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Druckwechseladsorption


Die Gastrennung mittels Adsorption basiert auf dem unterschiedlichen Adsorptionsverhalten verschiedener Gaskomponenten an Feststoffoberflächen unter erhöhtem Druck. Üblicherweise werden verschiedene Sorten von Aktivkohle oder Molekularsiebe (Zeolithe) als Adsorbensmaterial herangezogen. Diese Materialien können Kohlendioxid selektiv aus dem Gas binden und so den Methangehalt des Biogases erhöhen. Nach der Beladung des Adsorbensmaterials bei hohem Druck wird der beladene Feststoff durch stufenweise Druckabsenkung und Spülung mit Rohbiogas oder Biomethan regeneriert. Während dieses Vorganges wird Schwachgas gebildet und verlässt den Adsorber. Anschließend wird durch Einleitung von verdichtetem Rohbiogas oder Biomethan in den Adsorber der Druck wieder gesteigert und der Apparat ist bereit für den nächsten Zyklus der Beladung.


Abbildung: Fließbild einer typischen Biogasaufbereitungsanlage nach dem Prinzip der Druckwechseladsorption

Gasaufbereitungsanlagen in industriellem Maßstab beinhalten vier, sechs oder neun Adsorber-Behälter im Parallelbetrieb auf jeweils verschiedenen Stationen innerhalb des genannten Zyklus wodurch global gesehen ein kontinuierlicher Prozess realisiert werden kann. Während der Dekompressionsphase des Regenerationsschrittes ändert sich üblicherweise die Zusammensetzung des entstehenden Schwachgases, da das ebenfalls adsorbierte Methan früher desorbiert (und damit bei höherem Druck) als die große Menge des Kohlendioxids (welche bei niedrigerem Druck desorbiert). Aus diesem Grund ist der Methangehalt des Schwachgases aus der ersten Phase der Dekompression höher und dieses wird zum Rohbiogas rückgeführt um den Methanschlupf gering zu halten. Schwachgas aus späteren Dekompressionsschritten wird entweder einer zweiten Adsorptionsstufe oder einer Schwachgas-Nachbehandlung zugeführt oder aber an die Atmosphäre ventiliert. Nachdem sowohl Wasser als auch Schwefelwasserstoff üblicherweise das Adsorbensmaterial irreversibel beladen oder schädigen, sind diese Komponenten in einem Vorreinigungsschritt abzutrennen.


Abbildung: Biogasaufbereitungsanlage Mühlacker, Deutschland mit einer Rohgaskapazität von 1000m³/h (Quelle: Schmack CARBOTECH)