Titelaufnahme

Titel
Über die Aufbereitung biogener Gase mittels Adsorption / von Tamara Mayer
VerfasserMayer, Tamara
Begutachter / BegutachterinHofbauer, Hermann ; Fuchs, Werner
Erschienen2012
UmfangXIV, 189 S. : Ill., graph Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2012
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Biogas / Aufbereitung / Methananreicherung / Polygeneration / Vergasung / Wasserstoff / Adsorption / TSA / PSA
Schlagwörter (EN)biogas / upgrading / methane enrichment / polygeneration / gasification / hydrogen / adsorption / TSA / PSA
Schlagwörter (GND)Biogas / Synthesegas / Biomassevergasung / Aufbereitung / Adsorption
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-49505 Persistent Identifier (URN)
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Über die Aufbereitung biogener Gase mittels Adsorption [11.28 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Europäische Union hat sich im Rahmen ihrer Klima- und Energiepolitik dazu verpflichtet, die Emission an Treibhausgasen zu reduzieren, den Anteil erneuerbarer Energien zu erhöhen und die Energieeffizienz zu verbessern. Eine der Maßnahmen zur Erreichung eines höheren Anteils erneuerbarer Energien stellt der vermehrte Einsatz von biogenen Gasen dar.

In dieser Arbeit sollen die Eignung und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens der Adsorption für die Aufbereitung biogener Gase aufgezeigt werden. Als Vertreter der biogenen Gase werden hierbei Biogas und Synthesegas aus der Biomassevergasung herangezogen.

Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung eines Temperaturwechseladsorptionsverfahrens zur Methananreicherung von Biogas. Für die Abtrennung von Kohlenstoffdioxid von Methan wurde in diesem Fall ein schwach basischer Anionenaustauscher verwendet. Es zeigte sich, dass während der Verfahrensstufe der Adsorption Kohlenstoffdioxid vollständig adsorbiert wird und hochreines Methan gewonnen werden kann. In Hinsicht auf die Verfahrensstufe der Desorption, einem kritischen Faktor bei der Realisierung eines kontinuierlichen Betriebes, erwies sich eine Kombination aus direkter und indirekter Aufheizung des Adsorbens als effizienteste Variante.

Im zweiten Teil der Arbeit wird die Anwendung eines Druckwechseladsorptionsverfahrens im Rahmen einer mehrstufigen Prozesskette zur Gewinnung von Wasserstoff aus dem Synthesegas einer Biomassevergasungsanlage erläutert. Im Rahmen dieser Prozesskette wurde das Druckwechseladsorptionsverfahren als Reinigungsstufe zur Abtrennung von Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid aus einem bereits wasserstoffangereicherten Gas eingesetzt. Der Reinheitsgrad des Gases war, aufgrund der Verwendung des gewonnenen Wasserstoffes als Brennstoff einer PEM-Brennstoffzelle, mit einem Maximalwert von 10 ppm-v Kohlenstoffmonoxid gegeben. Es zeigte sich, dass die Anforderungen an die Reinheit mit einem Höchstwert von 5 ppm-v Kohlenstoffmonoxid im gereinigten Wasserstoff erfüllt werden können.

Zusammenfassung (Englisch)

The European Union has committed itself within its framework of climate and energy policy to reduce greenhouse gas emissions, to increase the share of renewable energies and to improve energy efficiency. In order to achieve an increase in the share of renewable energies, one way is the usage of biogenous gases.

This thesis discusses the suitability and performance of adsorption processes for the treatment and upgrading of biogenous gases, which are in this case biogas and synthesis gas derived from biomass gasification.

The first part of the thesis deals with the application of a temperature swing adsorption process for the enrichment of methane in biogas. For the separation of carbon dioxide from methane a weak basic anion exchanger was used. The results revealed that during the stage of adsorption, carbon dioxide is absorbed completely and highly pure methane can be produced. Regarding the stage of desorption, which is a crucial factor in realizing a continuous operation, a combination of direct and indirect heating of the adsorbent was found to be the most efficient way.

In the second part of the thesis the application of a pressure swing adsorption process within a multistage process chain for the production of hydrogen from synthesis gas from biomass gasification is described.

Among this process chain, the pressure swing adsorption process was used as a cleaning stage for the separation of carbon monoxide and carbon dioxide from a gas already enriched with hydrogen. A value of 10 ppm-v carbon monoxide in purified hydrogen was given as maximum due to application of the hydrogen as fuel gas for a PEM fuel cell. Results revealed that the requirements can be fully met with a maximum of 5 ppm-v carbon monoxide in the purified hydrogen.