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Patent Searching and Data


Title:
NOVEL MINERAL GAS ADSORBERS FOR BIOGAS PLANTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/125004
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to the use of naturally occurring and modified mineral adsorbers for purifying the crude gas in biogas plants and disposal stations from undesired or harmful accompanying substances, e.g. hydrogen sulfide and ammonia. The mineral adsorbers are characterized in that smectite-rich clays/bentonites containing at least 50 percent of three-layer silicates capable of swelling and/or halloysites containing at least 50 percent of halloysite can be used as agglomerates or granulates.

Inventors:
SCHOMBURG JOACHIM (DE)
SCHULTZ CHRISTIAN (DE)
LOEFFLER MARITA (DE)
ROSSOW NORBERT FRITZ BERNHARD (DE)
BIETZ GUENTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2009/054323
Publication Date:
October 15, 2009
Filing Date:
April 09, 2009
Export Citation:
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Assignee:
DURTEC INGENIEUR BERATUNGS UND (DE)
PRV PLANUNGSBUERO ROSSOW GES F (DE)
SCHOMBURG JOACHIM (DE)
SCHULTZ CHRISTIAN (DE)
LOEFFLER MARITA (DE)
ROSSOW NORBERT FRITZ BERNHARD (DE)
BIETZ GUENTER (DE)
International Classes:
B01J20/12; B01D53/02; B01J20/16; C10L3/10
Foreign References:
GB2396315A2004-06-23
DE4220950A11994-01-05
US5059405A1991-10-22
DE19918946A11999-12-16
DE102006030773A12008-01-03
Other References:
DATABASE WPI Week 199018 Thomson Scientific, London, GB; AN 1990-135511 XP002561233 & JP 02 083016 A (KOBE STEEL LTD) 23. März 1990 (1990-03-23)
DEL REY-BUENO F ET AL: "Adsorption of ammonia over halloysite activated at different temperatures" MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS, ELSEVIER, Bd. 21, Nr. 1, 1. Januar 1989 (1989-01-01) , Seiten 67-84, XP024149420 ISSN: 0254-0584 [gefunden am 1989-01-01]
DATABASE WPI Week 200516 Thomson Scientific, London, GB; AN 2005-147192 XP002561234 & JP 2005 040703 A (KATO Y) 17. Februar 2005 (2005-02-17)
Attorney, Agent or Firm:
WEHLAN, Helmut et al. (DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Mineralische Gasadsorber zur Reinigung von Rohbiogas, dadurch gekennzeichnet, dass sie als wirksame Komponente zur Entfernung schädlicher oder störender Gasbestandteile aus dem Rohbiogas a) natürlich vorkommende Schichtsilikate mit Dreischicht- Struktur und / oder b) natürlich vorkommende Halloysite und / oder c) modifizierte Schichtsilikate mit Dreischicht- Struktur und / oder enthalten.

2. Mineralische Gasadsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den natürlich vorkommenden Schichtsilikaten mit Dreischicht- Struktur um smektitreiche Tone und Bentonite handelt.

3. Mineralische Gasadsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den modifizierten Schichtsilikate mit Dreischicht- Struktur um smektitreiche Tone und Bentonite handelt, die säureaktiviert oder sodaaktiviert wurden.

4. Mineralische Gasadsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um agglomerierte Dreischichtsilikate mit gleichmäßigem Korngefüge in den Korngrößen 0,1 -5 mm, vorzugsweise in den Korngrößen 1 -5 mm, handelt.

5. Mineralische Gasadsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Brechkörner oder Granulate handelt, deren spezifische Oberfläche (100 -800 m 2 /g) beträgt und deren Kationenumtauschkapazität > 50 mval/100g ist.

6. Mineralische Gasadsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Agglomerate / Granulate natürlich vorkommender oder modifizierter smektitrei- cher Tone / Bentonite mit einem Montmorillonit- Anteil von > 50 %, vorzugsweise mit ei- nem Anteil von > 75 % handelt.

7. Mineralische Gasadsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um natürlich vorkommende Hallo ysite vom Typ 7 ä oder 10 ä handelt.

8. Mineralische Gasadsorber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Granulat- form (0,1 -5 mm) vorliegen und ein Nanoporenvolumens bis 30 % besitzen, wobei der Anteil am Mineral Halloysit > 5 % beträgt.

