Damit Biogasanlagen nicht nur nachhaltig, sondern auch sicher sind, müssen alle Stellen, die das Gas in der Anlage bis zum Einspeisepunkt ins Gasnetz passiert, dicht halten.

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Abdichtung in Biogasanlagen Von Anfang bis Ende dicht

09.03.2017

In Anlagen, in denen Biogas entsteht, ist prozesstechnisch einiges los. Damit das Gas sicher aufbereitet und weitergeleitet werden kann, müssen alle Verbindungen in der Anlage dicht sein – und gleichzeitig die hohen Anforderungen von Biogasanlagen erfüllen.

Nachwachsende Rohstoffe aus der Landwirtschaft, tierische Exkremente, Reststoffe aus der Lebensmittel- und Agrar-Industrie – sie alle dienen einer Biogasanlage als Ausgangsstoffe. Da sich diese Ausgangsstoffe gut an die jeweiligen Prozessbedingungen anpassen können, lassen sich nahezu alle organischen Substanzen wie Maissilage, Hühnerkot, Bioabfall, Gülle durch Vergären abbauen. Das dabei frei werdende, brennbare Gasgemisch besteht zu mehr als 50 Prozent aus dem farb- und geruchlosen Methan (CH4), aus Kohlenstoffdioxid (CO2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und Wasser (H2O) sowie Begleitgasen wie Schwefelwasserstoff (H2S).

Teilweise lässt sich dieses Biogas direkt thermisch in Blockheizkraftwerken verwerten, um Strom und Wärme zu erzeugen. Dieses Modell findet sich oft in landwirtschaftlichen Betrieben mit Eigenbedarf. Bei Großanlagen ist das Ziel ein anderes: Viele Betreiber möchten insbesondere das Methan auch ins Erdgasnetz einspeisen, als Ergänzung oder Ersatz des fossilen Brennstoffs. Auch ein Einsatz als komprimiertes „Erd-“Gas (CNG) oder Flüssig-„Erd-“Gas (LNG) ist möglich. Dazu muss das ursprüngliche Biogas aufbereitet werden, damit der Methananteil möglichst seine reine Form behält.

Methan effektiv vom Rohgasgemisch trennen

Verfahrenstechnisch kommen dazu Hohlfasermembranen zum Einsatz. Evonik nutzt beispielsweise Sepuran-Green-Module, die aus mehreren tausend Hohlfasern bestehen, die aus Hochleistungskunststoff hergestellt und in einem Edelstahlrohr gebündelt werden. Diese Art der Gastrennung bedient sich der 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, sind sie in der Lage, die Mikroporen der Membran wesentlich schneller zu durchwandern.

An der Hochdruckseite der Membran sammelt sich deshalb 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 Prozent aufreinigen. Hierzu wird lediglich ein Kompressor benötigt.

Anlagen sicher abdichten

Kritisch für die Aufbereitungsanlage ist die Dichtheit sämtlicher (Schraub-)Dichtverbindungen, egal ob auf Roh- oder Reingasseite. Ein Gasaufbereitungsmodul in einem 40-Fuß-Container kann weit mehr als 700 Dichtverbindungen oder Verschraubungsdichtungen enthalten. Envitec Biogas verbaute bisher verschiedene Dichtungen an der Verschraubung oder dem Überwurf von Wellschläuchen, die sich in Druckproben jedoch mit der Zeit als undicht herausstellten.

Envitec Biogas deckt die gesamte Wertschöpfungskette zur Erzeugung von Biogas ab: Dazu gehören die Planung und der schlüsselfertige Bau von Biogasanlagen und Biogasaufbereitungsanlagen ebenso wie deren Inbetriebnahme. Gemeinsam mit dem Wellschlauch-Lieferanten IBK Wiesehahn fand es eine Lösung, um Dichtheit dauerhaft zu erreichen. Zum einen haben die beiden Unternehmen die ¾-Zoll-Verschraubungsdichtungen optimiert, die Envitec in Biogasanlagen einsetzt. Zum anderen kommt inzwischen Top-chem 2003 von Klinger als Dichtungsmaterial zum Einsatz. Als gefüllte PTFE-Dichtung leistet dieses Material das benötigte hohe Maß an sicherer Anpassung.

Mit diesem Weichstoffdichtungsmaterial bleiben die Verschraubungsdichtungen an den Kartuschen nun dicht. Zudem ist es einer weiteren Herausforderung gewachsen, die bei Gas-
aufbereitungsanlagen besteht. Denn diese müssen innerhalb weniger Minuten zu Volllast hochgefahren werden können, häufig liegt aber auch ein Teillastbetrieb vor.

Jedoch konnte das Dichtungsmaterial von Klinger in allen Lastzuständen und Anforderungen bestehen. Darüber hinaus weist die Dichtung bereits bei geringen Flächenpressungen eine hohe Gasdichtheit auf und erreicht durch ihre Beständigkeit gegen Methan, Schwefelwasserstoff, Stickstoff und weitere Gase eine lange Einsatzzeit.

Bildergalerie

  • Damit in einer Biogasanlage kein Gas entweicht, hält ein neues Weichstoffdichtungsmaterial die Verschraubungen dicht.

  • Hohlfasermembranen sorgen in Biogasanlagen dafür, dass das Methan seine Reinform behält.

  • Mehrere tausend Hohlfasern, die aus Hochleistungskunststoff hergestellt sind, werden bei Evonik in einem Edelstahlrohr gebündelt.

  • 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.

  • Da CO2-Moleküle kleiner sind als Methanmoleküle und sich zudem im Polymer besser lösen, können sie die Mikroporen der Membran wesentlich schneller durchwandern.

  • Top-chem 20003 von Klinger

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