DD260011A1

DD260011A1 - Verfahren zur umwandlung von biogas zu methanol

Info

Publication number: DD260011A1
Application number: DD87302148A
Authority: DD
Inventors: Helmut Drost; Reinhard Mach; Juergen Rutkowsky
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-09-14

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anfallendes Biogas in ein lagerfaehiges Produkt umzuwandeln. Das geschieht erfindungsgemaess dadurch, dass das Biogas durch eine Barrierenentladung geleitet wird, in der die Hauptbestandteile des Biogases, Kohlendioxid und Methan, im Plasma zu fluessigen Methanol reagieren. Bei einer Ausfuehrungsform der Erfindung erreicht man eine Erhoehung des Umsetzungsgrades, indem man die Umsetzungen in einer elektrischen Entladung an zeosorbbeschichteten Oberflaechen durchfuehrt. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Speicherung eines fluessigen Energietraegers aus Biogas.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Umwandlung des dezentral in Klärwerken, in der Gülle-Aufbereitung u.a. anfallenden Biogases in einen flüssigen, lagerfähigen Energieträger.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Seit langem sind Bemühungen im Gange, das in der Landwirtschaft in Klärwerken und an anderen Stellen anfallende Biogas als Energieträger zu nutzen. Ein immer stärkeres Interesse besteht darin, dieses kontinuierlich anfallende Biogas nicht sofort zu verbrennen oder zu verströmen, sondern kurz und langfristig zu speichern sowie als Alternativkraftstoff für den mobilen Einsatz zu nutzen. Dafür sind bisher eine Reihe von Verfahren bekannt. Speicherung des Gases bei etwa Normaldruck in Speziaigasbehältem, Speicherung des komprimierten Gases (CNG-Verfahren) und Speicherung des verflüssigten Gases bei tiefen Temperaturen (—165°C, LNG-Verfahren). Alle diese Verfahren haben als Nachteile:

— Aufwendige und kostspielige Behälter, deren technischer Entwicklungsstand zur Zeit noch unzureichend ist,

— Notwendigkeit der aufwendigen Trennung des Energieträgers Methan von dem energielosen Kohlendioxid,

— Schwierigkeiten beim mobilen Einsatz als Energieträger.

Für die plasmachemische Umwandlung wurde bereits ein Reaktor vorgeschlagen (WP 242007), mit dem durch Modifikation der Plasmagrenzschicht der Umsetzungsgrad erhöht werden kann. Eine Anwendung dieses oder anderer plasmachemischer Verfahren auf die Biogasumwandlung ist bisher nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Umwandlung von Biogas in Methanol mit einem technisch einfachen Verfahren, das am Orte der Biogasproduktion anwendbar ist, das das im Biogas enthaltene Kohlendioxid in den Prozeß einbezieht, wodurch die sonst übliche aufwendige Abtrennung des CO₂ umgangen wird. Ein weiteres Ziel ist, auch kleine Mengen von Biogas umzuwandeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anfallendes Biogas in ein lagerfähiges, flüssiges Produkt umzuwandeln, das wie übliche flüssige Energieträger bei Normaldruck und Normaltemperatur gelagert werden kann.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das Biogas ohne besondere vorhergehende Abtrennung von CO₂ mittels einer elektrischen Behandlung in einem Einschrittverfahren in einen flüssigen, lagerfähigen Energieträger umgewandelt werden kann. Dazu ist es erforderlich, daß das umzuwandelnde Biogas dem Einfluß einer elektrischen Barrierenentladung ausgesetzt

Es ist zweckmäßig, das Biogas kontinuierlich durch das hohe elektrische Feld der Barrierenentladung strömen zu lassen. Das kann im Druckbereich zwischen 100 Torr und einigen Atmosphären erfolgen.

Des weiteren ist es zweckmäßig, die Elektroden des Barrierenentladungs-Reaktors mit einer adsorbierenden Schicht zu belegen, um den Umsetzungsgrad zu erhöhen. Nach Passieren der Entladung werden die entstandenen flüssigen Produkte (im wesentlichen Methanol, Formaldehyd und Äthanol) vom Restgas mit üblichen Mitteln getrennt.

Mit dem nichtverbrauchten Restgas aus diesem Prozeß kann die für diesen Prozeß notwendige Energie gewonnen werden.

Ausführungsbeispiel

Ein Modellgas (Molverhältnis CH₄/CO₂ = 1) wird in einer Laboranlage umgesetzt. Der Barrierenentladungsreaktor besteht aus zwei konzentrischen Rohren mit einem Reaktionsvolumen von 28cm³ bei einer Gesamtlänge von 50cm. Die Umsetzung erfolgt bei den folgenden Bedingungen:

Gasdurchsatz 8 l/h Druck 250 bis 750 Torr

Spannung 29 kV Leistung 5 W

Am Reaktorausgang werden die flüssigen Produkte bei einer Temperatur von -100°C ausgefroren. Als vorteilhaft erweist es sich, die eine Elektrode mit einer etwa 1 mm starken Schicht von Zeosorb 13Xzu belegen, da dadurch der Umsetzungsgrad erhöht wird

Ein Beispiel zeigt die Tabelle:

Entladungsrohr ohne Zeosorb mit Zeosorb mit Zeosorb

Druck (Torr) 750 250 750

Umsetzungsgrad

CcCH₄^CH₃OH a: CH₄^C₂H₅OH	CH₃OH	0,8 0,4	2,5 0,9	3,0 1,3
Konzentration in der Produkt	C₂H₅OH	2,9%	7,9%	12,0%
flüssigkeit	1,1%	2,0%	4,0%

Methanol- und Äthanol-Bildung bei der Umsetzung von CH₄/CO₂-Gemischen in einer Corona-Entiadung.

Claims

1. Verfahren zur Umwandlung von Biogas zu Methanol, gekennzeichnet dadurch, daß das Biogas mittels einer elektrischen Behandlung in einem Barrierenentladungs-Reaktor in einen flüssigen lagerfähigen Energieträger im Druckbereich zwischen 100 Torr und einigen Atmosphären umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlung bei Normaldruck bzw. bei dem Druck des anfallenden Biogases erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das im Biogas enthaltene CO₂ ^> gemeinsam mit dem CH₄ umgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erhöhung des Umsetzungsgrades die Umwandlung in Gegenwart von adsorbierbaren Schichten durchgeführt wird, z. B. indem eine Elektrode des Reaktors mit einer 1 mm starken adsorbierenden Schicht, vorzugsweise einer Zeosorbschicht, belegt ist.