Projekttreffen STEP auf dem Firmengelände von ATS - Agro Trading & Solutions in Hardegsen (Foto: DBFZ)

BiogasBiomethanstrategieStrategieentwicklungBiokraftstoffe

FKZ-Nr. 03KB098

SuRIOx - Schwefelentfernung mit Eisenoxid

Adsorberschaum (Quelle: Fraunhofer IKTS)

Dauer

  • 01.11.2014 – 30.06.2018

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Biomassekonversion und Wassertechnologie
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
Winterbergstraße 28, 01277 Dresden

Marc Lincke – Projektleiter
Telefon: +49 (0)351 2553-7766
E-Mail: marc.lincke‍@‍ikts.fraunhofer.de 

Dr. Burkhardt Faßauer – direkter Ansprechpartner
Telefon: +49 (0)351 2553-7667
E-Mail: burkhardt.fassauer‍@‍ikts.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM-DD)

Gunnar Walther – direkter Ansprechpartner
Telefon: +49 (0)351-2537-340
E-Mail: gunnar.walther‍@‍ifam-dd.fraunhofer.de 

Dr. Uwe Gaitzsch – weiterer Ansprechpartner
Telefon: +49 (0)351-2537-430
E-Mail: uwe.gaitzsch‍@‍ifam-dd.fraunhofer.de 

Dr. Almut Wiltner – weitere Ansprechpartnerin
Telefon: +49 (0)351-2537-392
E-Mail: almut.wiltner@ifam-dd.fraunhofer.de

Partner

03KB098B - Alantum Europe GmbH
03KB098C - Emission Partner GmbH & Co. KG
03KB098D - LEHMANN-UMT GmbH
03KB098E - GICON Großmann Ingenieur Consult GmbH

Assoziierte Partner

Kooperationspartner

Unterauftragnehmer

Ergebnisse

Wissenschaftliches Paper: 

Lincke M, Petasch U, Gaitzsch U, Tillmann A, Tietze M, Niebling F (2020): Chemoadsorption for Separation of Hydrogen Sulfide from Biogas with Iron Hydroxide and Sulfur Recovery. DOI: https://doi.org/10.1002/ceat.202000032

Thema

Auf Grund der sich wandelnden Aufgaben des Energieträgers Biogas, von zurzeit Bereitstellung von Grundlast durch vor-Ort-Verstromung hin zur Bereitstellung von Regelenergie, kommt der Erzeugung von Biomethan und der Einspeisung in das Erdgasnetz eine immer größere Bedeutung zu. Insbesondere die Aufbereitungsverfahren zur H2S-Entfernung und CO2-Abtrennung müssen ökonomisch als auch ökologisch verbessert werden. Das zu entwickelnde Verfahren kann hier einen entscheidenden Beitrag liefern.

Ziel des Verbundvorhabens SuRIOx ist die verfahrenstechnische Entwicklung und Erprobung des neuartigen Entschwefelungssystems, für welches im Rahmen des abgeschlossenen Verbundprojektes FKZ: 03KB041 die Materialentwicklung durchgeführt sowie der Funktionsnachweis erbracht wurde. Im Rahmen der geplanten Projektes SuRIOx besteht das Hauptziel in der Ermittlung von Prozessparametern sowie die Verfahrensentwicklung für die einzelnen Schritte Biogasentschwefelung, In-Situ Reaktivierung sowie die Ex-Situ Regeneration mit Schwefelrückgewinnung. Im Vergleich zu den bestehenden Entschwefelungsverfahren (z. B. Aktivkohle) weist das Verfahren SuRIOx mehrere ökonomische und ökologische Vorteile auf, wie die Rückgewinnung von Schwefel, geringe Entsorgungskosten und kein Lufteintrag in das Biogas. Die nach voraussichtlich langem Lebenszyklus nicht mehr einsatzfähigen Adsorberschäume können in den Wertstoff-Kreislauf zurückgeführt, der gewonnene Schwefel kann als Grundchemikalie vermarktet werden. Dies führt zu geringeren Lebenszykluskosten verglichen mit anderen Entschwefelungsverfahren.

Ziele

Das Vorhaben SuRIOx hat das Ziel, die Energie- und Rohstoffeffizienz bei der Bereitstellung von Biomethan (Bio-Erdgas) im Vergleich zum Stand der Technik ambitioniert zu verbessern. Eine effiziente Biogasentschwefelung ist für den weiteren Ausbau der Einspeisung zwingend erforderlich. Durch den Einsatz des neuartigen Entschwefelungsverfahrens können sowohl ökonomische als auch ökologische Anreize für eine weitere Erhöhung des Biomethananteils im Erdgasnetz geschaffen werden. In der folgenden Tabelle sind die ökologischen sowie ökonomischen Ziele des Verbundvorhabens aufgeführt.