9. Mineralische Gasadsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Aktivkohle als wirksame Komponente zur Entfernung schädlicher oder stö- render Gasbestandteile aus dem Rohbiogas enthalten.

10. Filter, die mindestens einen mineralischen Gasadsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthalten.

11. Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie modulartig kombiniert werden können.

12. Filtermodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Ein- oder Mehrkammer-Etagenfilter handelt, die vorzugsweise jeweils aus drei Etagenfiltern mit je 3 Kammern bestehen.

13. Verfahren zur Entfernung schädlicher oder störender Gasbestandteile aus Rohbiogas, gekennzeichnet dadurch, dass das Rohbiogas nach Vorentschwefelung und ohne bzw. mit Gastrocknung unmittelbar vor dem Motor des BHKWs abgezweigt und über den Filter ge- maß einem der Ansprüche 10 bis 12 geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die smektitreiche Tone, Bento- nite und Hallo ysite in den Filtermodulen sowohl variierend in Reihenfolge und Mischung als auch als Einzelkomponenten eingesetzt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate, Granulate, Brechkörner der wirksame Komponente durch thermische Behandlung partiell de- hydratisiert wurden, vorzugsweise im Temperaturbereich bis 200 0 C.

16. Verwendung der mineralischen Gasadsorber gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder der Filter gemäß den Ansprüchen 10 bis 12 zum Schutz vor Schäden an Konversionseinrichtungen von Gasaufbereitungsanlagen.

17. Verwendung nach Anspruch 17 zum Schutz vor Schäden an Biogas- und / oder Deponie- gasanlagen und zur Sicherung / Stabilisierung der Gasqualität.

Description:

NEUE MINERALISCHE GASADSORBER FüR BIOGASANLAGEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung verschiedener mineralischer Adsorber- Materialien, wie smektitreiche Tone, Bentonite und/oder Hallo ysite, in einem Filtermodul zur Entfernung schädlicher oder störender Gasbestandteile aus dem Rohgas, wie H 2 S, NH3, CO 2 , NO x und/oder Kohlenwasserstoffverbindungen.

Stand der Technik

[0002] Die Aufbereitung und Reinigung des Rohbiogases durch physikalische, chemische und/oder biologische Sorptionsverfahren ist Stand der Technik. Für eine qualitativ bessere Methanausbeute sowie zur Minimierung von schädlichen Gasbestandteilen werden zur Aufbe- reitung des Rohbiogases hauptsächlich chemische Zusätze und/oder kohlenstoffhaltige Molekularsiebe (Aktivkohle) verwendet.

[0003] Die Patente GB 692 804 A und GB 734 577 A belegen die Abreinigung von Biogas mittels Druck und Temperatur (physikalische Parameter). [0004] Das Patent EP 0 628 339 Bl beschreibt ein Verfahren zur Extraktion von unerwünsch- ten Substanzen aus einem Biogas mittels chemischer Reaktionsmittel. Andere Druckschriften dokumentieren die Biogasreinigung von H 2 S auf Basis von Eisenhydroxid (SU 814 414 Al; SU 768 440 Al; JP 54 100 975 AA).

[0005] Ammoniak und hydrogene Cyanide können mittels Formalin aus dem Gas entfernt werden (Offenlegungsschrift DE 34 12 581 Al). Durch geringe Konzentrationen von Forma- lin in Verbindung mit Metallsalzen kann ebenfalls Ammoniak aus dem Gas gebunden werden (DE 34 12 581 Al).

[0006] Stand der Technik ist die Aufnahme von Ammonium-Ionen in sauren Lösungen (Patentanmeldungen WO 93/006063 Al; GB 1 538 661 A). [0007] Stand der Technik ist auch die Ausfällung von Schwefel aus einem Gas mittels einem Eisen(III)-Oxid-Gemisch unter Zusatz von Luft (Patent DE 1 050 013 C; US 2,641,526 A). [0008] Zur Entschwefelung und Entfernung von COS (Kohlenoxidsulfi = Carbonylsulfid) werden üblicherweise imprägnierte kohlenstoffhaltige Molekularsiebe eingesetzt.

[0009] Hohe Kosten für den Einkauf der kohlenstoffhaltigen Molekularsiebe als auch für deren Entsorgung zwingen Hersteller und Anwender zu einem beschränkten Einsatz. Vorwiegend zur Feinreinigung von Rohgasen werden kohlenstoffhaltige Molekularsiebe verwendet.

