Gasdicht
Effektive Abdichtung einer Biogas-Anlage
Mit Klinger top-chem 2003 steht für Dichtverbindungen in Biogasanlagen ein Weichstoffdichtungsmaterial für den Temperaturbereich von -200°C bis ca. 200°C zur Verfügung.
Nachwachsende Rohstoffe aus der Landwirtschaft, tierische Exkremente, Reststoffe aus der Lebensmittel- und Agrar-Industrie dienen einer Biogas-Anlage als Ausgangsstoffe. Da sich die Ausgangsstoffe sehr gut an die jeweiligen Prozessbedingungen anpassen können, lassen sich nahezu alle organischen Substanzen wie Maissilage, Hühnerkot, Bioabfall, Gülle durch Vergären abbauen.
Beim Vergärungsprozess wird Biogas freigesetzt und das Gas gesammelt. Biogas ist ein brennbares Gasgemisch, das zu mehr als 50 % aus dem farb- und geruchlosen Methan (CH4), aus Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und Wasser (H2O) sowie Begleitgasen wie z. B. Schwefelwasserstoff (H2S) besteht.
Teilweise wird das Biogas direkt thermisch in Blockheizkraftwerken zum Generieren von Strom und Wärme verwertet, ein Modell, das häufiger in landwirtschaftlichen Betrieben mit Eigenbedarf zu finden ist. Bei Großanlagen liegt jedoch eine andere Zielsetzung vor: Man möchte speziell das Methan auch ins Erdgasnetz als Ergänzung oder Ersatz des fossilen Brennstoffes einspeisen. Ebenso ist ein Einsatz als komprimiertes „Erd-“ Gas (CNG) bzw. Flüssig- „Erd-“ Gas (LNG) machbar.
Für diese Verwendungen ist es erforderlich, das ursprüngliche Biogas aufzubereiten, um gezielt den Methananteil in möglichst reiner Form zu erhalten. Verfahrenstechnisch nutzt man dazu Hohlfasermembranen.
Wie trennt man effektiv das Methan vom Rohgasgemisch?
Technisch wird das zum Beispiel durch Sepuran Green Module des Herstellers Evonik realisiert. Sie bestehen aus mehreren tausend Hohlfasern, die aus Hochleistungskunststoff hergestellt und in einem Edelstahlrohr gebündelt werden.
Die Gastrennung durch Hohlfasermembranen nutzt die Tatsache, dass Gasmoleküle unterschiedlich groß und unterschiedlich gut im Polymer löslich sind: Da CO2-Moleküle kleiner sind als Methanmoleküle und sich zudem im Polymer besser lösen, können sie die Mikroporen der Membran wesentlich schneller durchwandern. An der Hochdruckseite der Membran sammelt sich somit das Methan an, während Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und der Großteil des CO2 die Membran passieren. Durch die geschickte Verschaltung der Gastrennmodule lässt sich das Methan aus dem Rohgas auf bis zu 99 % aufreinigen. Hierzu wird lediglich ein Kompressor benötigt.
Kritisch für die Aufbereitungsanlage ist die Dichtheit sämtlicher (Schraub-)Dichtverbindungen, egal ob auf Roh- oder Reingasseite, denn bei Austritt besteht unter Umständen Explosionsgefahr.
Sichere Abdichtung
Ein Gasaufbereitungsmodul in einem 40 Fuß Container kann weit mehr als 700 Dichtverbindungen / Verschraubungsdichtungen enthalten. Anfänglich sind andere Dichtungen an der Verschraubung bzw. Überwurf der Wellschläuche verbaut worden, die leider nicht den gewünschten Erfolg gebracht haben. Sie waren undicht, wie bei einer Druckprobe festgestellt wurde.
Die Lösung für dieses Problem fand der Hersteller EnviTec in Zusammenarbeit mit dem Wellschlauch-Lieferanten IBK Wiesehahn aus Bottrop, einem Service und Vertriebspartner (SVP) von Klinger. Zum einen wurden die ¾ Zoll Verschraubungsdichtungen optimiert, zum anderen auf Klinger top-chem 2003 als Dichtungsmaterial gewechselt. Als gefüllte PTFE-Dichtung leistet dieses Material das benötigte hohe Maß an sicherer Anpassung, so dass die Verschraubungsdichtungen an den Kartuschen nun dicht bleiben.
Eine gewisse Herausforderung bestand noch in dem Fakt, dass die Gasaufbereitungsanlagen innerhalb weniger Minuten zu Volllast hochgefahren werden können, häufig aber auch ein Teillastbetrieb vorliegt. Doch in allen Lastzuständen und Anforderungen hat Klinger top-chem 2003 die Prüfungen bestanden.
Damit wurde ein weiterer Nachweis erbracht, dass diese Dichtung bereits bei geringen Flächenpressungen hohe Gasdichtheit aufweist und durch ihre Beständigkeit gegen Methan, Schwefelwasserstoff, Stickstoff und weitere Gase auch eine lange Einsatzzeit erreicht.
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