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Prozessanalytik für die Aufbereitung und Reinigung von Biomethan
Die Biomethanaufbereitung ist die entscheidende letzte Verarbeitungsstufe, in der Rohbiogas oder synthetisches SNG in hochreines, netztaugliches erneuerbares Erdgas (RNG) umgewandelt wird. Unter Einsatz fortschrittlicher Trenntechnologien – wie der Druckwechseladsorption (PSA), der hochselektiven Polymermembrantrennung oder der chemischen/Wasserwäscher – müssen Aufbereitungsanlagen eine strenge Betriebskontrolle gewährleisten, um die Methanausbeute zu maximieren, flüchtige Methanemissionen zu vermeiden und die absolute Einhaltung strenger internationaler Standards für die Einspeisung in das Erdgasnetz (wie EN 16723-1 und EN 16723-2) sicherzustellen.
Da Aufbereitungsanlagen zyklischen Druckschwankungen, variablen Rohgasströmen und strengen Produktreinheitsgrenzwerten ausgesetzt sind, reicht der Einsatz von trägen Offline-Gaschromatographieverfahren nicht aus. Eine kontinuierliche Prozessanalysetechnik (PAT) in Echtzeit ist unerlässlich, um die Trennleistung zu überwachen, nachgeschaltete Messgeräte für den Handelsgasverkehr zu schützen und zu verhindern, dass Gas, das nicht den Spezifikationen entspricht, in die Fernleitungsnetze gelangt. Die MZD Analytik GmbH bietet maßgeschneiderte analytische Lösungen an, die darauf ausgelegt sind, die Reinheit des Endprodukts zu überprüfen, die Zyklen der Trennanlagen zu optimieren und die Einspeisepunkte in die Fernleitungsnetze zu sichern.
Messpunkte (MPs) für Kernprozesse, technische Anforderungen und technische Lösungen
1. Effizienzsteigerung und Überwachung des Methanverlusts (PSA und Membran-Restgas)
Technische Herausforderung: Bei PSA- und Membrantrennsystemen besteht eine wesentliche Herausforderung darin, flüchtige Methanverluste (CH₄-Slip) im Restgas oder in den Permeatströmen zu minimieren und gleichzeitig die Gesamtbiomethan-Rückgewinnungsraten zu maximieren. Unerkannte Membranverschleißerscheinungen oder Abweichungen im Ventilzeitpunkt bei PSA-Zyklen können zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten und Verstößen gegen Umweltvorschriften führen.
Schwerpunkt: Kontinuierliche, schnelle Überwachung der CH₄-Konzentrationen in Abgassammelleitungen und Zwischenabscheidestufen zur Optimierung des geschlossenen Kreislaufs.
Technische Lösung: Einsatz von Hochgeschwindigkeits-NDIR-Gasanalysator ausgelegt mit schnellen Reaktionszeiten und automatischem Druckausgleich, was eine Schlupferkennung in Echtzeit und eine sofortige Rückmeldung an die Anlagensteuerung ermöglicht.
2. Kontrolle von Restkohlendioxid (CO₂) und sauren Gasverunreinigungen
Technische Herausforderung: Das fertige Biomethan muss strenge Anforderungen hinsichtlich des Heizwerts und des Wobbe-Index erfüllen, was eine präzise Entfernung von CO₂ auf Werte im niedrigen einstelligen Bereich oder auf Bruchteile eines Volumenprozents erfordert. In Amin- oder Wasserwäschersystemen können durch Aminverschleppung oder den Abbau von Lösungsmitteln flüchtige Spurenverunreinigungen in den Produktstrom gelangen.
Schwerpunkt: Präzise Spurenmessung von CO₂-Restgehalten und Verunreinigungen aus dem Hilfsstripping vor der abschließenden Gasreinigung und Odorierung.
Technische Lösung: Einsatz hochstabiler optischer Infrarot-Plattformen und mehrkomponentiger NDIR-Sensoren, die für eine kontinuierliche, störungsfreie CO₂-Überwachung ohne Basisliniendrift ausgelegt sind.
3. Einleitung in die Rohrleitung und Überprüfung der Einhaltung der Qualitätsanforderungen
Prozessherausforderung: Die Einspeisung in das Gasnetz erfordert den kontinuierlichen Nachweis, dass das fertige Biomethan die regionalen Qualitätsparameter erfüllt, darunter strenge Grenzwerte für Sauerstoff (O₂), Feuchtigkeit (H₂O), Kohlendioxid (CO₂) und Schwefelverbindungen (H₂S). Eine Abweichung bei einem dieser Parameter kann dazu führen, dass automatische Notabsperrventile den Zugang zur Pipeline blockieren.
Schwerpunkt: Automatisierte, unbeaufsichtigte Überprüfung der Spezifikationen für Rohrleitungen bei minimalem Wartungsaufwand und hoher Messverfügbarkeit.
Technische Lösung: Einsatz integrierter optischer und thermischer Leitfähigkeitsmessplattformen, die für die kontinuierliche Überwachung von Schutzgrenzen ausgelegt sind, unterstützt durch MZD BaroSense™ Technologie zur Isolierung von Messwerten von Druckpulsationen in Rohrleitungen.
4. Erfassung der Feuchtigkeit und Darstellung der Taupunkte nach der Entwässerung
Technische Herausforderung: Aufbereitetes Biomethan muss einer intensiven Entwässerung unterzogen werden (in der Regel mittels Thermoswing-Adsorption oder Kältetechnik), um den Wassertaupunkt zu senken und so die Bildung von Hydraten sowie Spannungsrisskorrosion in Hochdruck-Transportleitungen zu verhindern.
Schwerpunkt: Kontinuierliche Feuchtigkeitsüberwachung im ppm-Bereich an den endgültigen Exportpaletten.
Technische Lösung: Implementierung der absoluten coulometrischen Methode Spurenfeuchtigkeitsanalysatoren basiert auf dem Faraday'schen Gesetz der Elektrolyse und ermöglicht eine driftfreie Taupunktüberprüfung bei variablen Rohrleitungsdrücken.
Von MZD empfohlenes Messgeräteportfolio für die Aufbereitung von Biomethan
NDIR Gas Analysator: Äußerst zuverlässige Infrarot-Plattformen zur kontinuierlichen, störungsfreien Überwachung von CH₄-Leckagen und Rest-CO₂.
Spurenfeuchtigkeitsanalysatoren: Absolute Wasserdampfüberwachung im ppm-Bereich zur Einhaltung strenger Taupunktkriterien für die Einspeisung in Pipelines.
Galvanischer Spuren-Sauerstoffanalysator (mit MZD BaroSense™): Präzise Überwachung des Sauerstoffgehalts im unteren Bereich, um das Eindringen von Luft zu verhindern und die Einhaltung der Netzanforderungen zu gewährleisten, ohne dass druckbedingte Fehlalarme auftreten.
Wärmeleitfähigkeitsdetektoren (TCD) Analysator: Direkte Überwachung von Reinheit und Heizwert zur Validierung des Endprodukts.
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Kontakt
Die vollständigen technischen Daten, Formulare zur Bewertung der Gasmatrix sowie speziell auf Biomethan-Aufbereitungs- und -Reinigungsanlagen zugeschnittene Messgerätepakete erhalten Sie unter: sales@mzdd.de.