DE10119991A1 - Purification of biogas containing hydrogen sulfide and ammonia, removes hydrogen sulfide at least partially by absorption into alkaline wash solution - Google Patents

Purification of biogas containing hydrogen sulfide and ammonia, removes hydrogen sulfide at least partially by absorption into alkaline wash solution

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Abstract

Hydrogen sulfide is removed at least partially by absorption using an alkaline wash solution. An Independent claim is included for the corresponding plant. Preferred features: The biogas contains H2S and/or NH3 as impurities, and the ammonia is removed at least partially, by absorption in an acid wash solution. The two gases are removed in two separate absorption stages (K1, K2), the first removing H2S or NH3 and vice versa respectively. Two columns and appropriate pipework, absorbent storage vessels (7, 15), pumps (P1, P2), valves (20) and instruments (21) are included. Sodium carbonate addition is controlled from pH measurement and its consumption is a function of the hydrogen sulfide concentration in the biogas.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Reinigung von Biogas, wobei das Biogas als Schadstoffe zumindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vor­ richtung zur Reinigung von Biogas, wobei das Biogas als Schadstoffe zumindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) aufweist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Absorptionskolonne zur Durchführung eines Absorptionsverfahrens, insbesondere arbeitend nach dem zuvor genannten Ver­ fahren, aufweist.The invention initially relates to a method for purifying biogas, the biogas at least partially having hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ) as pollutants. Furthermore, the invention relates to a device for cleaning biogas, wherein the biogas at least partially contains hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ) as pollutants, the device having at least one absorption column for carrying out an absorption process, in particular working according to the Ver drive mentioned above, has.

In der jüngsten Vergangenheit gewinnt die Förderung von regenerativen Ener­ giequellen, insbesondere zur Erzeugung von Strom, immer mehr an Bedeutung. Hierzu zählt auch die Energiegewinnung aus "Biogas". Die hierzu verfügbare Technik, um aus Biogas Strom zu erzeugen bzw. zur Erzeugung des Biogases selbst aus biologischen Reststoffen der Land- und Viehwirtschaft (wie aus Mist, Gülle oder Stroh) ist bereits sehr weit ausgereift. Derzeit wird das Biogas zu­ meist unbehandelt (d. h. ungereinigt) in sogenannten Blockheizkraftwerken (BHKW) verbrannt. Hierdurch kann dann - im Endeffekt - ein Generator ange­ trieben werden, der den Strom erzeugt. Der Strom wird schließlich ins Versor­ gungsnetz eingespeist und steht dann dem Verbraucher zur Verfügung. Es be­ steht jedoch Optimierungsbedarf in der Behandlung, insbesondere in der Reini­ gung des Biogases vor dessen energetischer Nutzung.In the recent past, the promotion of renewable energies has been increasing Sources of energy, particularly for the generation of electricity, are becoming increasingly important. This also includes energy generation from "biogas". The available for this Technology to generate electricity from biogas or to generate the biogas even from biological residues from agriculture and animal husbandry (such as from manure, Slurry or straw) is already very mature. Currently the biogas is too mostly untreated (i.e. uncleaned) in so-called combined heat and power plants (CHP) burned. This can then - in the end - a generator be driven, which generates the electricity. The electricity will eventually be supplied grid and is then available to the consumer. It be However, there is a need for optimization in treatment, especially in cleaning the biogas before it is used for energy.

Das "Biogas" enthält grundsätzlich neben dem Methananteil (CH4, 40 bis 75%) als Energieträger auch noch Kohlendioxid (CO2, ca. 25 bis 55%) sowie Schwefel­ wasserstoff (H2S, max. ca. bis zu 1%) und Ammoniak (NH3, max. ca. bis zu 1%). Insbesondere Schwefelwasserstoff und Ammoniak wirken sich aus mehreren Gründen nicht optimal bei der energetischen Nutzung des Biogases aus: Schwe­ felwasserstoff ist sehr korrosiv und greift Komponenten und Bauteile der Block­ heizkraftwerke (BHKW) entsprechend an, wodurch sich deren Lebensdauer ver­ ringert. Der Schwefeleintrag, hervorgerufen durch den Schwefelwasserstoff, führt zu hohen Konzentrationen an Schwefeloxiden (SOx) in den Verbrennungs­ abgasen der BHKW. Ammoniak ist ebenfalls ein korrosives Gas. Der Stickstoff­ eintrag, hervorgerufen durch Ammoniak, führt zu hohen Konzentrationen an Stickoxiden (NOx) in den Verbrennungsabgasen der BHKW. Anders ausge­ drückt, insbesondere die Abgase der BHKW enthalten daher Schwefeloxide und Stickoxide mit den damit verbundenen problematischen Folgen für die Umwelt.In addition to the methane content (CH 4 , 40 to 75%), the "biogas" basically also contains carbon dioxide (CO 2 , approx. 25 to 55%) and hydrogen sulfide (H 2 S, max. Approx. Up to 1%) ) and ammonia (NH 3 , max.approx. up to 1%). Hydrogen sulfide and ammonia in particular do not have an optimal effect on the energetic use of the biogas for several reasons: hydrogen sulfide is very corrosive and attacks components and components of the combined heat and power plants (CHP) accordingly, which reduces their lifespan. The sulfur input caused by the hydrogen sulfide leads to high concentrations of sulfur oxides (SO x ) in the combustion gases from the CHP. Ammonia is also a corrosive gas. The nitrogen input, caused by ammonia, leads to high concentrations of nitrogen oxides (NO x ) in the combustion gases from the CHP. In other words, the exhaust gases from the CHP plant contain sulfur oxides and nitrogen oxides with the associated problematic consequences for the environment.

Obwohl zumeist das Biogas dem BHKW unbehandelt zugeführt wird, sind je­ doch derzeit verschiedene Methoden bekannt, die auf die Reduzierung der Schwefelwasserstoff-Anteile (H2S-Anteile) zielen. Bspw. wird dem Roh-Biogas Luft beigemischt, wobei eine Oxidation des Schwefelwasserstoffs mit dem Luft­ sauerstoff zu Schwefeloxiden (SOx) gewährleistet ist. Die Folge ist ein auf die Gasmenge bezogener verminderter Wirkungsgrad der BHKW. Es ist auch eine biologische Reinigung des Biogases mit die Schwefelwasserstoff-Anteile (H2S- Anteile) abbauenden Mikroorganismen bekannt. Dieses Verfahren ist nicht nur aufwendig, sondern aufgrund der sehr genauen Prozeßführung problematisch, da ständig ein entsprechendes Milieu aufrecht erhalten werden muß, in dem die Mikroorganismen lebensfähig sind.Although mostly the biogas is supplied to the CHP untreated, various methods are currently known which aim to reduce the hydrogen sulfide content (H 2 S content). For example. air is added to the raw biogas, whereby oxidation of the hydrogen sulfide with the air to sulfur oxides (SO x ) is ensured. The result is a reduced efficiency of the CHP unit based on the amount of gas. Biological purification of the biogas with microorganisms which break down the hydrogen sulfide fractions (H 2 S fractions) is also known. This process is not only complex, but also problematic due to the very precise process management, since an appropriate environment must constantly be maintained in which the microorganisms are viable.