[0010] Die Patentanmeldung EP 345 862 A2 beschreibt die Entfernung von H 2 S aus einem Gasgemisch mittels Kaliumjodid imprägnierter Aktivkohle. Weitere Patente, wie z. B. DE 25 07 672 C3 und US 4,075,282 A dokumentieren ebenfalls die Entfernung von H 2 S aus einem Gasgemisch.

[0011] Das Patent DE 25 07 672 C3 zeigt eine Lösung zur Imprägnierung der Aktivkohle mit Kaliumjodid auf.

[0012] Andere Dokumente belegen zweistufige Entschwefelungsverfahren zur Entfernung von Schwefel aus einem H 2 S und Wasserdampf enthaltenden Gas (EP 0 506 160 Bl; DE 24 30 909 Al; EP 0 218 302). Zum Einsatz kommen hier metalloxidreiche Katalysatoren (EP 0 215 317 Al).

[0013] Mineralische Molekularsiebe werden meist nur zur Reinigung spezieller Gase eingesetzt, wie z. B. zur Abgasreinigung. Verwendung finden hier hauptsächlich synthetische Zeo- lithe, die zudem dotiert sind. Hierbei handelt es sich um Aluminosilicate, die aus kristallinen AlO 4 - und SiO 4 -1 T etraedern aufgebaut sind und über definierte Porenabmessungen je nach Sorte zwischen 0,3 und 1 nm verfügen. Ihre Modifizierung ist einfach aufgrund des unkomplizierten Austausche gegen Metall- Kationen. Die Adsorptionseigenschaften der mineralischen Molekularsiebe beruhen auf der großen inneren Oberfläche, auf den hohen elektrostatischen Adsorptionskräften und auf dem Molekularsiebeffekt. Sie eignen sich besonders gut zum Trocknen von Gasen und besitzen selektive Trenneigenschaften.

[0014] In der Erdölindustrie werden dotierte synthetische Zeolithe als Katalysatoren zur Adsorption von NO x und CO eingesetzt. Bevorzugt wird ein Zeolith vom Typ 5 A, der zudem mit Calcium dotiert wurde (DE 38 05 734 Al). Das Patent US 3,702,886 A beschreibt die Herstellung dieses Zeoliths. [0015] Abgase werden von NO x und CO gereinigt mit Hilfe eines kieselsäurereichen Zeoliths, der auf synthetischer Basis hergestellt wurde (US-PS 4019 879, EP 0 003 818 Al). [0016] In einem anderen Verfahren werden CO2 und H 2 O aus der verunreinigten Luft mittels Zeolith X und LSX, die mit Bindemittel agglomeriert wurden, adsorbiert (EP 1 218 099 Bl).

[0017] Bereits in den 50iger Jahren wurden synthetisch hergestellte pulverförmige Kieselgele bzw. Silicagele zur Adsorption von Gasen und Dämpfen eingesetzt (Patent DE 883 743 B; DE 877 445 B).

[0018] Zur Stabilisierung des Gärprozesses in Biogasanlagen wird modifizierter Zeolith zur Aktivierung des Abbaus des Gärsubstrats, oder zur Verbesserung der Milieubedingungen, zur Senkung des Ammoniak- und/oder des F^S-Gehaltes, zur Optimierung der Zellteilung und zur Verkürzung der Faulzeit dem Gärsubstrat im Fermenter zugesetzt (Patent AT 413 209 B, EP 1 577 269 Al). Entsprechend dem Wirkziel wird der natürliche Zeolith modifiziert, z. B. dotiert mit Kalium zur Erhöhung der Ionenaustauschkapazität gegenüber H- und NH4 + -Ionen oder mit Enzymen zur Verbesserung der Zellteilung etc.. Mit einem Feinheitsgrad < 100 μm wird der modifizierte Zeolith dem Gärsubstrat zugesetzt.

[0019] Bentonite werden aufgrund ihrer Eigenschaften, wie Quellfähigkeit, die Möglichkeit des Ionenaustausches sowie wegen ihrer thixotropen Fähigkeiten in den unterschiedlichsten

Bereichen eingesetzt.

