Status for opgraderingsteknologier Tobias Persson 2013-05-13 www.sgc.se Vad innebär uppgradering av biogas • Öka energiinnehållet • Ta bort föroreningar • Ta bort vatten Uppgradering www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Befintliga uppgraderingsanläggningar Source: IEA Bioenergy Task 37 www.sgc.se Befintliga uppgraderingsanläggningar Source: IEA Bioenergy Task 37 www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Hur fungerar en vattenskrubber? www.sgc.se Absorptionskolonnen Henry´s lag CA (M) = KH (M/atm)* pA (atm) KH 26 ggr större för CO2 än för CH4 5°C lägre temp → Vattenflöde ca 15% lägre av CO2 Vattenflöde = mängd CO2 /löslighet vattenflöde % CO2 * biogasflöde (Nm3/h) % CO2 * absoluta trycket * KH Samma vattenflöde oberoende av % CO2 i den råa biogasen www.sgc.se Flashkolonnen • 4-5% av metanen finns i vattenfasen efter absorptionskolonnen • Trycksänkning i flashen minskar detta till 1% • Ca 20-30% av rågasflödet cirkuleras tillbaka till kompressorn via flashen Desorptionskolonnen • Tryck sänks till atmosfärstryck • Luft blåses in för att minimera partailtryck www.sgc.se Går det att nå 98% metan? 2% extra energi för köra anläggningen vid 1,5% CO2 istället för 2,5% Minimal mängd luft i rågasen är avgörande! www.sgc.se Viktiga egenskaper • Servicekostnad – 2-3% av investering • El/energi – kompressor, vattenpump kylmaskin 0,20-0,30 kWh/Nm3 rågas (tryck, storlek, ute-temp) • H2S - separeras i skrubbern (<300-2500 ppm) • Tillgänglighet - ca 95-97% • Mogen teknik (kan bero på leverantör) • Metanslip ca 1%, kräver RTO i vissa länder (1,5 – 2,5 MSEK extra investering) • Problem med bakterietillväxt bekämpas med klor www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Organisk fysisk skrubber (t.ex. Genosorb) Desorption column Absorption column Upgraded biomethane Cooler Heater Off-gas Gas conditioning Raw biogas Compressor Condensate www.sgc.se Stripper gas Flash column Genosorb- vs. vattenskrubber • Genosorb® har 5 ggr högre löslighet av CO2 • Olika temp adsorption-desorption (20/40 °C) • Värme från RTO och kompressorer används internt (mindre möjlig värmeåtervinning) • Högre metanslip i genosorbskrubber (1,5% vs. 1,0%) • Ingen bakteriell tillväxt i genosorbskrubber • Genosorb garanterar något högre tillgänglighet • H2S separeras före genosrobskrubbern • Något lägre elförbrukning www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Hur fungerar en aminskrubber? Carbon dioxide 9 10 Upgraded biomethane 6 3 11 8 2 16 E-3 1 7 17 Raw biogas 15 14 4 12 5 13 Absorber Stripper www.sgc.se Absorptionskolonnen Kemisk reaktion PZ + MDEA + CO2 ↔ PZH+ + MDEAH+ + HCO3- + värme (PZ=piperazin, MDEA=metyldietanolamin ) Blandning av aminsystem för minimal energiförbrukning och maximal absorptionskapacitet www.sgc.se Desorptionskolonnen • Värme tillsätts för att producera vattenånga • Vattenångan reducerar partialtrycket och avger reaktionsvärme, driver reaktion baklänges • Normal temp 120-140°C (1,5-3 bar(a)) • Vakuumalternativ finns (90°C +0,05 kWhel/Nm3) Kan använda fjärrvärme! www.sgc.se Viktiga egenskaper • Servicekostnad – 2-3% av investering • El/energi – 0,12-0,14 kWh/Nm3 rågas + 0,55 kWh/Nm3 värme (beror på CH4 i rågas) • H2S – spareras externt, kan separeras i skrubbern men kräver mer värme (ca 10% extra) • Tillgänglighet - ca 96% • Mogen teknik (kan bero på leverantör) • Metanslip ca 0,1% • Kan leverera 98% metan • Krav på låg syrehalt i rågasen (förbrukar aminen) www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Hur fungerar en PSA-anläggning? 2-10 min www.sgc.se Viktiga egenskaper • Servicekostnad – 2-3% av investering • Garanterad tillgänglighet 96-98% • El – 0,20-0,30 kWh/Nm3 (0,18 kWh/Nm3 LPSA 2-3 bar(g)) (beror på tryck och CH4 i rågas) • H2S – separeras externt • Mogen teknik (kan bero på leverantör) • Metanslip ca 1,5% • Kan leverera 98% metan enligt tillverkaren • Delvis separation av syre och kväve är möjligt www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Hur fungerar en membrananläggning? Relative permeation rate H2 www.sgc.se Hur ser membranen ut? Evonik Industries www.sgc.se Air Liquide Designalternativ www.sgc.se Viktiga egenskaper • El/energi – 0,20-0,30 kWh/Nm3 (beror på tryck och design) • H2S – spareras externt, • Mogen/ny teknik (beror på design och leverantör) • Metanslip ca 0,5-2% • Kan leverera 98% metan enligt tillverkaren • Servicekostnad 3-4% av investeringskostnad inkl. membranbyte • Delvis separation av syre www.sgc.se Agenda 1. Existerande uppgraderingsanläggningar globalt 2. Hur fungerar en vattenskrubber? 3. Hur fungerar en genosorbskrubber? 4. Hur fungerar en aminskrubber? 5. Hur fungerar en PSA anläggning? 6. Hur fungerar en membrananläggning? 7. Jämförelse mellan de olika teknikerna www.sgc.se Investeringskostnad www.sgc.se Energiförbrukning Energiförbrukning [kWh/Nm3] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Vattenskrubber www.sgc.se Aminskrubber PSA Membran Genosorb Energi i den uppgraderade biogasen www.sgc.se Metanförlust Teknik Vattenskrubber Genosorbskrubber Aminskrubber Membran PSA www.sgc.se Metanförlust 1,0% 1,5% 0,1% 0,5-2,0% 1,5-2,0% Metanutsläpp från uppgraderingsanläggningen 2010-2012 Röd = resultat från omgång 1 (2007-2009) Kemisk adsorption (1), End-of-pipe (2), PSA (3) och vattenskrubber (4). www.sgc.se Källa: U2012:15 Sammanställning av mätningar inom frivilligt åtagande 2007-2012 Koldioxidkvalitet Teknik Vattenskrubber Genosorbskrubber Aminskrubber Membran PSA www.sgc.se Metanförlust Med luft Med luft Ren (ev. CH4, H2S) Ren (ev. CH4) Ren (ev. CH4, H2S) Tack! www.sgc.se Tack för er uppmärksamhet! All information från SGC-rapport 270 Gratis nerladdning från www.sgc.se www.sgc.se
© Copyright 2024