Optimierung und Bewertung von Anlagen zur Erzeugung von ...

12 Technologien
Wäscher, mit dem Reingaspartikelbeladungen zwischen 10 und 20 mg/mN³ erreicht werden
können [Vogel 2006].
2.1.3.2 Teerentfernung
In Ergänzung zu den oben erläuterten Verfahren zur Partikelentfernung, die teilweise in
der Lage sind, Teere (z. B. C7H8, C10H8) in begrenztem Maße abzuscheiden, können
Gasströme auch mit Hilfe thermischer, katalytischer, waschender sowie adsorptiver
Verfahren von Teeren befreit werden.
Thermische Verfahren. Bei Temperaturen von etwa 1200 °C können Teere thermisch in
kurzkettigere Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff gecrackt werden.
Für diesen Prozess sind neben hohen Temperaturen lange Verweilzeiten vorteilhaft. Ein
sinnvoller Kompromiss zwischen Wirtschaftlichkeit, energetischer Effizienz und
zuverlässiger Betriebsweise wurde mit Blick auf die thermischen Crack-Prozesse jedoch
noch nicht gefunden.
Katalytische Verfahren. Da bei den thermischen Verfahren die Erzeugung des
notwendigen Temperaturniveaus (z. B. durch partielle Oxidation des Gases [Klemm 2004]
oder durch externe Wärmezufuhr) sich i. Allg. negativ auf die Prozesseffizienz auswirkt,
erscheinen katalysatorgestützte Crack-Prozesse bzw. Reformierungsprozesse mit
niedrigeren Arbeitstemperaturen (ab etwa 850 °C) energetisch vielversprechend. Dabei
kann der Katalysator entweder schon während des Vergasungsprozesses (z. B. als
katalytisches Bettmaterial bei Wirbelschichtreaktoren) oder außerhalb des
Vergasungsreaktors (z. B. in einem gesonderten Reaktor) mit dem Gasstrom in Kontakt
gebracht werden. Bei der Auslegung des Prozesses muss besonderes Augenmerk auf die
Gasverweilzeit an der Katalysatoroberfläche und die Vermeidung von
Katalysatorvergiftungen durch Gasverunreinigungen gelegt werden. Um hohe
Methanerträge bei der Bio-SNG-Produktion zu gewährleisten, gilt es des Weiteren zu
vermeiden, dass neben den Teeren auch bereits in der Vergasung erzeugtes Methan zerstört
wird. Katalysatorgestützte Prozesse erscheinen insbesondere hinsichtlich der energetischen
Effizienz gegenüber rein thermischen Verfahren als vielversprechend, befinden sich
allerdings noch im Versuchsstadium [Dayton 2009], [Felix 2007], [Vogel 2006].
Waschende Verfahren. Alternativ zur thermischen und katalytisch gestützten Zerstörung
der Teere können diese auch durch Gaswäschen aus dem Gasstrom entfernt werden. Dabei
werden die Teere und Wasserdampf zunächst zur Kondensation gebracht und anschließend
z. B. mit Wasser als Waschmittel aus dem Gasstrom ausgewaschen. Praktisch wird die
Teerentfernung durch Gaswäschen derzeit durch eine Vielzahl von unterschiedlichen
Wäschertypen realisiert (z. B. Venturi-Wäscher), bei denen sowohl die Teerkondensation
als auch das Auswaschen der kondensierten Teere in der Regel in denselben
verfahrenstechnischen Apparat integriert sind. Nachteile der waschenden Verfahren sind
jedoch die verhältnismäßig geringen Abscheideraten (Restteergehalt: 20 bis 40 mg/mN³)
und das anfallende Wasser-Teer-Gemisch, welches aufwändig entsorgt oder aufbereitet
werden muss.
Um die Teerabscheideraten waschender Teerentfernungsverfahren zu verbessern, werden
zunehmend Waschsysteme mit organischen Lösungsmitteln (z. B. RME) eingesetzt. Diese
unpolaren Waschmittel absorbieren die in der Regel ebenfalls unpolaren Teere und führen
so zu höheren Teerabscheideraten als Verfahren mit Wasser als Waschmittel. Auf diese
Weise kann der Teergehalt im Gas bis auf etwa 10 mg/mN³ reduziert werden. Zudem kann