[0020] Bentonite, die zur Reinigung des Rohgases eingesetzt werden, sind nicht bekannt.

Testansätze mit Bentonit zur Immobilisierung toxischer Stoffe während der Fermentation erzielten nur bedingt Erfolge, eine Erhöhung der Gasausbeute bei kürzerer Faulzeit konnte nicht beobachtet werden (EP 1 577 269 Al).

[0021] Zur Verbesserung der Fermentation und der Steigerung des Methangehalts im Gas werden auch Feststoffe, wie Zeolithe oder Silikate, zugesetzt (JP 60014995 AA).

[0022] Halloysite sind bisher lediglich zur Wasserstoffeinlagerung genutzt worden (US 7425232).

[0023] In Biogasanlagen finden mineralische Adsorber zur Reinigung des Rohbiogases gegenwärtig keine Anwendung.

Aufgabe der Erfindung

[0024] Entwicklung mineralischer Adsorber für eine sichere, dauerhafte, kostengünstige und effektive (Fein-) Reinigung des Rohgases von unerwünschten bzw. schädlichen Begleitstof-

fen, wie z. B. H 2 S und NH 3 , zum Schutz vor Schäden an den Konversionsanlagen (z. B. Verbrennungsmotore, Brennstoffzellen) und zur Sicherung der Gasqualität.

Lösung der Aufgabe

[0025] Die Aufgabe wurde gemäß den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäß wurden ausgewählte natürliche Mineralprodukte mit guten Adsorptionseigenschaften aufgrund ihrer großen inneren Oberfläche und/oder Porosität als Granulate zur Gewährleistung einer guten Gasgängigkeit hergestellt.

[0026] überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass smektitreiche Tone, Bentonite und Halloysite besonders gut Schwefelwasserstoff und Ammoniak aus dem Rohgas binden. Der Anteil dieser schädlichen Gasbestandteile im Produktgas kann dauerhaft auf unter 20 ppm reduziert werden. Die angeführten Beispiele zeigen, dass das Produktgas nahezu frei von H 2 S und NH 3 ist. Konkrete Tonmineralrohstoffbeispiele sind:

> Bentonit von MiIo s, Griechenland

> bayrische Bentonite, Raum Landshut

> Ton Friedland/Mecklenburg- Vorpommern > Halloysit aus Neuseeland

[0027] Erfindungsgemäß werden natürlich vorkommende und modifizierte Schichtsilikate mit Dreischicht- Struktur, bestehend aus zwei Tetraederschichten, die über Kationen mit einer Oktaeder-Zwischenschicht elektrostatisch verbunden sind und z. B. eigenschaftsbestimmen- des Mineral in smektitreichen Tonen oder Bentoniten sind, verwandt.

[0028] Zur Adsorption von schädlichen Gasbestandteilen werden quellfähige Drei- Schichtsilikate eingesetzt, die über eine große spezifische Oberfläche (100 -800 m 2 /g) und über eine hohe Kationenumtauschkapazität (> 50 mval/100g) verfügen und somit in der Lage sind unerwünschte Gasbestandteile zubinden bzw. bei thermischer Reaktivierung wieder abzugeben.

[0029] Zur Gewährleistung einer guten Gasgängigkeit werden agglomerierte Dreischichtsilikate mit gleichmäßigem Korngefüge in den Korngrößen 0,1 -5 mm verwandt, vorzugsweise

in den Korngrößen 1 -5 mm, wobei die Kornform variieren kann. Das Korngefüge sollte möglichst frei von Kornanteilen< 0,1 mm sein.

[0030] Erfindungsgemäß geeignet sind Agglomerate / Granulate natürlich vorkommender oder modifizierter smektitreicher Tone / Bentonite mit einem Montmorillonit- Anteil von> 50 %, besser mit einem Anteil von > 75 %.

[0031] Erfmdungsgemäß werden natürlich vorkommende Halloysite (7 ä oder 10 ä - Typ), die durch mechanische Aufbereitung in Granulatform (0,1 -5 mm) hergestellt werden, einge- setzt. Infolge ihres erheblichen Nanoporenvolumens (bis 30 %) bewirken diese die beschriebenen Reinigungseffekte bei der Gasbehandlung. Der Halloysitanteil sollte mindestens 50 % betragen.