Schließlich ist ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Naß-Reinigung von Bio­ gas, das bei Deponien erzeugt wird, bekannt (DE 199 20 258 A1), bei dem Bioga­ se durch das Verfahren der Naß-Reinigung von Schadstoffen, insbesondere von Schwefelwasserstoff entsprechend gereinigt werden. Hierzu wird als Hilfsstoff das Deponiesickerwasser selbst verwendet. Das Biogas wird im Gegenstrom zum Deponiesickerwasser durch eine Füllkörperkolonne anaerob geführt. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren noch nicht optimal, ja teilweise problematisch ist. Einerseits sind mit Hilfe des Deponiesickerwassers die Schadstoffe, hier der Schwefelwasserstoff (H2S) noch nicht optimal aus dem Bio­ gas herauswaschbar, andererseits muß die Vorrichtung eine Vielzahl von Kom­ ponenten aufweisen, um die Versorgung mit Deponiesickerwasser selbst über­ haupt zu gewährleisten. Mit der Problematik des Reinigens des Biogases vom Schadstoff Ammoniak (NH3) ist hier nicht die Rede, wobei dieser Schadstoff auch so nicht aus dem Biogas entfernbar ist.Finally, a method or a device for wet cleaning of biogas generated at landfills is known (DE 199 20 258 A1), in which Bioga se is cleaned accordingly by the method of wet cleaning of pollutants, in particular of hydrogen sulfide become. The landfill leachate itself is used as an auxiliary. The biogas is conducted anaerobically in counterflow to the landfill leachate through a packed column. Practice has shown, however, that this method is not yet optimal, in some cases problematic. On the one hand, the pollutants, here the hydrogen sulfide (H 2 S), cannot be optimally washed out of the bio gas with the help of the landfill leachate, on the other hand, the device must have a large number of components to ensure the supply of landfill leachate itself. There is no question of the problem of cleaning the biogas from the pollutant ammonia (NH 3 ), although this pollutant cannot be removed from the biogas either.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vor­ richtung anzugeben, mit deren Hilfe die Schadstoffanteile Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) auf einfache und kostengünstige Weise aus dem Biogas entfernt werden können, insbesondere um den Wirkungsgrad des BHKW und die Lebensdauer der entsprechenden Komponenten zu erhöhen.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device by means of which the pollutant hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ) can be removed from the biogas in a simple and inexpensive manner, in particular by to increase the efficiency of the CHP and the service life of the corresponding components.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun - für das Verfahren - gemäß dem Kenn­ zeichnungsteil des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß durch eine Absorpti­ on mit Hilfe einer alkalischen Waschlösung der Schwefelwasserstoff (H2S) zu­ mindest teilweise entfernt wird bzw. gemäß dem Kennzeichnungsteil des Pa­ tentanspruches 2 dadurch gelöst, daß durch eine Absorption mit Hilfe einer sau­ ren Waschlösung das Ammoniak (NH3) zumindest teilweise entfernt wird.The task shown above is now - for the method - according to the characterizing part of claim 1 solved in that by an absorption with the help of an alkaline washing solution the hydrogen sulfide (H 2 S) is at least partially removed or according to the characterizing part of Pa Tent Claim 2 solved in that the ammonia (NH 3 ) is at least partially removed by absorption with the aid of an acidic washing solution.

Für die Vorrichtung ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe nun zunächst gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 19 dadurch gelöst, daß das Biogas der Absorptionskolonne im unteren Bereich zuführbar und im oberen Bereich abführbar ist und daß eine alkalische Waschlösung im oberen Bereich der Ab­ sorptionskolonne zuführbar und im unteren Bereich der Absorptionskolonne ab­ führbar ist, so daß der Schwefelwasserstoff (H2S) zumindest teilweise aus dem Biogas entfernbar ist bzw. gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspru­ ches 20 dadurch gelöst, daß das Biogas der Absorptionskolonne im unteren Be­ reich zuführbar und im oberen Bereich abführbar ist und daß eine saure Wasch­ lösung im oberen Bereich der Absorptionskolonne zuführbar und im unteren Be­ reich der Absorptionskolonne abführbar ist, so daß das Ammoniak (NH3) zumin­ dest teilweise aus dem Biogas entfernbar ist.For the device, the problem outlined above is first achieved according to the characterizing part of claim 19 in that the biogas can be supplied to the absorption column in the lower region and can be removed in the upper region and that an alkaline washing solution can be supplied to the absorption column in the upper region and in the lower region the absorption column is feasible, so that the hydrogen sulfide (H 2 S) can be at least partially removed from the biogas or, according to the characterizing part of patent claim 20, is achieved in that the biogas can be fed to the absorption column in the lower region and can be removed in the upper region and that an acidic washing solution in the upper region of the absorption column can be supplied and in the lower region of the absorption column can be removed, so that the ammonia (NH 3 ) can be at least partially removed from the biogas.

Mit Hilfe des Verfahrens der Absorption kann nun der Schwefelwasserstoff mit Hilfe einer alkalischen und das Ammoniak mit Hilfe einer sauren Waschlösung kostengünstig aus dem Biogas entfernt werden. Dieses Verfahren bzw. die ent­ sprechende Anlage erfordert relativ geringe Investitions- und Betriebskosten, wobei gleichzeitig eine kompakte Bauweise der Anlage bzw. Vorrichtung, insbe­ sondere in Normcontainern möglich ist. Gleichzeitig ist eine möglichst vollau­ tomatische Betriebsweise und einfache Bedienbarkeit des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ermöglicht, was im folgenden noch erläutert werden soll. Im Ergeb­ nis sind die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden, ist insbesondere der entsprechende Schadstoffanteil im Biogas verringert, der Wirkungsgrad eines BHKW erhöht und die Lebensdauer der Komponenten eines BHKW erhöht.With the help of the process of absorption, the hydrogen sulfide can now Help with an alkaline and the ammonia with the help of an acidic washing solution can be removed inexpensively from the biogas. This procedure or the ent speaking system requires relatively low investment and operating costs, at the same time a compact design of the system or device, in particular is especially possible in standard containers. At the same time, one is as complete as possible Tomatical operation and ease of use of the method or Device enables what will be explained below. In the result nis the disadvantages described above are avoided, in particular the corresponding pollutant content in biogas is reduced, the efficiency of a CHP increases and the lifespan of the components of a CHP increases.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die den Patentansprüchen 1, 2 bzw. 19 und 20 nachgeordneten Ansprüche verwiesen werden. Im folgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur, nämlich dieThere are now a number of possibilities for the method according to the invention  or to design the device according to the invention in an advantageous manner and educate. For this purpose, the claims 1, 2 or 19 and 20 subordinate claims. The following is intended now a preferred embodiment of the invention based on the following Drawing and description are explained in more detail. In the drawing, the only figure, namely the

Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung den Aufbau der Vorrichtung, nämlich einer Absorptionsanlage mit entsprechenden dargestellten Komponenten, nämlich mit zwei Absorptionsstufen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 in a simplified schematic representation of the structure of the device, namely an absorption system with corresponding components shown, namely with two absorption stages, for performing the method according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 bzw. eine Anlage zur Reinigung von Biogas. Das Biogas soll hier von seinen Schadstoffen, nämlich von Schwefelwasserstoff H2S und/oder Ammoniak NH3 gereinigt werden. Die Vorrichtung 1 weist hier mehrere Absorptionskolonnen 2a, 2b bzw. 3a und 3b zur Durchführung des Ab­ sorptionsverfahrens auf. Fig. 1 shows an apparatus 1 and a system for cleaning biogas. The biogas should be cleaned of its pollutants, namely hydrogen sulfide H 2 S and / or ammonia NH 3 . The apparatus 1 here includes a plurality of absorption columns 2 a, 2 b and 3 a and 3 b for carrying out the sorption process to Ab.

