Carbon dioxide removal in indirect gasification - SGC

Sammanfattning
SGC Rapport 2013:277
Det finns två metoder för att för att producera biogas. Den ena metoden är rötning
och den andra är termisk förgasning av biomassa följd av katalytisk metanisering.
Den första metoden är den mest mogna av de två och ett relativt stort antal anläggningar
finns världen över. Trots att det finns stora skillnader mellan teknikerna
finns det en stor likhet: båda producerar en biogas som har relativt hög halt CO2.
Denna koldioxid måste renas bort innan gasen kan användas antingen som fordonsgas
eller exporteras till gasnätet. Denna studie tar fasta i de tekniker för koldioxidavskiljning
som finns utvecklade för rötning (de som är relativt kostnadseffektiva
i den skala som avses, vatten- och aminskrubbning) och undersöker deras
lämplighet i förgasningssystem för produktion av syntetisk naturgas (SNG).
Den teknik som bedöms som mest lämplig för produktion av SNG via biomassa
är indirekt förgasning. Denna förgasning sker med indirekt tillförsel av värme, varför
betingelserna i förgasaren blir gynnsam och relativt stora mängder metan produceras
redan i förgasaren. Den producerade gasen måste därefter renas från
orenheter såsom aska och tjära innan den CO och H2 som produceras kan reageras
vidare till CH4. Den koldioxid som bildas i processen kan antingen skiljas av
innan CO och H2 reageras till metan eller efter. Studien har gjorts genom simulering
av olika delsystem (förgasare, gasrening etc.) var för sig i befintliga modeller.
Genom ett iterativt förfarande har dessa därefter passats till varandra för att ge en
enhetlig mass- och värmebalans. Indata till modellen presenteras i tabell S.2.
Tabell S.2. Indata till de utförda simuleringarna.
Värde
Faktor Stor skala Liten skala
Biomassa in 100 MWth 10 MWth
Biomassans fukthalt 50% 50%
Biomassans fukthalt
in i förgasaren
25% 25%
CO2 avskiljning Före och efter metanisering Efter metanisering
CO2 avskiljningsteknik
Amin- och vattenskrubbning
Amin- och
vattenskrubbning
Wobbe indexLHV
SNG-produkt
45.5 45.5
Leveranstryck 60 bar 60 bar
Metan slip (max) 1% 1%
Som kan ses i tabellen är det två fall som simulerats, 10 och 100 MWth. För vartdera
fallet har en eller två olika koldioxidavskiljningsmetoder integrerats med förgasningsprocesen.
I det mindre fallet har avskiljning efter metanisering undersökts
medan för det större fallet undersöktes avskiljning både före och efter metanisering.
Den producerade gaskvaliteten skiljer sig dock från den svenska standarden
för naturgas och då syftet var att exportera produkten till naturgasnätet måste gasen
konditioneras för att möta de önskade specifikationerna. Detta görs genom att
sätta till propan för att möta kraven på gasensenergitäthet.
De resulterande mass- och värmebalanser som erhålls genom simuleringarna
har använts för att bestämma ett antal nyckelparametrar. Bland dessa återfinns
Svenskt Gastekniskt Center AB, Malmö – www.sgc.se 7