[0032] Gegenüber üblichen Reinigungsverfahren entsprechend dem jetzigen Stand der Tech- nik - ausgenommen die Filterung mit Aktivkohle "■ wird durch die erfmdungsgemäße Verwendung von smektitreichen Tonen und Bentoniten ein qualitativ besseres Produktgas hergestellt, welches fast keine bzw. nur in sehr geringen Mengen Schwefelwasserstoff und Ammoniak enthält, und sich somit bestens zur Energieumwandlung in Konversionsanlagen eignet.

[0033] Mineralische Filter mit smektitreichen Tonen, Bentoniten und/oder Halloysiten erzielen im Vergleich mit kohlenstoffhaltigen Filtern gleiche Reinigungsleistungen hinsichtlich Verringerung schädlicher Gasbestandteile im Produktgas, wie z.B. H 2 S, NH 3 , CO 2 und N 2 .

[0034] Der Einsatz von Zeolithen, besser bekannt als Molekularsiebe, zur Abgasreinigung ist gängige Praxis. Aufgrund ihrer großen Porosität und damit verbundenen hohen inneren Oberfläche (bis 1000 m 2 /g) verfügen Zeolithe über eine hohe und spezifische Ionenaustausch-, Adsoprtions^ und Hydrationsfähigkeit. Versuche mit granulierten natürlich vorkommenden Zeolithen als Adsorber zur Biogasreinigung lagen in ihrer Reinigungsleistung hinter den smektitreichen Tonen / Bentoniten und Halloysiten zurück.

[0035] Wirtschaftlich gesehen sind die erfindungsgemäß hergestellten mineralischen Adsorber der Aktivkohle gegenüber zu bevorzugen. Aktivkohle ist aufgrund des hohen Energieeintrags bei der Herstellung im Einkauf teuer und zudem nach Erreichen einer ungenügenden Reaktivierbarkeit als Sondermüll zu entsorgen (zusätzliche Kosten).

[0036] Bei den mineralischen Adsorbern handelt es sich um natürlich vorkommende Rohstoffe, die zudem mit weitaus geringerem Aufwand als Filtergut für die Gasreinigung hergestellt werden können. Ihre Entsorgung ist unproblematisch (kein Sondermüll), einer Weiterverwen- düng z. B. als mineralischer Dünger sollte der Vorrang gegeben werden.

[0037] Durch Einsatz mineralischer Adsorber können die Materialbeschaffungskosten auf unter 20 % gegenüber Aktivkohle gesenkt werden.

[0038] Im Gas enthaltene unerwünschte Begleitstoffe, wie z. B. Schwefelwasserstoff und Ammoniak haben erheblichen Einfluss auf den Anlagenbetrieb, den Verschleiß bzw. die E- missionen.

[0039] Durch die Eliminierung bzw. starke Reduzierung dieser Begleitstoffe im Produktgas können Gasanlagen und speziell Konversionsanlagen wirtschaftlicher betrieben und Umweltbelastungen gemindert werden. Der Wartungsaufwand sinkt und die Lebensdauer der Konver- sionsanlagen steigt.

[0040] Die erfindungsgemäße Verwendung von mineralischen Adsorbern, wie Bentonite, smektitreiche Tone und/oder Halloysite hat Auswirkungen auf eine bessere energetische Nutzung von Bio- und Deponiegas. Besonders in niederkalorischen Gasen mit einem Methange- halt < 40 % beeinflussen Schwefelwasserstoffgehalte die Gasqualität negativ, eine Eliminierung bzw. starke Herabsetzung dieser Gehalte wirkt dem entgegen.

[0041] Gegenstand der Erfindung ist somit auch die Verwendung von smektitreichen Tonen und / oder Bentoniten und / oder natürlichen Halloysiten für eine sichere, dauerhafte und kos- tengünstige Reinigung des Rohgases von unerwünschten bzw. schädlichen Begleitkomponenten, wie beispielsweise H 2 S und NH 3 , zum Schutz vor Schäden an den Konversionseinrichtungen von Gasaufbereitungsanlagen, vorzugsweise von Biogas- und Deponiegasanlagen und zur Sicherung / Stabilisierung der Gasqualität. [0042] Die Mineralprodukte in gasgängiger Form können als Agglomerate und Granulate mit Korndurchmesser> 0, 1 mm, vorzugsweise in der Fraktion 1 -5 mm, eingesetzt werden.