Das Biogas wird den Absorptionskolonnen 2a, 2b bzw. 3a und 3b jeweils im un­ teren Bereich zugeführt und im oberen Bereich der Absorptionskolonnen 2a, 2b bzw. 3a und 3b abgeführt. Der Schwefelwasserstoff H2S wird mit einer alkali­ schen Waschlösung, vzw. mit Natronlauge (NaOH-Lösung) aus dem Biogas zu­ mindest teilweise entfernt. Hierzu wird die alkalische Waschlösung im oberen Bereich der Absorptionskolonne 2a bzw. 2b zugeführt und im unteren Bereich der Absorptionskolonne 2a bzw. 2b entsprechend abgeführt. Dies geschieht hier in der ersten Absorptionsstufe K1, da die hier gezeigte Vorrichtung 1 zur Ent­ fernung des Schwefelwasserstoffes H2S und des Ammoniaks NH3 zwei von ein­ ander getrennte Absorptionsstufen K1 bzw. K2 aufweist.The biogas is fed to the absorption columns 2 a, 2 b or 3 a and 3 b in each case in the lower region and discharged in the upper region of the absorption columns 2 a, 2 b or 3 a and 3 b. The hydrogen sulfide H 2 S is with an alkaline washing solution, vzw. at least partially removed from the biogas with sodium hydroxide solution (NaOH solution). To this end, the alkaline washing solution at the top of the absorption column 2 a and 2 b is fed to the bottom of the absorption column 2 a and 2 b dissipated accordingly. This takes place here in the first absorption stage K1, since the device 1 shown here for removing the hydrogen sulfide H 2 S and the ammonia NH 3 has two absorption stages K1 and K2 separated from one another.

Bei dem hier gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in der zweiten Absorptionsstufe K2 in den jeweiligen Absorptionskolonnen 3a und 3b, die vzw. wie auch die Absorptionskolonnen 2a und 2b als Füllkörperkolonnen ausgeführt sind, jeweils das Biogas im unteren Bereich zugeführt und im oberen Bereich abgeführt, wobei das Ammoniak NH3 aus dem Biogas zumindest teilweise ent­ fernt wird mit Hilfe einer sauren Waschlösung, vzw. mit Hilfe von Schwefelsäure H2SO4. Hierzu wird die saure Waschlösung im oberen Bereich der jeweiligen Absorptionskolonnen 3a und 3b zugeführt und im unteren Bereich abgeführt.In the preferred embodiment shown here is in the second absorption stage K2 in the respective absorption columns 3 a and 3 b, the vzw. as well as the absorption columns 2 a and 2 b are designed as packed columns, each of the biogas fed in the lower region and discharged in the upper region, the ammonia NH 3 being at least partially removed from the biogas using an acidic washing solution, vzw. with the help of sulfuric acid H 2 SO 4 . For this purpose, the acid washing solution in the upper region of the respective absorption columns 3 a and 3 b supplied and discharged in the lower region.

Folglich wird hier in der ersten Absorptionsstufe K1 das Biogas vom Schadstoff Schwefelwasserstoff H2S und in der zweiten Absorptionsstufe K2 das Biogas vom Schadstoff Ammoniak NH3 gereinigt. Hierzu weist jede Absorptionsstufe K1 bzw. K2 jeweils zwei Absorptionskolonnen 2a und 2b bzw. 3a und 3b auf, die hier als Füllkörperkolonnen ausgeführt sind, wobei auch anders ausgebildete Absorptionskolonnen denkbar sind.Consequently, in the first absorption stage K1 the biogas is cleaned of the hydrogen sulfide H 2 S and in the second absorption stage K2 the biogas is cleaned of the ammonia NH 3 pollutant. For this purpose, each absorption stage K1 or K2 has two absorption columns 2 a and 2 b or 3 a and 3 b, which are designed here as packed columns, wherein differently designed absorption columns are also conceivable.

Wie die Fig. 1 zeigt, wird hier über eine schematisch dargestellte erste Zuführ­ leitung 4 das Roh-Biogas, also das unbehandelte Biogas, dem unteren Bereich der Absorptionskolonne 2a der ersten Absorptionsstufe K1 zugeführt. Es durch­ strömt die Absorptionskolonne 2a von unten nach oben und wird im oberen Be­ reich über die erste Abführleitung 5 wieder abgeführt. Die erste Abführleitung 5 dient gleichzeitig als zweite Zuführleitung 6 für die zweite Absorptionskolonne 2b der ersten Absorptionsstufe K1, die wiederum vom Biogas von unten nach oben durchströmt wird. Im Gegenstrom zum Biogas wird jeweils auf beide Ab­ sorptionskolonnen 2a und 2b im hier bevorzugten Ausführungsbeispiel Natron­ lauge (NaOH-Lösung) im oberen Bereich der jeweiligen Absorptionskolonnen 2a und 2b zugegeben. Die alkalische Waschlösung, hier Natronlauge (NaOH- Lösung) durchströmt die Absorptionskolonnen 2a und 2b von oben nach unten, wobei der Schwefelwasserstoff H2S zumindest teilweise aus dem Biogas ausge­ waschen wird und das Absorbens, also die Flüssigkeit dann einem Absorptions­ speicher 7 zugeführt wird. Hierzu weisen die Absorptionskolonnen 2a und 2b entsprechende Abführleitungen 8 und 9 auf, die hier entsprechend schematisch dargestellt sind. Mit Hilfe einer Pumpe P1 wird die alkalische Waschlösung, hier die Natronlauge (NaOH-Lösung) über eine Zuführleitung 10 mit Hilfe ent­ sprechender Ventile 11 auf die jeweiligen Absorptionskolonnen 2a und 2b gege­ ben. Die Absorptionskolonnen 2a und 2b sind hier vzw. als Füllkörperkolonnen ausgeführt, weisen also entsprechende hier nicht im einzelnen dargestellte Füllkörper auf. Gleiches gilt für die Absorptionskolonnen 3a und 3b der zweiten Absorptionsstufe K2 der Vorrichtung 1. As shown in FIGS. 1, line here is via a schematically illustrated first feed 4, the crude biogas, so the untreated biogas, the lower portion of the absorption column 2 a of the first absorption stage K1 supplied. It flows through the absorption column 2 a from the bottom up and is rich in the upper loading through the first discharge line 5 discharged again. The first discharge line 5 also serves as a second feed line 6 for the second absorption column 2 b of the first absorption stage K1, which in turn is traversed by the biogas from bottom to top. In countercurrent to the biogas is in each case on both Ab sorption columns 2 a and 2 b in the presently preferred embodiment of soda lye (NaOH solution) in the upper region of the respective absorption columns 2 a and b are added. 2 The alkaline wash solution, here sodium hydroxide solution (NaOH solution) flows through the absorption columns 2 a and 2 b from top to bottom, wherein the hydrogen sulfide H out from the biogas is washed 2 S at least partially and the absorbent, that is, the liquid then an absorption memory 7 is fed. For this purpose 2, the absorption columns a and 2 b corresponding discharge lines 8 and 9, which are displayed according schematically here. With a pump P1, the alkaline wash solution, in this case the caustic soda (NaOH-solution) through a supply line 10 with the aid ent speaking valves 11 to the respective absorption columns 2 a and 2 b gege ben. The absorption columns 2 a and 2 b are here vzw. designed as packed columns, so have corresponding packed bodies not shown here in detail. The same applies to the absorption columns 3 a and 3 b of the second absorption stage K2 of the device. 1