Maßnahmen

IFAM

Der Themenschwerpunkt des IFAM-DD wird im Bereich der Materialentwicklung und Beschichtungstechnologie liegen. Hier erfolgt die Übertragung der bisherigen Ergebnisse aus dem Labormaßstab in den kleintechnischen Maßstab. Insbesondere bei der Beschichtung und der Kalzinierungsprozedur müssen übertragbare Parameter und vor allem Produktionsabläufe erarbeitet werden. Weiterhin erfolgt im IFAM-DD die Bewertung des Adsorbermaterial hinsichtlich der Degradation und Materialanalyse.

IKTS

Der Schwerpunkt des IKTS liegt im Bereich der Entwicklung und Erprobung der einzelnen Verfahrensschritte Biogasentschwefelung, In-Situ Reaktivierung sowie die Ex-Situ Regeneration mit Schwefelrückgewinnung. Die einzelnen Verfahrensstufen werden im Labor- und Technikumsmaßstab erprobt.

Alantum

Der Themenschwerpunkt von Alantum wird im Bereich des Scale-Up der Beschichtungstechnologie, der Entwicklung strömungs- und flächenoptimierter Adsorbergeometrien sowie die Herstellung der im Rahmen des Projektes benötigten Trägerschäume.

Emission

Der Themenschwerpunkt von Emission Partner liegt im Bereich der Maßstabsübertragung der Beschichtungstechnologie und Kalzinierungsprozedur sowie in der Bereitstellung beschichteter Adsorberschäume für die Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab.

Lehmann

Der Themenschwerpunkt von LEHMANN-UMT liegt im Reaktordesign sowie in der Entwicklung und dem Bau des Versuchssystems zur Biogasentschwefelung sowie in der Erprobung des Versuchssystems an einer großtechnischen BGA im Teilstrom.

Gicon

Der Themenschwerpunkt von GICON liegt zum einen in der Systementwicklung der Versuchsanlage sowie in der Erprobung dieser an der Technikumsbiogasanlage am Standort Cottbus. Ziel dieser Untersuchungen ist der Nachweis der Langzeit- und Zyklenstabilität mit realem Biogas, Bestimmung und Überprüfung von Prozessparametern sowie zur Evaluierung der Wirtschaftlichkeit.

Schwerpunkte

IFAM

  • Biogasfeinentschwefelung; H2S < 5 mg/m³
  • Entwicklung und Herstellung von Adsorberstrukturen
  • Entwicklung und Up-Scaling Beschichtungstechnologie sowie Kalzinierungsprozedur
  • Metallografische Charakterisierung und XRD-Analyse beschichteter und kalzinierter Schäume
  • Intensive Materialanalyse an Adsorberstrukturen nach dem Einsatz und der Schwefelrückgewinnung um ein detailliertes Prozessverständnis zu erzeugen
  • Bewertung der Degradation der Adsorbermaterialien

IKTS

  • Durchführen von Laboruntersuchungen zur Biogasentschwefelung zur Ermittlung oder Bewertung Prozessparamtern
  • Laboruntersuchung thermische Regeneration und Schwefelrückgewinnung
  • Ableitung von Prozessparametern für die Konzeption der Kleintechnischen Anlage
  • Integration des kleintechnischen Systems in bestehende Biogasanlagen zur Durchführen von Langzeituntersuchungen
  • Systemoptimierung und systematische Ermittlung von Prozessparametern


Alantum

  • Entwicklung strömungs- und flächenoptimierter Adsorbergeometrien
  • Herstellung Trägerschäume


Emission

  • Entwicklung Beschichtungstechnologie und Kalzinierungsprozedur
  • Durchführen von Beschichtungsversuchen im kleintechnischen Maßstab
  • Herstellung von beschichteten Adsorberschäumen


Lehmann

  • Design Reaktor
  • Konzeptionierung Verfahrenstechnik und System
  • Aufbau System im kleintechnischen Maßstab
  • Integration in eine BGA (Bypass)
  • Durchführen von Langzeituntersuchungen
  • Systemoptimierung und systematische Ermittlung von Prozessparametern
  • Evaluierung Wirtschaftlichkeit
  • Erstellung eines Vermarktungskonzeptes


Gicon

  • Systementwicklung Versuchsanlage
  • Konzeptionierung Verfahrenstechnik und System
  • Erarbeitung Sicherheitskonzept
  • Integration Versuchssystem in Technikumsbiogasanlage
  • Durchführen von Langzeituntersuchungen
  • Systemoptimierung und systematische Ermittlung von Prozessparametern
  • Evaluierung Wirtschaftlichkeit
  • Erstellung eines Vermarktungskonzeptes
Schaumstruktur (Quelle: Fraunhofer IFAM)

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