[0043] Es ist auch möglich, die mineralischen Adsorberkomponenten, wie smektitreiche Tone, Bentonite und Halloysite in Filtersystemen variierend in Reihenfolge und Mischung, so wie auch als Einzelkomponenten einzusetzen und hierbei eine Abstimmung auf die organischen Inputstoffe und die anlagentechnologischen Erfordernisse zu realisieren.

[0044] Das Filtermodul wird vorzugsweise nach der Rohgastrocknung angeordnet und kann entsprechend Bedarf und technischer Anforderungen variabel mit mineralischen Gasadsor- bern dimensioniert werden.

[0045] Zusätzlich kann auch die bisher traditionell eingesetzten Aktivkohlegranulate Packla- gebestandteil in den mineralischen Gasadsorbersystemen sein.

[0046] Die Agglomerate / Granulate aus smektitreichen Tonen und Bentoniten enthalten > 50% quellfähige Dreischichtsilikate, die ggf. auch chemisch modifiziert sein können. [0047] Die Granulate / Brechkörner der natürlichen Hallo ysite enthalten > 50% des Minerals Hallo ysit (7 ä oder 10 ä - Typ) und können ggf. auch chemisch modifiziert sein. [0048] Es ist auch möglich, die Agglomerate, Granulate, Brechkörner der Mineralprodukte ggf. durch thermische Behandlung partiell zu dehydratisieren, vorzugsweise im Temperaturbereich bis 200 0 C.

[0049] Die Verweildauer im Filtermodul kann in Abhängigkeit von der Durchflussmenge des Rohgases und von der Beladung des Rohgases mit Schadkomponenten variieren, wobei vor- zugsweise eine Restbelastung mit H 2 S und NH 3 von unter 20 ppm eingehalten wird.

[0050] Neu- und Altanlagen ohne bisherige Rohgasaufbereitung können unkompliziert mit einem Filtermodul mit Mineraladsorberfüllung nach Anspruch 10 bis 12 ausgerüstet werden, um die Betriebssicherheit und Anlageneffizienz zu verbessern. [0051] Die mineralischen Adsorberkomponenten können nach Beladung mit den Störkompo- nenten aus dem Rohgas als Bodenverbesserungsmittel in Landwirtschaft, Forst und Gartenbau verwertet werden oder sind ggf. nach thermischer Reaktivierung (Temperaturen bis ca. 450 0 C) wieder im Filtersystem einsetzbar.

[0052] Die erfindungsgemäße Verwendung von mineralischen Adsorbern, wie smektitreiche Tone / Bentonite / Halloysite bietet eine bessere Nutzung niederkalorischer Gase mit einem Methangehalt < 40 %, besonders der Deponiegase.

Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiel 1 "Feinreinigung des Rohgases mit granuliertem smektitreichen Ton (1 -5 mm)"

[0053] Unter Praxisbedingungen wurde an einer repräsentativen dem Stand der Technik entsprechenden 500-kW-Biogasanlage mit Vorentschwefelung und Gastrocknung unmittelbar

vor dem Motor des BHKWs (Blockheizkraftwerk) das Biogas im Bypasssystem abgezweigt und über das hierfür speziell entwickelte Filtermodul geleitet und analysiert. [0054] Das Filtermodul wurde entsprechend dem Prinzip eines Mehrkammer -Etagenfüters ausgelegt und besteht aus 3 Etagenfütern mit je 3 Kammern, die je nach Anforderung und Bedarf mit unterschiedlichsten Adsorbermaterialien befüllt werden können. Jede Kammer weist einen Rauminhalt von 5,301 dm 3 auf. Durch einfachen Zugang und Handhabung der Kammern ist auch der Austausch der Adsorbermaterialien unkompliziert. Mittels Gaspumpe wird der Gasstrom gleichmäßig über alle Filtersäulen geführt. Gekoppelt an ein Messgerät SR2-BIO der Hermann Sewerin GmbH wird die Gaszusammensetzung nach durchlaufener Filtereinheit erfasst.