Die zweite Absorptionsstufe K2 ist im Grunde ähnlich aufgebaut wie die erste Absorptionsstufe K1. Über eine dritte Zuführleitung 13, die im Grunde auch als Abführleitung 12 der ersten Absorptionsstufe dient, wird das von Schwefelwas­ serstoff H2S bereits gereinigte Biogas in den unteren Bereich der ersten Absorp­ tionskolonne 3a der zweiten Absorptionsstufe K2 geleitet und durchströmt die­ ses von unten nach oben. Über eine dritte Abführleitung 14, die gleichzeitig als vierte Zuführleitung 16 zur zweiten Absorptionskolonne 3b dient, wird das be­ reits vom Ammoniak NH3 teilweise gereinigte Biogas in den unteren Bereich der zweiten Absorptionskolonne 3b geleitet und durchströmt dieses von unten nach oben bis es schließlich über eine vierte Abführleitung 17 als gereinigtes und vorbehandeltes Biogas für die Verbrennung entsprechend genutzt bzw. weiter­ geleitet werden kann. Die zweite Absorptionsstufe K2 weist ebenfalls einen Ab­ sorbensspeicher 15 auf, um die Waschflüssigkeit, hier vzw. die saure Waschlö­ sung aufzunehmen, die über entsprechende Abführleitungen 18 der Absorpti­ onskolonnen 3a und 3b dem Absorbensspeicher 15 zugeführt wird. über eine Zu­ führleitung 19 und entsprechende Ventile 20 wird dann die saure Waschlösung, hier vzw. die Schwefelsäure H2SO4 den oberen Bereichen der Absorptionskolon­ nen 3a und 3b entsprechend zugeleitet. Daß noch verschiedene andere Kompo­ nenten wie Meßeinrichtungen 21, bspw. Rotatiometer etc. vorhanden sind, braucht hier nicht besonders betont zu werden. Schließlich weist die zweite Ab­ sorptionsstufe K2 ebenfalls eine Pumpe P2 zum Transport der Waschflüssigkeit auf.The second absorption stage K2 is basically constructed similarly to the first absorption stage K1. Via a third feed line 13 , which basically also serves as a discharge line 12 of the first absorption stage, the biogas already cleaned of sulfur hydrogen H 2 S is passed into the lower region of the first absorption column 3 a of the second absorption stage K2 and flows through the ses from below up. Via a third discharge line 14 , which also serves as a fourth feed line 16 to the second absorption column 3 b, the biogas that has already been partially cleaned of ammonia NH 3 is passed into the lower region of the second absorption column 3 b and flows through it from bottom to top until finally can be appropriately used or passed on via a fourth discharge line 17 as cleaned and pretreated biogas for the combustion. The second absorption stage K2 also has a sorbent storage 15 to the washing liquid, here vzw. to record the acidic washing solution, which is supplied to the absorbent reservoir 15 via corresponding discharge lines 18 of the absorption columns 3 a and 3 b. Via a feed line 19 and corresponding valves 20 , the acidic washing solution, here vzw. the sulfuric acid H 2 SO 4 the upper areas of the absorption columns NEN 3 a and 3 b fed accordingly. The fact that various other components such as measuring devices 21 , for example rotatiometers etc. are present need not be emphasized here. Finally, the second absorption stage K2 also has a pump P2 for transporting the washing liquid.

Als Alternative für die alkalische Waschlösung, wobei hier vzw. Natronlauge (NaOH-Lösung) verwendet wird, kommt auch Kaliumhydroxid KOH in Frage, wobei als saure Waschlösung nicht nur Schwefelsäure H2SO4, sondern bspw. auch Phosphorsäure H3PO4 verwendet werden kann.As an alternative to the alkaline washing solution, here vzw. Sodium hydroxide solution (NaOH solution) is used, potassium hydroxide KOH is also suitable, and not only sulfuric acid H 2 SO 4 but also, for example, phosphoric acid H 3 PO 4 can be used as the acidic washing solution.

Die hier gezeigte Anlage, also die dargestellte Vorrichtung 1 verfügt über ent­ sprechende Meß- und Schalteinrichtungen, wobei die Ansteuerung der Anlage über eine Zentrale erfolgt, insbesondere computergesteuert ist und die Zudosie­ rungen in die Absorbensspeicher 7 und 15 bzw. das Abführen der verbrauchten Lösungen (über nicht näher bezeichnete Abführleitungen) entsprechend eben­ falls gesteuert werden, was im folgenden bei der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das hier als chemisch-oxidative Absorption ausgeführt ist, noch deutlich werden wird.The system shown here, i.e. the device 1 shown , has corresponding measuring and switching devices, the control of the system being carried out via a control center, in particular being computer-controlled, and the additions into the absorbent stores 7 and 15 or the removal of the used solutions ( via discharge lines (not described in more detail) can also be controlled accordingly, which will become clear below in the explanation of the method according to the invention, which is embodied here as chemical-oxidative absorption.

Mit Hilfe der alkalischen Waschlösung, vzw. Natronlauge (NaOH-Lösung) wird der Schwefelwasserstoff H2S zumindest in der ersten Absorptionsstufe K1 fast vollständig entfernt. In der zweiten Absorptionsstufe K2 wird dann die Absorp­ tion mit Hilfe einer sauren Waschlösung, vzw. Schwefelsäure H2SO4 durchge­ führt, wobei das Ammoniak NH3 fast vollständig aus dem Biogas entfernt wird. Vzw. erfolgt die Reinigung des Biogases bzgl. dieser beiden Schadstoffe in zwei voneinander getrennten Absorptionsstufen, also hier den Absorptionsstufen K1 und K2. Obwohl hier zunächst in der ersten Absorptionsstufe K1 der Schwefel­ wasserstoff H2S und danach in der zweiten Absorptionsstufe K2 dann das Am­ moniak NH3 entfernt wird, ist natürlich auch der umgekehrte Fall denkbar, also daß zunächst in der ersten Absorptionsstufe das Ammoniak und danach in der zweiten Absorptionsstufe dann der Schwefelwasserstoff H2S entsprechend ent­ fernt wird.With the help of the alkaline washing solution, vzw. Sodium hydroxide solution (NaOH solution), the hydrogen sulfide H 2 S is almost completely removed at least in the first absorption stage K1. In the second absorption stage K2, the absorption is then using an acidic washing solution, vzw. Performs sulfuric acid H 2 SO 4 , the ammonia NH 3 being almost completely removed from the biogas. Vzw. The biogas is cleaned with respect to these two pollutants in two separate absorption stages, i.e. here the absorption stages K1 and K2. Although here in the first absorption stage K1 the hydrogen sulfide H 2 S and then in the second absorption stage K2 then the ammonia NH 3 is removed, the reverse case is of course also conceivable, i.e. that the ammonia first in the first absorption stage and then in the second absorption stage then the hydrogen sulfide H 2 S is removed accordingly.

