläufig von oben verrieseltDie beladene Waschlösung wird unten in der Kolonne abgezogen


2) Prozessschema Aminwäsche


3) Membrantechnik

Stromgeführtes Verfahren mitmembranbasierter GasseparationEvonik Sepuran® Membranen mitHochleistungskunststoffen auf PolyamidbasisStandardgrößen: 125, 250, 500, 700, 1.000, 1.400, 2.000 m³/hUnter Druckbeaufschlagung halten die Membranen das Methan zurück, wohingegen das CO2 diese durchdringtMethanschlupf < 0.5 %Biomethanreinheit > 97 %Ausgangsdruck 6 – 16 barMembranlösungen eignen sich fürkleinere und schwankendeBiogasströme


Bild: Evonik

3) Membrantechnik

CO2-Seperation durch selektive PermeationUnter Druckbeaufschlagung strömt Biogas in die Membranen (erforderlicher Prozessdruck 10 – 16 bar)CO2 = PermeatCH4 = Retentat, das am Ende der Module abgezogen wird

Biogas

Membrane

CH4 CO2 NH3 H2S H2O

MethaneRetentat

CO2

Permeat


3) Prozessschema Membrantechnik

2

5

3 41


3) Membrantechnik


Membranseparation erfolgt in 3 StufenZunächst Trennung von Feedstrom aus vorgereinigtem Rohbiogas in mit Methan angereichertes Retentat und kohlendioxidhaltiges PermeatIm Anschluss Feintrennung in zwei Stufen für gewünschte Biomethanreinheit und maximale Methanausbeute

3) Verfahrensvergleich

Aminwäsche Membrantechnik

Funktionsprinzip Chemisch, Absorption Physikalisch, Permeation

Strombedarf 0,1 kWhel/m3 0,25 kWhel/m3

Wärmebedarf 0.6 kWhth/m3 -

Biomethanreinheit > 99 % > 97 %

Methanschlupf/-verlust < 0.1 % < 0.5 %

Ausgangsdruck 0.1 – 0.15 bar 6 – 16 bar

Standardgrößen 125, 250, 500, 700, 1’000, 1’400, 2’000 m3/h

125, 250, 500, 700, 1’000, 1’400, 2’000 m3/h

Verbrauchskosten 30 kEUR für Tausch der Aminlösungalle 3 Jahre

250 kEUR für Tausch der Membranmodule alle 5 Jahre (700 Nm3/h-Anlage)

Entscheidungsfaktoren für Verfahrenswahl

• kostengünstige Wärme vorhanden• hohe Biomethanreinheit erforderlich • hohe CO2-Reinheit gefordert• entspricht LNG-Anforderungen

• kostengünstige und berechenbareStromkosten• kleine und schwankende Biogasströme• hoher Ausgangsdruck erforderlich• entspricht CNG-Anforderungen


4) CO2-Abtrennung im Rauchgas


Behandlung von Rauch- und Abgasen aus industriellen ProzessenBeispiel: HBB Holzbearbeitung Bralitz GmbH Energetische Verwertung von Holzresten in einem Holzheiz-Kraftwerk: ORC-Anlage erzeugt Strom aus der thermischen Energie des Abgases. In Kombination mit der HZI BioMethan-Technologie Aminwäsche wird ein Teilstrom des Abgases gereinigt und das darin enthaltene Kohlendioxid abgetrennt.Speicherung des CO2 in KugelspeicherAls CO2-Produktgas kommt es in einer nahe gelegenen Gewächshausanlage zum Einsatz –eine wirtschaftliche und umweltbewusste Lösung.

5) Biomethan-Tankstelle


Beispiel: bioCNG M 125 m³/h

Unterbringung in einem 45‘ Container Rohbiogaskühlung, -vorverdichtung und Aktivkohlefilter in AußenaufstellungZapfsäule und Tankautomat externPlatzbedarf Anlagentechnik ca. 60 m²

5) Biomethan-Tankstelle


Beispiel: bioCNG M 700 m³/h

Unterbringung Membrantechnik in 40‘ ContainerCNG-Technik in zusätzlichem20‘ Container Rohbiogaskühlung, -vorverdichtung und Aktivkohlefilter in AußenaufstellungZapfsäule und Tankautomat externPlatzbedarf Anlagentechnik ca. 150 m²

Draufsicht bioCNG 700 m³/h

5) Bereitstellungskosten CNG

Vergleich CNG - bioCNG


0.95

1.32

1.04

0.82

0.55

0.20 €

0.40 €

0.60 €

0.80 €

1.00 €

1.20 €

1.40 €

125 Nm³/h 700 Nm³/h

Euro je kG

CNG Referenzpreis kg CNG @ 5,00 €‐cts/kWh Biogas kg CNG @ 2,00 €‐cts/kWh Biogas

5) Biomethan-Tankstelle zusammengefasst


Aufbereitung von Biogas zu bioCNG technisch möglichKombination aus effizienter Membran-Separation und bewährter (Hochdruck-)Verdichtertechnik ideal Abdeckung großer Kapazitätsbereiche: 50 – 700+ m³/h (Rohgas)Zuverlässige Rohgasvorreinigung wichtig, insbesondere bei Deponiergas, Abfallgas oder Gas aus der Abwasserbehandlung Wichtigstes Kriterium bei der Anlagenauslegung: Art und Anzahl zu betankender Fahrzeuge Wichtiger wirtschaftlicher Faktor: Rohgaserzeugungskosten

6) Referenzen


6) Referenzen / Schwedt


Einspeisekapazität: 700 Nm³/hInput: Gülle, Hühnertrockenkot, landwirtschaftliche ProdukteInbetriebnahme: 2011

6) Referenzen / Winterthur


Einspeisekapazität: 250 Nm³/hInput: 23.000 t/a BioabfälleInbetriebnahme: 2014

6) Referenzen / Berlin durch Lizenznehmer


Quelle: BSR

6) Referenzen / Karft


Einspeisekapazität: 700 Nm³/hInput: Industrielle und SchlachtabfälleInbetriebnahme: 2011

6) Referenzen / Werlte / Audi e-gas-Projekt


6) Referenzen / Werlte / Audi e-gas Projekt


Eingangsleistung Strom: 6.300 kWelH2-Produktion: 1.300 m³/he-Gas-Produktion: 300 m³/hCO2-Quelle: CO2-Abgas der Biogasaufbereitungsanlage

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


Documents

2c1 Biogas Aufbereitung Wuensche...Behandlung von Rauch- und Abgasen aus industriellen Prozessen Beispiel: HBB Holzbearbeitung Bralitz GmbH Energetische Verwertung von Holzresten in