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SHOCOTEC - Intensivierte chemisch-oxidative Wäsche


Die chemisch-oxidative Wäsche wurde im Rahmen eines geförderten Forschungsprojektes (FFG - Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) durch Mitarbeiter der Technischen Universität Wien - Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften entscheidend weiterentwickelt. Die wesentlichen Zielpunkte dabei waren eine erhöhte Prozesssicherheit, hohe Kompaktheit und geringer Betriebsmittelverbrauch. Mit der SHOCOTEC-Technologie ist heute ein wettbewerbsfähiges Entschwefelungsverfahren für Biogase kommerziell am Markt erhältlich, welches durch sehr gute Integrierbarkeit in bestehende Anlagen, vollständig automatisierten Betrieb und geringsten Service-Aufwand charakterisiert ist.


Abbildung: Grundschema der intensivierten chemisch-oxidativen Wäsche zur Gasentschwefelung

Wie beim herkömmlichen chemisch-oxidativen Waschverfahren wird das Biogas mit einer verdünnten Alkalihydroxid-Lösung, beispielsweise Natronlauge, kontaktiert. Beim SHOCOTEC-Verfahren wird hierfür keine herkömmliche Kolonne, sondern ein spezieller Kurzzeit-Kontaktor verwendet. Dieser Apparat sorgt für einen sehr intensiven Kontakt zwischen der gasförmigen Biogasphase und der flüssigen Waschlösungsphase. Darüber hinaus ist das Bauteil um ein Vielfaches kompakter als eine herkömmliche Wäscherkolonne. Durch sehr genau eingestellte und extrem kurze Kontaktzeiten wird eine hervorragende Selektivität zwischen der Absorption von Schwefelwasserstoff und jener von Kohlendioxid erreicht. Durch die reduzierte Kohlendioxidabscheidung kann auch der Betriebsmittelverbrauch für die Entschwefelung reduziert werden. Das zweiphasige Biogas-Waschmittel-Gemisch wird im Anschluss einer effizienten Phasentrennung zugeführt, sodass das Biogas die Aufbereitungsanlage weitestgehend frei von Waschmittel verlässt. Das abgetrennte Waschmittel wird über eine gasdichte Ausschleusung dem Oxidationsschritt zugeführt. Der absorbierte Schwefel wird hier durch die Reaktion mit dem Oxidationsmittel (beispielsweise Wasserstoffperoxid) in eine harmlose wässrige Natriumsulfatlösung übergeführt.


Abbildung: Links: Untersuchung des Waschmittel-Gas-Gemisches mittels laserbasierter Strömungsmesstechnik; Rechts: Beispielhafte Aufnahme der Tropfengrößenverteilung im Kontaktapparat (Quelle: Technische Universität Wien)

Das wirklich Entscheidende für eine effiziente und selektive Abtrennung des Schwefelwasserstoffs aus Biogas ist die präzise Kontrolle der Kontaktzeit zwischen der Waschflüssigkeit und dem Gas sowie die homogene Verteilung der Waschflüssigkeit im Gas. Zur Erreichung dieser Eigenschaften wurden unterschiedliche Formen von Kontaktapparaten sowie unterschiedliche Varianten der Waschmitteleindüsung mittels laserbasierter Strömungsmesstechnik (Phasen-Doppler-Anemometrie) untersucht und optimiert.


Abbildung: Mobiler SHOCOTEC-Prototyp für einen Durchsatz von 200 Nm³/h


Abbildung: Mehrstufige Pilotanlage nach dem SHOCOTEC-Konzept für einen Durchsatz von 500 Nm³/h

Die wesentlichsten Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik sind:

  • sehr hohe Kompaktheit und dadurch kostengünstiges Scale-Up
  • hohe Prozesssicherheit
  • unkomplizierter Betrieb
  • einfache Integration in Biogasanlagen
  • hohe Druckstabilität
  • geringe Investitionskosten und Betriebskosten
  • hoher Automatisierungsgrad
  • geringer Verbrauch einfacher und gängiger Chemikalien


Abbildung: Vergleich der Dimensionen einer SHOCOTEC-Anlage mit einer konventionellen chemischen und einer konventionellen biologischen Entschwefelung etwa gleichen Durchsatzes

Das entwickelte Konzept und der SHOCOTEC-Prototyp wurden durch Mitarbeiter der Technischen Universität Wien im Rahmen einer der weltweit größten Industriemessen, der Hannover Messe 2014, auf dem TU-Gemeinschaftsstand der Öffentlichkeit vorgestellt; das Besucherinteresse war bemerkenswert groß.


Abbildung: Vorstellung des SHOCOTEC-Prototyps und des Prozesskonzepts auf dem TU-Gemeinschaftsstand im Rahmen der Hannover Messe 2014, Besuch des EU-Kommissars für Energie Günther Oettinger

Weiters wurde das Projekt im Rahmen der Veranstaltung Biogas 2.0 präsentiert. Die zugehörige Präsentation und Veranstaltungsbroschüre stehen auf der Seite des Klima- und Energiefonds zum Download zur Verfügung.