Bevor nun im folgenden auf das erfindungsgemäße Verfahren bzgl. der stattfin­ denden chemischen Umsetzung der einzelnen Stoffe näher eingegangen und dieses noch näher erläutert wird, darf bzgl. der technischen Details der hier dargestellten Vorrichtung 1 bzw. der Anlage folgendes ausgeführt werden: Vzw. wird das Biogas mit einem Volumenstrom von 150 m3/h und einer Temperatur von ca. 35°C der ersten Absorptionsstufe K1 zugeführt. Hierbei ist der Wasser­ gehalt im Roh-Biogas entsprechend gesättigt bei einem Druck von vzw. 1000 mbar. Die Gasgeschwindigkeit des Biogases innerhalb der Absorptionskolonnen 2a, 2b bzw. 3a und 3b soll vzw. ca. 1,33 m pro Sekunde betragen. Normalerweise befindet sich im Biogas eine Schadgaskonzentration von H2S von ca. 1000 mg/m3 und von Ammoniak NH3 ebenfalls ca. 1000 mg/m3. Das Ziel der Reinigung des Biogases ist es, die H2S-Anteile bzw. die NH3-Anteile jeweils unter 30 mg/m3 zu drücken. Die Gesamthöhe der Vorrichtung soll ca. 2200 mm bei einer Gesamt­ länge von ca. 2000 mm und einer Gesamtbreite von ca. 1200 mm betragen. Der Absorptionskolonnen-Durchmesser beträgt vzw. je 200 mm bei einer Füllkörper- Schütthöhe von je 2345 mm für die gesamte hier dargestellte jeweilige Absorpti­ onsstufe K1 bzw. K2. Die verwendeten Füllkörper sind vzw. "Pall V 15 PP". Wei­ tere Komponenten der Vorrichtung 1 sind nicht näher bezeichnete Aerosolabscheider, Düsen, insbesondere Vollkegel-Spiraldüsen aus PVC als Waschflüssig­ keitsverteiler sowie entsprechende Pumpen aus PP. Die Pumpen P1 und P2 wei­ sen eine Fördermenge von vzw. 1 m3/h bei einer Druckdifferenz von 1,2 bar auf (Motor 0,55 kW). Weiterhin sind entsprechend bekannte Komponenten wie Schmutzfänger, Kugelhähne, Durchflussmengenmesser (Rotatiometer), Füll­ standsanzeigen sowie Dosierungs-Vorrichtungen etc. vorgesehen.Before the process according to the invention with regard to the chemical conversion of the individual substances taking place is explained in more detail below and this is explained in more detail, the following may be carried out with regard to the technical details of the device 1 or the system shown here: Vzw. the biogas is fed to the first absorption stage K1 with a volume flow of 150 m 3 / h and a temperature of approx. 35 ° C. The water content in the raw biogas is accordingly saturated at a pressure of vzw. 1000 mbar. The gas velocity of the biogas within the absorption columns 2 a, 2 b or 3 a and 3 b should vzw. about 1.33 m per second. Normally there is a harmful gas concentration of H 2 S of approx. 1000 mg / m 3 in the biogas and of ammonia NH 3 also approx. 1000 mg / m 3 . The aim of purifying the biogas is to keep the H 2 S content or the NH 3 content below 30 mg / m 3 . The total height of the device should be approximately 2200 mm with a total length of approximately 2000 mm and a total width of approximately 1200 mm. The absorption column diameter is vzw. 200 mm each with a packing height of 2345 mm for the entire respective absorption level K1 or K2 shown here. The fillers used are vzw. "Pall V 15 PP". Wei tere components of the device 1 are unspecified aerosol separators, nozzles, in particular full-cone spiral nozzles made of PVC as a liquid distributor and corresponding pumps made of PP. The pumps P1 and P2 have a delivery rate of vzw. 1 m 3 / h at a pressure difference of 1.2 bar (motor 0.55 kW). Furthermore, correspondingly known components such as dirt traps, ball valves, flow meters (rotatiometers), level indicators and dosing devices etc. are provided.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vzw. als alkalische Waschlö­ sung Natronlauge (NaOH-Lösung) und als saure Waschlösung Schwefelsäure H2SO4 verwendet. Mit Hilfe des Absorbens Natronlauge (NaOH-Lösung) wird der Schwefelwasserstoff H2S chemisch zu Natriumsulfid Na2S und Wasser H2O nach folgender Gleichung umgesetzt.
According to the inventive method vzw. sodium hydroxide solution (NaOH solution) as the alkaline washing solution and sulfuric acid H 2 SO 4 as the acid washing solution. With the aid of the sodium hydroxide solution (NaOH solution), the hydrogen sulfide H 2 S is converted chemically to sodium sulfide Na 2 S and water H 2 O according to the following equation.

H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O (Gleichung 1).H 2 S + 2NaOH → Na 2 S + 2H 2 O (Equation 1).

Vzw. wird dabei eine niedrig konzentrierte NaOH-Lösung als Waschflüssigkeit verwendet. Der stöchiometrische Bedarf an Natriumlauge NaOH für die chemi­ sche Umsetzung des Schwefelwasserstoffes H2S errechnet sich wie folgt:
Vzw. a low-concentration NaOH solution is used as the washing liquid. The stoichiometric requirement for sodium hydroxide NaOH for the chemical conversion of the hydrogen sulfide H 2 S is calculated as follows:

H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O
H 2 S + 2NaOH → Na 2 S + 2H 2 O

(34 + 2 × 40 → 78 + 2 × 18) g/mol
(34 + 2 × 40 → 78 + 2 × 18) g / mol

2 × 40 g NaOH/mol/34 g H2S/mol = 2,35 g NaOH/g H2S.2 × 40 g NaOH / mol / 34 g H 2 S / mol = 2.35 g NaOH / g H 2 S.

Da im Vergleich zu Luft Biogas einen sehr hohen Anteil an Kohlendioxid CO2 (bis zu 55%) enthält, wird mit Hilfe des - freien Absorbens Natronlauge (NaOH- Lösung) die im Biogas enthaltenen Anteile von Kohlendioxid CO2 teilweise in einem Zwischenschritt chemisch zu Natriumcarbonat Na2CO3 und Wasser WO nach folgender Gleichung umgesetzt:
Since compared to air biogas contains a very high proportion of carbon dioxide CO 2 (up to 55%), with the help of the - free absorbent sodium hydroxide solution (NaOH solution) the proportions of carbon dioxide CO 2 contained in the biogas are partly chemically added in an intermediate step Sodium carbonate Na 2 CO 3 and water WO implemented according to the following equation:

CO2 + 2 NaOH → Na2COa + H2O (Gleichung 2).CO 2 + 2 NaOH → Na 2 COa + H 2 O (Equation 2).

Zunächst läge hier nun die Vermutung nahe, daß eine chemische Absorption von Schwefelwasserstoff H2S aus Biogas nicht möglich ist, weil das freie Absorbens Natronlauge (NaOH-Lösung) sofort vom Kohlendioxid CO2 umgesetzt wird. Al­ lerdings ist es auch möglich, nach dem oben erläuterten erfolgten Zwischen­ schritt mit Hilfe des Natriumcarbonat Na2CO3 den noch verbliebenen Schwefel­ wasserstoff H2S chemisch zu Natriumsulfid Na2S, Kohlendioxid CO2 und Wasser H2O nach folgender Gleichung umzusetzen:
First of all, it would now be reasonable to assume that chemical absorption of hydrogen sulfide H 2 S from biogas is not possible because the free absorbent sodium hydroxide solution (NaOH solution) is immediately converted by the carbon dioxide CO 2 . However, it is also possible, after the intermediate step described above, to convert the remaining hydrogen sulfide H 2 S chemically to sodium sulfide Na 2 S, carbon dioxide CO 2 and water H 2 O using the sodium carbonate Na 2 CO 3 according to the following equation:

Na2CO3 + H2S → Na2S + CO2 + H2O (Gleichung 3).Na 2 CO 3 + H 2 S → Na 2 S + CO 2 + H 2 O (Equation 3).

Mit Hilfe des Natriumcarbonats Na2CO3 (auch "Soda" genannt) läßt sich daher der vorhandene Schwefelwasserstoff H2S entsprechend der Gleichung 3 umset­ zen. Der stöchiometrische Bedarf an Natriumcarbonat Na2CO3 für die chemische Umsetzung des Schwefelwasserstoffs H2S errechnet sich wie folgt:
With the help of sodium carbonate Na 2 CO 3 (also called "soda"), the hydrogen sulfide H 2 S present can therefore be converted in accordance with equation 3. The stoichiometric requirement for sodium carbonate Na 2 CO 3 for the chemical conversion of the hydrogen sulfide H 2 S is calculated as follows:

Na2CO3 + H2S → Na2S + CO2 + H2O
Na 2 CO 3 + H 2 S → Na 2 S + CO 2 + H 2 O

(106 + 34 → 78 + 44 + 18) g/mol
(106 + 34 → 78 + 44 + 18) g / mol

106 g Na2CO3/mol/34 g H2S/mol = 3,11 g Na2CO3/g H2S.106 g Na 2 CO 3 / mol / 34 g H 2 S / mol = 3.11 g Na 2 CO 3 / g H 2 S.

