Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung und Optimierung eines neuen Verfahrens zur Aufarbeitung von Biogas auf Erdgasqualität mittels Membranverfahren; Teilvorhaben 3

Anschrift
MT-Biogas GmbH & Co. KG
27404 Zeven
Ludwig-Elsbett-Str. 1
Kontakt
Dipl. Ing. (FH) Thomas Fitschen
Tel: +49 4281 9845 451
E-Mail: thomas.fitschen@mt-energie.com
FKZ
22401812
Anfang
01.04.2012
Ende
31.03.2014
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung, die Konstruktion und der Bau einer Pilotanlage zur Herstellung von Biomethan durch Membrantrennung. Die Anlage soll die derzeit am Markt befindlichen Membrananlagen hinsichtlich Produktgasqualität deutlich übertreffen und den Methanschlupf signifikant reduzieren. Dieses Projekt leistet einen Beitrag für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung, da insbesondere die bestehenden effizienten Strukturen der Landwirtschaft als potenzielle Kunden adressiert werden. Schwerpunkt der Forschung ist die begleitende Untersuchung der Membranmodule hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit im Labor. Bei der Pilotanlage ist die Abstimmung der Aufgaben CO2-Abtrennung, Trocknung und H2-Abscheidung optimal zu gestalten, so dass die Leistungsfähigkeit der Membranmodule voll genutzt werden kann. Des Weiteren werden die Membranen hinsichtlich ihrer Stabilität gegenüber Spurengasen im Biogas überprüft. Das betrifft typische Gasbegleitstoffe, wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak oder Verdichteröle. So kann eine Abschätzung über die Lebensdauer der Module vorgenommen werden, die aufgrund des starken Einflusses auf die Betriebs- und Wartungskosten, unverzichtbar ist.
Ergebnisdarstellung
Die Pilotanlage einer Biogasaufbereitung mit Gaspermeationsmembranen wurde am Standort Zeven aufgestellt und vom TÜV abgenommen. Undichtigkeiten an den Membranmodulen wurden von EVONIK beseitigt. Umbauten am Heizsystem und an der Kondensatausschleusung wurden durchgeführt. Die Start- und Stoppprozedur der Anlage wurde überarbeitet. Ein Testverfahren für die Membranmodule wurde erarbeitet, um beschädigte Membranmodule zu erkennen. EVONIK entwickelte ein Verfahren zur Reparatur beschädigter Membranmodule. Im Rahmen einer Masterarbeit und einer Bachelorarbeit wurde der Einfluss von Rohbiogasdruck, Verdichterdruck, Gastemperatur, Sweep, Unterdruck und Modulaufteilung auf die Produktgasqualität, den Methanschlupf und den Energiebedarf der Anlage untersucht. Die vorhandenen Simulationstools für die Anlage wurden geprüft und weiter entwickelt. Das INC in Leipzig baute einen Teststand für Dauertests von Membranmodulen im Labormaßstab. Damit wurden die Permeationskoeffizienten der Gase Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und Methan in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen. Die Aktivierungsenergien für die Permeation dieser Gase wurden ermittelt. Die Temperaturstabilität der Membranmodule wurde untersucht. Aus den Ergebnissen leiten sich die aktuellen Transport- und Einbauvorschriften der Membranmodule ab. Es wurden Langzeittests mit den Membranmodulen durchgeführt, die eine Dauerbelastung mit Schwefelwasserstoff und einem Gemisch aus Schwefelwasserstoff und Sauerstoff simulieren. Die Ergebnisse des INC wurden in mehreren Posterveröffentlichungen vorgestellt. Aus den Ergebnissen der Pilotanlage und der Labortest wurde ein vereinfachtes Regelungskonzept für künftige Membrananlagen entwickelt. Die Anlagentechnik wurde vereinfacht und effizienter gestaltet. Auf Basis dieses weiter entwickelten Anlagenkonzeptes sind bis jetzt mehrere Anlagen in Frankreich, Deutschland, Großbritannien und der Schweiz in Planung, in Bau und in Betrieb.

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