Ziel der Entwicklung
Die Absorption oder Gaswäsche ist ein weit verbreitetes Trennverfahren in der Chemischen Industrie, bei dem Gasgemische getrennt oder Abgase behandelt werden. Eine typische Anwendung ist die Abgaswäsche, bei der durch das Reinigungsverfahren die Abluft so aufbereitet wird, dass die Anforderungen des BImSchG erfüllt werden können. Bei einer Vielzahl von Gaswäschen tritt infolge von eingeschleppten oder gebildeten Drittkomponenten eine unerwünschte Schaumbildung auf, die den Trennprozess und damit die Leistung signifikant verschlechtert, aufhebt oder gar zur Zerstörung der Anlage führt kann. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines neuen Messverfahrens zur Beschreibung des Schaumverhaltens von Genosorb- und Aminlösungen, die in der großtechnischen Biomethanerzeugung als Selektivlösungsmittel eingesetzt werden. Hierzu wurde im Rahmen des Projekts eine Messanordnung zur Bestimmung des Schäumungsverhaltens entwickelt, aufgebaut und getestet sowie in Kombination mit hochentwickelten, stofflichen Analytikmethoden auf Basis der Gaschromatographie-Massenspektrometrie-Kopplung wesentliche Fortschritte bei der Beschreibung der Ursachen und Wirkmechanismen der Schaumbildung hauptsächlich für das Genosorb-System erzielt. Zur Abbildung des technischen Prozesses der Biomethanerzeugung durch chemische beziehungsweise chemisch-physikalische Gaswäsche und zur Regeneration der Waschlösungen wurden im Rahmen des Vorhabens eine Absorptions- sowie eine Desorptionskolonne am INC aufgebaut.
Vorteile und Lösungen
Mit Hilfe der Absorptions- und der Desorptionskolonne ist es möglich, den industriellen Zyklus im kleintechnischen Maßstab abzubilden. Die Kolonnensetups sind flexibel gestaltbar, so dass auch die Möglichkeit geschaffen wurde, Füllkörper und Packungen sowie den Einfluss von Prozessparametern hinsichtlich ihres Einflusses auf die Schaumbildung zu untersuchen. Dabei werden die Schaumbildner identifiziert, deren Eintragswege und Anreicherungspunkte in der Prozesskette analysiert, Maßnahmen zur Schaumverhinderung in der entsprechenden Kolonne getestet und wirksame Maßnahmen für die Wäsche abgeleitet. Durch die Kenntnisse zu Ursachen und zur Verhinderung der Schaumbildung erzielen Anlagenbetreiber aufgrund der hohen Prozessstabilität und damit der geringeren Ausfallzeiten höhere Produktionsmengen an Biomethan. Außerdem sinken die Prozesskosten durch eine längere Lebensdauer der Waschlösungen aufgrund optimierter Dosierung von Entschäumern bzw. der Entfernung von Schaumbildnern.
Zielgruppe und Zielmarkt
Das INC kann aufgrund des Vorhabens folgende Dienstleistungen anbieten:
- Dienstleistung zur Ermittlung verlässlicher Maßnahmen zur Verhinderung der Schaumbildung an bestehenden Anlagen
- Dienstleistungen im Bereich der analytischen Überwachung der Waschlösungen von technischen Anlagen
- Dienstleistungen im Bereich Analytik von Biogas.
Die wesentlichen Zielgruppen sind:
- Hersteller von Biomethananlagen,
- Betreiber von Biomethananlagen und
- Dienstleister im Bereich Biomethan.
In Deutschland wurden im Januar 2023 pro Stunde durchschnittlich 50.000 Nm3 Biomethan zum Einspeisen in das Erdgasnetz durch Gaswäsche mit organischen Waschmitteln in über 80 Anlagen hergestellt.
In Europa sind insgesamt 1.222 Biomethan-Produktionsanlagen (Stand April 2023; Quelle EBA) in Betrieb. Im Vergleich zu den letzten Jahren ist die Anzahl der Anlagen in Europa stark gestiegen (627 in 2018, 883 in 2020 und 1.067 in 2021).
Um das Ziel der klimaneutralen Energieversorgung zu erreichen, ist davon auszugehen, dass in Zukunft weitere Biomethananlagen errichtet werden, da Biomethan die einzig speicherbare Energie aus nachwachsenden Rohstoffen darstellt. Weitere mögliche Einsatzgebiete der Technologie, die sich aus Recherchen und Gesprächen mit potentiellen Kunden ergeben haben, liegen in der Rauchgaswäsche zur Kohlendioxid-Abtrennung, in der Methangewinnung aus Erdölbegleitgas und in der Entschwefelung von Gasströmen (Schwefelwasserstoff-Entfernung) durch Polyglykolwäsche. Hier ergibt sich perspektivisch ein beachtliches Potential.
Des Weiteren werden zukünftig auch die Betreiber und die Hersteller von Gaswäschen im Allgemeinen als potentielle Interessenten gesehen. Für diese Applikationen müssen jedoch die Messmethode und demzufolge auch die Datenmatrix erweitert werden, um in diesen Bereichen verlässliche Maßnahmen zur Schaumverhinderung ableiten zu können.