Die Natronlauge (NaOH-Lösung) ist damit derart im System zu dosieren, daß ausreichend Natriumcarbonat Na2CO3 vorhanden ist. Mit Hilfe der Gleichung 2 ist zur Bildung der stöchiometrisch erforderlichen Sodamenge Na2CO3 folgende Menge an Natriumhydoxid NaOH erforderlich:
The sodium hydroxide solution (NaOH solution) is to be metered into the system in such a way that sufficient sodium carbonate Na 2 CO 3 is present. Using equation 2, the following amount of sodium hydroxide NaOH is required to form the stoichiometrically required amount of soda Na 2 CO 3 :

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
CO 2 + 2 NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O

(44 + 2 × 40 → 106 + 18) g/mol
(44 + 2 × 40 → 106 + 18) g / mol

2 × 40 g NaOH/mol/106 g Na2CO3/mol = 0,755 g NaOH/g Na2CO3.2 × 40 g NaOH / mol / 106 g Na 2 CO 3 / mol = 0.755 g NaOH / g Na 2 CO 3 .

Hieraus folgt der Gesamtbedarf an Natriumhydroxid NaOH zu:
From this follows the total need for sodium hydroxide NaOH:

0,755 g NaOH/g Na2CO3 × 3,11 g Na2CO3/g H2S = 2,35 g NaOH/g H2S.0.755 g NaOH / g Na 2 CO 3 × 3.11 g Na 2 CO 3 / g H 2 S = 2.35 g NaOH / g H 2 S.

Die obige Auflistung macht deutlich, daß die Sodabildung/Natriumcarbonat- Bildung (Na2CO3) nicht zur Folge hat, was zunächst zu vermuten wäre, daß die chemische Absorption von Schwefelwasserstoff H2S behindert wird, sondern le­ diglich hier eine Zwischenstufe im "Chemismus" darstellt. Die Verbrauchsbetrachtung zeigt ebenfalls, daß hierdurch kein höherer Verbrauch an Natrium­ hydroxid NaOH eintritt.The above list makes it clear that the formation of soda / sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) does not result in what would initially be assumed that the chemical absorption of hydrogen sulfide H 2 S is hindered, but merely an intermediate stage in the " Chemistry "represents. The consumption analysis also shows that this does not result in a higher consumption of sodium hydroxide NaOH.

Die Zugabe von Natronlauge (NaOH-Lösung) in den Absorbensspeicher 7 wird über eine pH-Wert-Messung gesteuert. Da auch die wässrige Sodalösung Na2CO3 alkalisch reagiert, kann die Zugabe von Natronlauge (NaOH-Lösung) wie bei der Abluftwäsche ebenfalls über die pH-Wert-Messung gesteuert wer­ den. Wie aus der Fig. 1 gut ersichtlich ist, wird den Absorbensspeichern 7 ent­ sprechend Natronlauge NaOH, Wasser (H2O) sowie Wasserstoffperoxid H2O2 zugeführt, wobei dem Absorbensspeicher 15 Schwefelsäure H2SO4 und Wasser H2O in entsprechender Menge ebenfalls über eine pH-Wert-Messung gesteuert zugeführt wird.The addition of sodium hydroxide solution (NaOH solution) into the absorbent storage 7 is controlled via a pH measurement. Since the aqueous sodium carbonate solution Na 2 CO 3 also has an alkaline reaction, the addition of sodium hydroxide solution (NaOH solution) can also be controlled via the pH measurement, as with exhaust air washing. As can be clearly seen from FIG. 1, the absorbent stores 7 are accordingly supplied with sodium hydroxide solution NaOH, water (H 2 O) and hydrogen peroxide H 2 O 2 , the absorbent store 15 containing sulfuric acid H 2 SO 4 and water H 2 O in a corresponding amount is also controlled by a pH measurement.

Der Gesamtverbrauch an Natriumhydroxid NaOH im System ist abhängig von der jeweiligen Konzentration von Schwefelwasserstoff H2S im Biogas. Der Ge­ samtverbrauch bei einer angenommenen Konzentration von Schwefelwasser­ stoff H2S von 1000 mg/m3 und einem Gasvolumenstrom von 150 m3/h folgt ein stöchiometrischer Bedarf an Natriumhydroxid NaOH von:
The total consumption of sodium hydroxide NaOH in the system depends on the respective concentration of hydrogen sulfide H 2 S in the biogas. The total consumption with an assumed concentration of hydrogen sulfide H 2 S of 1000 mg / m 3 and a gas volume flow of 150 m 3 / h follows a stoichiometric requirement for sodium hydroxide NaOH of:

150 m3/h × 1 g H2S/m3 × 2,35 g NaOH/g H2S = 352,5 g NaOH/h.150 m 3 / h × 1 g H 2 S / m 3 × 2.35 g NaOH / g H 2 S = 352.5 g NaOH / h.

Da es sich bei dem hier errechneten Verbrauch um einen theoretischen Verbrauch handelt, ist durchaus davon auszugehen, daß der Verbrauch in der Praxis möglicherweise ca. 10% höher liegen könnte. Dies ist jeweils abhängig vom Einzelfall und den entsprechenden örtlichen und jeweiligen Gegebenheiten.Since the consumption calculated here is a theoretical one Consumption, it can be assumed that consumption in the Practice could possibly be about 10% higher. This depends on each case of the individual case and the corresponding local and respective circumstances.

Zur chemischen Umsetzung von Natriumsulfid Na2S zu Natriumsulfat Na2SO4 und Wasser H2O wird dem System, hier dem Absorbensspeicher 7 Wasserstoff­ peroxid H2O2 zugegeben, um die Rückbildung von H2S zu vermeiden. Hieraus ergibt sich folgende chemische Umsetzung:
For the chemical conversion of sodium sulfide Na 2 S to sodium sulfate Na 2 SO 4 and water H 2 O, hydrogen peroxide H 2 O 2 is added to the system, here the absorbent storage 7 , in order to avoid the reformation of H 2 S. This results in the following chemical conversion:

Na2S + 4H2O2 → Na2SO4 + 4H2O.Na 2 S + 4H 2 O 2 → Na 2 SO 4 + 4H 2 O.

Die Zudosierung von Natronlauge NaOH in den Absorbensspeicher 7 wird über die pH-Wert-Messung gesteuert, wobei die Zudosierung von Wasserstoffperoxid H2O2 über eine Redox-Potential-Messung gesteuert wird. Die obigen Erläute­ rungen bzgl. des Verfahrens beziehen sich im wesentlichen auf die erste Absorp­ tionsstufe K1.The metering of sodium hydroxide solution NaOH into the absorbent storage 7 is controlled via the pH measurement, the metering of hydrogen peroxide H 2 O 2 being controlled via a redox potential measurement. The above explanations regarding the method essentially relate to the first absorption stage K1.

In der zweiten Absorptionsstufe K2 wird dann mit Hilfe des Absorbens Schwe­ felsäure H2SO4 das Ammoniak NH3 chemisch zu Amoniumsulfat (NH4)2SO4 um­ gesetzt, wobei Amoniumsulfat in der Landwirtschaft als Dünger verwendet werden kann, was einen weiteren Vorteil des Verfahrens ausmacht. Dies ge­ schieht nach folgender Gleichung:
In the second absorption stage K2, the ammonia NH 3 is then chemically converted to ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 with the aid of sulfuric acid H 2 SO 4 , whereby ammonium sulfate can be used in agriculture as a fertilizer, which is a further advantage of Procedure. This is done according to the following equation:

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4.2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4 ) 2 SO 4 .