[0055] Für einen Testlauf über 6 Wochen wurden die Säulen 1 und 2 mit granuliertem Ton und zum direkten Praxisvergleich die Säule 3 mit Aktivkohle befüllt. Die Messungen bezüglich der Gaskomponenten Methan, Kohlendioxid, Sauerstoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff am Produktgas (nach Durchlauf des Filtermoduls) sowie am Rohgas (am Bypass anliegend) erfolgten im Wochenrhythmus und sind in Tabelle 1 aufgelistet. [0056] Vernachlässigt wurde die Auflistung der Messergebnisse für Sauerstoff und Ammoniak (konstanter Messwert = Null).

Tab.1 : Gasfeinreinigung mit smektitreichem Tonadsorber -Messergebnisse

1) smektitreiches Tonagglomerat (1 -5 mm)

2 ^ smektitreiches Tonagglomerat (1 -5 mm) 3 ) Aktivkohle AIR SKP 30/15 4^ Rohgas am Bypass anliegend

[0057] Basierend auf den Testlauf 1 wurde der in Säule 1 befindliche granulierte Ton über einen längeren Zeitraum beobachtet. Die Abbildung 1 gibt die im Wochenrhythmus gemessenen Werte für Schwefelwasserstoff im Produkt- (nach Durchströmung des Tonadsorbers) und Rohgas wieder.

[0058] Figur 1 zeigt die Ergebnisse für smektitreichen Ton im Langzeittest.

Ausführungsbeispiel 2

"Feinreinigung des Rohgases mit granuliertem Hallo ysit (1 -5 mm)"

[0059] Unter realen Praxisbedingungen wurde an einer repräsentativen dem Stand der Technik entsprechenden 600-kW-Biogasanlage mit Vorentschwefelung und Gastrocknung der Großversuch nach erfolgreicher Testung im Prototyp (Aufbau und Verfahrensweise s. Ausführungsbeispiel 1) durchgeführt. Als Filterbody wurde der installierte Aktivkohlefilter zur Feinreinigung des Biogases mit einem Fassungsvermögen von ca. 1.000 1 genutzt.

[0060] Der Aufbau des Großfilters und die Verfahrensweise zur Feinreinigung des Biogases entsprechen dem Stand der Technik. Für den Versuch wurde die Aktivkohleschüttung durch ca. 800 kg granulierten Halloysit ersetzt. Zur Entfernung der schädlichen Biogaskomponenten (Schwefelwasserstoff, Ammoniak) wurde das Biogas über die mineralische Halloysitschüt- tung vor Eingang in das BHKW (Motoren) geleitet (durchschnittlicher Durchsatz 260 m 3 /h).

[0061] über eine Dauer von 10 Wochen wurde der Versuch unter realen Praxisbedingungen durchgeführt. Die Messungen bezüglich der Gaskomponenten Methan, Kohlendioxid, Sauer- Stoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff am Rohgas erfolgten vor Eingang und am Produktgas nach Ausgang aus dem mineralischen Filter im Wochenrhythmus (T ab.2). Gemessen wurden die Werte mit einem Messgerät SR2-BIO der Hermann Sewerin GmbH.

[0062] Vernachlässigt wurde die Auflistung der Messergebnisse für Sauerstoff und Ammoniak (konstanter Messwert = Null).

Rohgas - gemessen direkt vor Eingang Filtermodul;

2) Produktgas - gemessen direkt nach Ausgang Filtermodul;

Tab.2: Gasfeinreinigung mit granuliertem Halloysit - Messergebnisse

Definitionen

Smektitreiche Tone und Bentonite

Der Begriff „smectite" ist in die von der Welttonmineralassoziation entwickelte Nomenklatur aufgenommen und im angelsächsischen Sprachgebrauch üblich.

übersetzt steht er für alle quellfähigen Dreischichtsilikate (z. B. Montmorillonit, Nontronit, Beidellit, Muskovit-Montmorillonit- Wechsellagerungsminerale).

modifizierte Schichtsilikate

Modifizierte Dreischichtsilikate bedeutet z. B. eine Natrium-Belegung der quellfähigen Dreischichtsilikate durch Sodaaktivierung oder H-Belegung der quellfähigen Dreischichtsilikate durch Säureaktivierung mit HCl oder H 2 SO 4 .

Halloysite

Röllchenförmige Zweischichtsilikate der Kaolinitmineral-Gruppe, die je nach Hydratationszustand als 7 ä oder 10 ä Typ vorliegen. Der durchschnittliche Durchmesser der Hallo ysit - Nanotubes liegt bei ca. 30 nm.