Einführung
Das im Vergasungsprozess erzeugte Rohsynthesegas enthält Verunreinigungen oder unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise Partikel, Teer und Schwefelverbindungen und ist daher für viele nachgelagerte Anwendungen ungeeignet. Diese Verunreinigungen würden Rohrleitungen und Filter verstopfen, Anlagen korrodieren, Katalysatoren vergiften und empfindliche nachgelagerte Anlagen beschädigen, was die Wartungskosten erhöht. Daher ist ein geeignetes Gasaufbereitungssystem erforderlich, um das Gas für die endgültige Nutzung oder nachgelagerte Anwendungen wie Stromerzeugung, direkte thermische Anwendungen, Kraftstoffsynthese usw. aufzubereiten.
AHT erweitert seine Kernkompetenz durch die Bereitstellung von aufbereitetem Synthesegas mittels eines integrierten Portfolios von Gasaufbereitungstechnologien. Dadurch eignet sich das Gas für nachgelagerte Anwendungen wie Blockheizkraftwerke (BHKW) und thermische (Heißgas-)Prozesse. Das Produktportfolio umfasst (1) die Trockengasaufbereitung sowie (2) die Nassgasaufbereitung. Bei der Trockengasaufbereitung wird die Synthesegastemperatur über dem Taupunkt von Teer und Wasser gehalten, um Kondensation zu verhindern und gleichzeitig Verunreinigungen zu entfernen.
Die Nassgasaufbereitung umfasst zusätzliche Reinigungsstufen, in denen das Synthesegas unter den Taupunkt abgekühlt und mit Wasser in Kontakt gebracht wird. Dadurch werden kondensierbare und wasserlösliche Verunreinigungen entfernt und ein hochreines Synthesegas erzeugt. Anschließend werden unsere Gasaufbereitungssysteme je nach Aufbereitungsprozess als „EcoFilter-Dry/Wet“ gekennzeichnet. Die Beschreibung und die Vorteile unserer Gasaufbereitungsprodukte finden Sie in den folgenden Abschnitten.
Die Gaskonditionierungsstufe von AHT gewährleistet:
• Vielfältige Endanwendungen des erzeugten Synthesegases durch Einhaltung strenger Reinheitsanforderungen
• Schutz der Anlagen zur Optimierung der Prozessleistung und Reduzierung der Wartungskosten.
• Effiziente Wärmerückgewinnung aus geeigneten Quellen, Minimierung von Energieverlusten und Steigerung der Gesamteffizienz.
Die Trockengasaufbereitungsstufe dient der grundlegenden Gasreinigung nach der Synthesegaserzeugung. Dabei werden grobe Verunreinigungen entfernt und die Gasbedingungen stabilisiert, um das Gas für robuste Folgeanwendungen nutzbar zu machen. Im Rahmen der Trockengasaufbereitung gelangt das hochtemperierte Rohsynthesegas aus dem Vergaser zunächst in den Enthalpiekühler. Dort wird es mithilfe der Verdampfungsenthalpie von Wasser auf ca. 500 °C abgekühlt, um eine sichere Weiterverarbeitung zu gewährleisten.
Anschließend wird das gekühlte Synthesegas entstaubt und durchläuft die Heißgasfilter. Hier werden feste Partikel mit einer Größe von über 2 µm auf Filterkerzen aufgefangen. Dieser Schritt gewährleistet ein sauberes und staubfreies Synthesegas und verhindert so die Kontamination der nachgeschalteten Anlagen. Im nächsten Schritt wird dem Synthesegas mittels eines Heißgaswärmetauschers Wärmeenergie entzogen. Die zurückgewonnene Wärme kann zur Deckung des Kundenbedarfs wiederverwendet werden.
Darüber hinaus wird das Synthesegas durch das Heißgasgebläse auf eine für die Weiterleitung/Kompression geeignete Temperatur abgekühlt. Das Heißgasgebläse fördert das heiße Synthesegas mit Temperaturen von 250-350 °C und Drücken von bis zu 150 mbar zum Einsatzort als letzten Konditionierungsschritt.
Vorteile | Wirkung |
|---|---|
| Durch die Konzentration auf die wesentlichen Schritte der Gasreinigung und -aufbereitung bietet das Verfahren eine praktische und kosteneffiziente Lösung mit reduzierter Systemkomplexität, geringeren Betriebskosten und zuverlässiger Leistung. |
| Die im Inneren der Gasaufbereitungsanlage aus dem Synthesegas abgeführte Wärme kann effizient für andere Prozesse (z. B. Trocknung, Raumheizung oder Dampferzeugung) genutzt werden, wodurch die Gesamteffizienz des Systems verbessert wird. |
| Das Gasaufbereitungssystem gleicht Schwankungen in der Synthesegasproduktion aus und gewährleistet so eine stabile und effiziente Gasreinigung über einen weiten Betriebsbereich. Dies ermöglicht die nahtlose Integration bei wechselnden Prozessbedingungen und sichert gleichzeitig eine gleichbleibende Gasqualität. |
| Der Prozess ist so ausgelegt, dass die Synthesegastemperatur niemals unter den Teertaupunkt sinkt, wodurch Teerkondensation und damit verbundene Probleme (z. B. Ablagerungen, Verstopfungen) verhindert werden. |
Komplexe nachgelagerte Anwendungen erfordern fortschrittliche Gasreinigungsverfahren, die auf ihre spezifischen Anforderungen zugeschnitten sind. In solchen Fällen ist neben der primären Kühlung und Partikelabscheidung ein zusätzlicher Gasaufbereitungsschritt notwendig, um Restverunreinigungen wie Teer, Aerosole und andere wasserlösliche anorganische Verunreinigungen zu eliminieren. Die Nassgasaufbereitung ist ein mehrstufiger Prozess, der die Trockengasaufbereitung mit zusätzlichen Wasserkontaktstufen kombiniert, um hochwertiges Synthesegas als Produkt zu gewinnen.