Die Zudosierung von Schwefelsäure H2SO4 wird ebenfalls über die pH-Wert- Messung gesteuert. Der Einsatz von Natronlauge (NaOH-Lösung) und Schwe­ felsäure H2SO4 ist zwar bevorzugt vorgesehen, wobei - wie bereits erläutert - der Einsatz von Natronlauge insbesondere zunächst abwegig erscheint und erst im Rahmen des oben erläuterten Zwischenschrittes sinnvoll ist. Es können aber auch andere geeignete alkalische und/oder saure Waschlösungen, bspw. Kali­ umhydroxid KOH oder Phosphorsäure H3PO4 verwendet bzw. eingesetzt wer­ den. Vzw. sollte das Biogas, da es einen relativ hohen Wasserdampfanteil ent­ hält nach den beiden Absorptionsstufen K1 und K2 gekühlt werden, um einen Teil des Wassers zu kondensieren. Dies ist aber auch wieder jeweils abhängig vom Einzelfall, wobei auch das gereinigte Biogas unter Nutzung der BHKW- Abwärme wieder erwärmt werden könnte.The addition of sulfuric acid H 2 SO 4 is also controlled via the pH measurement. The use of sodium hydroxide solution (NaOH solution) and sulfuric acid H 2 SO 4 is preferred, although - as already explained - the use of sodium hydroxide solution appears initially to be unreasonable and only makes sense in the context of the intermediate step explained above. However, other suitable alkaline and / or acidic washing solutions, for example potassium hydroxide KOH or phosphoric acid H 3 PO 4, can also be used or used. Vzw. The biogas should be cooled after the two absorption stages K1 and K2, since it contains a relatively high proportion of water vapor, in order to condense some of the water. However, this also depends on the individual case, and the cleaned biogas could also be heated again using the CHP waste heat.

Das oben beschriebene Verfahren ist unter heutigen Gesichtspunkten sehr wirt­ schaftlich kostengünstig und sehr effizient. Unter dem Gesichtspunkt der Um­ weltfreundlichkeit steigerte sich die Möglichkeit der Biogasnutzung, so daß das Biogas auch für andere Anwendungen nutzbar ist, insbesondere die entspre­ chenden Schadstoffe Schwefelwasserstoff und Ammoniak aus dem Biogas ent­ fernt werden können. So könnte es bspw. durchaus ein langfristiges Ziel sein, Biogas in einer Reinheit zu erzeugen, welches u. a. in Brennstoffzellen verwen­ det werden kann oder direkt auch in das Erdgasnetz eingespeist werden könnte. The method described above is very economical from today's point of view economically cost-effective and very efficient. From the point of view of order world friendliness increased the possibility of using biogas, so that Biogas can also be used for other applications, especially the one corresponding pollutants, hydrogen sulfide and ammonia from the biogas can be removed. For example, it could be a long-term goal To produce biogas in a purity, which u. a. use in fuel cells can be det or could be fed directly into the natural gas network.  

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Vorrichtung
contraption

22

a Absorptionskolonne
a absorption column

22

b Absorptionskolonne
b absorption column

33

a Absorptionskolonne
a absorption column

33

b Absorptionskolonne
b absorption column

44

erste Zuführleitung
first feed line

55

erste Abführleitung
first discharge line

66

zweite Zuführleitung
second feed line

77

Absorbensspeicher
Absorbensspeicher

88th

Abführleitung
discharge

99

Abführleitung
discharge

1010

Zuführleitung
feed

1111

Ventil
Valve

1212

zweite Abführleitung
second discharge line

1313

dritte Zuführleitung
third feed line

1414

dritte Abführleitung
third discharge line

1515

Absorbensspeicher
Absorbensspeicher

1616

vierte Zuführleitung
fourth feed line

1717

vierte Abführleitung
fourth discharge line

1818

Abführleitungen
discharge lines

1919

Zuführleitungen
supply lines

2020

Ventile
valves

2121

Meßeinrichtungen
K1 erste Absorptionsstufe
K2 zweite Absorptionsstufe
P1 erste Pumpe
P2 zweite Pumpe
measuring devices
K1 first absorption level
K2 second absorption level
P1 first pump
P2 second pump

Claims (26)