Das hochtemperierte Rohsynthesegas aus dem Vergaser gelangt zunächst in den Enthalpiekühler, wo es mithilfe der Verdampfungsenthalpie von Wasser auf ca. 500 °C abgekühlt wird, um eine sichere Weiterverarbeitung zu gewährleisten. Anschließend wird das gekühlte Synthesegas entstaubt und durchläuft die Heißgasfilter, wo feste Partikel mit einer Größe von über 2 µm auf Filterkerzen zurückgehalten werden. Dieser Schritt gewährleistet ein sauberes und staubfreies Synthesegas und verhindert so die Kontamination der nachgeschalteten Anlagen.
Im nächsten Schritt wird dem Synthesegas mithilfe eines Heißgaswärmetauschers Wärmeenergie entzogen. Die zurückgewonnene Wärme kann zur Deckung des Kundenbedarfs wiederverwendet werden. Im Heißgaswärmetauscher wird das Synthesegas unter seinen Taupunkt (ca. 65 °C) abgekühlt, wodurch Feuchtigkeit und Teer kondensieren. Anschließend wird das Gas in eine Wäscheranlage geleitet, wo ein fein dispergiertes Gas-Wasser-Gemisch entsteht und der Gasdruck erhöht wird. Dieses Gemisch durchströmt danach die Sprühkolonne, in der das Gas durch ein Füllkörperbett strömt und dabei auf einen Gegenstrom-Wassersprühnebel trifft.
Dies gewährleistet die effektive Abscheidung von Feinstaub und die Entfernung wasserlöslicher Verunreinigungen (z. B. HCl, NH₃). Die in den vorherigen Stufen erzeugten Aerosole werden im nachgeschalteten Elektrofilter mittels elektrostatischer Kräfte aus dem Gasstrom abgeschieden.
Anschließend wird der aerosolfreie Gasstrom einem Kaltgas-Wärmetauscher zugeführt. Dort wird er durch weitere Kühlung auf 25 °C kondensiert, wodurch die Feuchtigkeit entfernt und das Gas für die nachfolgende Verwendung und Kompression vorbereitet wird. Das gereinigte Gas durchströmt anschließend einen Demister, in dem restlicher Wassernebel entfernt wird, bevor es vom Gasgebläse auf den Anwendungsdruck (~50 mbar) komprimiert wird.
Vorteile | Auswirkungen |
|---|---|
| Durch unser Nassgasaufbereitungsverfahren werden Staub, Teer, Verunreinigungen und Aerosole effektiv entfernt. Dies reduziert den Verschleiß nachgeschalteter Komponenten, verlängert die Reinigungsintervalle und senkt somit die Gesamtbetriebskosten der Gasnutzungsanlage. Dank seiner hohen Reinheit eignet sich das aufbereitete Synthesegas für ein breites Anwendungsspektrum (z. B. Wärme- und Stromerzeugung in Blockheizkraftwerken). |
| Die im Inneren der Gasaufbereitungsanlage aus dem Synthesegas abgeführte Wärme kann effizient für andere Prozesse (z. B. Trocknung, Raumheizung oder Dampferzeugung) genutzt werden, wodurch die Gesamteffizienz des Systems verbessert wird. |
| Das Gasaufbereitungssystem gleicht Schwankungen in der Synthesegasproduktion aus und gewährleistet so eine stabile und effiziente Gasreinigung über einen weiten Betriebsbereich. Dies ermöglicht die nahtlose Integration bei wechselnden Prozessbedingungen und sichert gleichzeitig eine gleichbleibende Gasqualität. |
| Die Nassgasaufbereitung entfernt potenziell problematische Verunreinigungen aus dem Synthesegasstrom und trägt so dazu bei, dass die Emissionsgrenzwerte in nachgelagerten Nutzungsprozessen zuverlässig eingehalten werden. Durch die Reduzierung von Staub, Teer, Aerosolen und wasserlöslichen Verunreinigungen unterstützt sie einen stabilen und vorschriftsmäßigen Betrieb der nachfolgenden Gasnutzungsstufen, senkt das Risiko der Überschreitung gesetzlicher Grenzwerte und verbessert die Umweltverträglichkeit des Gesamtsystems. |
Video-Showcase
AHT-Kernkompetenz: Konditionierung des Synthesegases
Wird eine sehr hohe Gasreinheit benötigt, durchläuft das erzeugte Synthesegas in der Gasaufbereitungsanlage eine kombinierte Nasswäsche und Kühlung. Im letzten Reinigungsschritt werden die verbleibenden Störaerosole in einem nachgeschalteten, speziell entwickelten Nass-Elektrofilter (ESP) abgeschieden.
Dies ermöglicht den Einsatz des gereinigten Gases in Öfen und Blockheizkraftwerken.
Weitere technische Daten zu unserer Produktkategorie Trocken- und Nassgasaufbereitung sowie alle relevanten Informationen zur AHT-Produktlinie Trockengasaufbereitung und verwandten Produkten finden Sie in der untenstehenden Broschüre.