1. Verfahren zur Reinigung von Biogas, wobei das Biogas als Schadstoffe zu­ mindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Absorption mit Hilfe einer alkalischen Waschlösung der Schwefelwasserstoff (H2S) zumindest teilweise entfernt wird.1. Process for the purification of biogas, the biogas as pollutants at least partially having hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ), characterized in that the hydrogen sulfide (H 2 S) is at least partially removed. 2. Verfahren zur Reinigung von Biogas, insbesondere nach Anspruch 1, wobei das Biogas als Schadstoffe zumindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Absorption mit Hilfe einer sauren Waschlösung das Ammoniak (NH3) zumindest teilweise entfernt wird.2. Process for the purification of biogas, in particular according to claim 1, wherein the biogas at least partially contains hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ) as pollutants, characterized in that the ammonia is absorbed with the aid of an acidic washing solution (NH 3 ) is at least partially removed. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schwefelwasserstoff (H2S) und das Ammoniak (NH3) in zwei voneinander getrennten Absorptionsstufen (K1; K2) entfernt wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydrogen sulfide (H 2 S) and the ammonia (NH 3 ) are removed in two separate absorption stages (K1; K2). 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Absorptionsstufe (K1) zunächst der Schwefelwasserstoff (H2S) und danach in der zweiten Absorptionsstufe (K2) dann das Ammoniak (NH3) entfernt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that in the first absorption stage (K1) first the hydrogen sulfide (H 2 S) and then in the second absorption stage (K2) then the ammonia (NH 3 ) is removed. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Absorptionsstufe (K1) zunächst das Ammoniak (NH3) und danach in der zweiten Absorptionsstufe (K2) dann der Schwefelwasserstoff (H2S) entfernt wird.5. The method according to claim 3, characterized in that in the first absorption stage (K1) first the ammonia (NH 3 ) and then in the second absorption stage (K2) then the hydrogen sulfide (H 2 S) is removed. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Absorptionsstufe (K1; K2) mindestens eine Absorptions­ kolonne sowie weitere Komponenten zur Realisierung des Entfernens des je­ weiligen Schadstoffes, nämlich jeweilige Zuführ- und Abführleitungen (4; 5; 6; 10; 12; 13; 14; 16; 17; 19) für das Absorbens und für das Biogas, einen Ab­ sorbensspeicher (7; 15), eine Pumpe (P1 und P2), Ventile (20) und Meßeinrichtungen (21) aufweist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each absorption stage (K1; K2) at least one absorption column and further components for realizing the removal of the respective pollutant, namely respective feed and discharge lines ( 4 ; 5 ; 6 ; 10 ; 12 ; 13 ; 14 ; 16 ; 17 ; 19 ) for the absorbent and for the biogas, from an sorbent storage ( 7 ; 15 ), a pump (P1 and P2), valves ( 20 ) and measuring devices ( 21 ). 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als alkalische Waschlösung Natronlauge (NaOH-Lösung) und als saure Waschlösung Schwefelsäure (H2SO4) verwendet wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that sodium hydroxide solution (NaOH solution) is used as the alkaline washing solution and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) is used as the acid washing solution. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Hilfe des Absorbens Natronlauge (NaOH) der Schwefel­ wasserstoff (H2S) chemisch zu Natriumsulfid (Na2S) und Wasser (H2O) nach folgender Gleichung umgesetzt wird: H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with the aid of the sodium hydroxide solution (NaOH) the hydrogen sulfide (H 2 S) is converted chemically to sodium sulfide (Na 2 S) and water (H 2 O) according to the following equation : H 2 S + 2NaOH → Na 2 S + 2H 2 O. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Hilfe des - freien - Absorbens Natronlauge (NaOH) im Bio­ gas enthaltene Anteile von Kohlendioxid (CO2) - in einem Zwischenschritt - chemisch zu Natriumcarbonat (Na2CO3) und Wasser (H2O) nach folgender Gleichung umgesetzt werden: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that using the - free - absorbent sodium hydroxide solution (NaOH) contained in the bio gas portions of carbon dioxide (CO 2 ) - in an intermediate step - chemically to sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and water (H 2 O) are reacted according to the following equation: CO 2 + 2NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O. 9. Verfahren nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß - nach er­ folgtem Zwischenschritt - mit Hilfe des Natriumcarbonats (Na2COa) der - verbliebene - Schwefelwasserstoff (H2S) chemisch zu Natriumsulfid (Na2S), Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) nach folgender Gleichung umgesetzt werden: Na2COs + H2S → Na2S + CO2 + H2O.9. The method according to claim 9, characterized in that - after he following intermediate step - with the help of sodium carbonate (Na 2 COa) the - remaining - hydrogen sulfide (H 2 S) chemically to sodium sulfide (Na 2 S), carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) are implemented according to the following equation: Na 2 COs + H 2 S → Na 2 S + CO 2 + H 2 O. 10. Verfahren nach dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ teile von Natronlauge (NaOH) im System derart dosiert werden, daß ausrei­ chend Natriumcarbonat (Na2CO3) vorhanden ist.10. The method according to claim 10, characterized in that the portions of sodium hydroxide (NaOH) are metered into the system such that sufficient sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is present. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zugabe von Natronlauge (NaOH-Lösung) über die pH- Wert-Messung gesteuert wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized records that the addition of sodium hydroxide solution (NaOH solution) over the pH Value measurement is controlled. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gesamtverbrauch an Natronlauge (NaOH-Lösung) im Sys­ tem abhängig ist von der jeweiligen Konzentration von Schwefelwasserstoff (H2S) im Biogas.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the total consumption of sodium hydroxide solution (NaOH solution) in the system is dependent on the respective concentration of hydrogen sulfide (H 2 S) in the biogas. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur chemischen Umsetzung von Natriumsulfid (Na2S) zu Nat­ riumsulfat (NaSO4) und Wasser (WO) dem System Wasserstoffperoxid (H2O2) zugegeben wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the chemical conversion of sodium sulfide (Na 2 S) to sodium sulfate (NaSO 4 ) and water (WO) the system hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is added. 14. Verfahren nach dem Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ dosierung von Wasserstoffperoxid (H2O2) durch eine Redox-Potential- Messung gesteuert wird.14. The method according to claim 14, characterized in that the metering of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is controlled by a redox potential measurement. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Hilfe des Absorbens Schwefelsäure (H2SO4) das Ammoniak (NH3) chemisch zu Amoniumsulfat ((NH4)2SO4) umgesetzt wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ammonia (NH 3 ) is converted chemically to ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) with the aid of sulfuric acid (H 2 SO 4 ). 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zudosierung von Schwefelsäure (H2SO4) über eine pH- Wert-Messung gesteuert wird.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metering in of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) is controlled via a pH measurement. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als alkalische Waschlösung Kaliumhydroxid (KOH) und als saure Waschlösung Phosporsäure (H3PO4) verwendet werden.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that potassium hydroxide (KOH) is used as the alkaline washing solution and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is used as the acidic washing solution. 19. Vorrichtung zur Reinigung von Biogas, wobei das Biogas als Schadstoffe zu­ mindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) auf­ weist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Absorptionskolonne zur Durch­ führung eines Absorptionsverfahrens, insbesondere nach einem der Ansprü­ che 1 bis 18, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas der Ab­ sorptionskolonne im unteren Bereich zuführbar und im oberen Bereich ab­ führbar ist und daß eine alkalische Waschlösung im oberen Bereich der Ab­ sorptionskolonne zuführbar und im unteren Bereich der Absorptionskolonne abführbar ist, so daß der Schwefelwasserstoff (H2S) zumindest teilweise aus dem Biogas entfernbar ist.19. Device for the purification of biogas, the biogas as pollutants at least partially having hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ), the device having at least one absorption column for carrying out an absorption process, in particular according to one of the claims che 1 to 18, characterized in that the biogas from the absorption column can be supplied in the lower region and can be carried out in the upper region and that an alkaline washing solution can be supplied in the upper region of the absorption column and can be removed in the lower region of the absorption column, so that the hydrogen sulfide (H 2 S) is at least partially removable from the biogas. 20. Vorrichtung zur Reinigung von Biogas, wobei das Biogas als Schadstoffe zumindest teilweise Schwefelwasserstoff (H2S) und/oder Ammoniak (NH3) auf­ weist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Absorptionskolonne zur Durch­ führung eines Absorptionsverfahrens, insbesondere nach einem der Ansprü­ che 1 bis 19, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas der Ab­ sorptionskolonne im unteren Bereich zuführbar und im oberen Bereich ab­ führbar ist und daß eine saure Waschlösung im oberen Bereich der Absorpti­ onskolonne zuführbar und im unteren Bereich der Absorptionskolonne ab­ führbar ist, so daß das Ammoniak (NH3) zumindest teilweise aus dem Biogas entfernbar ist.20. Device for the purification of biogas, the biogas at least partially having hydrogen sulfide (H 2 S) and / or ammonia (NH 3 ) as pollutants, the device having at least one absorption column for carrying out an absorption process, in particular according to one of the claims 1 to 19, characterized in that the biogas from the absorption column can be supplied in the lower region and can be carried out in the upper region and that an acidic washing solution can be supplied in the upper region of the absorption column and can be carried out in the lower region of the absorption column, so that the ammonia (NH 3 ) is at least partially removable from the biogas. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Entfernung des Schwefelwasserstoffes (H2S) und des Am­ moniaks (NH3) zwei voneinander getrennte Absorptionsstufen (K1; K2) vor­ gesehen sind.21. Device according to one of claims 19 or 20, characterized in that for the removal of the hydrogen sulfide (H 2 S) and the Am moniaks (NH 3 ) two separate absorption stages (K1; K2) are seen before. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absorptionsstufe (K1) zur Entfernung des Schwefelwasserstoffes (H2S) und die zweite Absorptionsstufe (K2) zur Entfernung des Ammoniaks (NH3) vor­ gesehen ist.22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the first absorption stage (K1) for removing the hydrogen sulfide (H 2 S) and the second absorption stage (K2) for removing the ammonia (NH 3 ) is seen before. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Absorptionsstufe (K1) zur Entfernung des Ammoniaks (NH3) und die zweite Absorptionsstufe (K2) zur Entfernung des Schwefelwasserstoffes (H2S) vorge­ sehen ist.23. The apparatus according to claim 21, characterized in that the first absorption stage (K1) for removing the ammonia (NH 3 ) and the second absorption stage (K2) for removing the hydrogen sulfide (H 2 S) is easily seen. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Absorptionsstufe (K1; K2) mindestens eine Füllkörperkolonne sowie weitere Komponenten zur Realisierung des Entfernens des jeweiligen Schadstoffes, nämlich jeweilige Zuführ- und Abführleitungen (4; 5; 6; 10; 12; 13; 14; 16; 17; 19) für das Absorbens und für das Biogas, jeweils einen Absor­ bensspeicher (7; 15), jeweils eine Pumpe (P1; P2), jeweilige Ventile (20) und Messeinrichtungen (21) aufweist.24. Device according to one of claims 19 to 23, characterized in that each absorption stage (K1; K2) at least one packed column and further components for realizing the removal of the respective pollutant, namely respective feed and discharge lines ( 4 ; 5 ; 6 ; 10 ; 12 ; 13 ; 14 ; 16 ; 17 ; 19 ) for the absorbent and for the biogas, each an absorbent reservoir ( 7 ; 15 ), each a pump (P1; P2), respective valves ( 20 ) and measuring devices ( 21 ) having. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeich­ net, daß als alkalische Waschlösung Natronlauge (NaOH-Lösung) und als saure Waschlösung Schwefelsäure (H2SO4) verwendet werden.25. Device according to one of claims 19 to 24, characterized in that sodium hydroxide solution (NaOH solution) is used as the alkaline washing solution and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) is used as the acid washing solution. 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeich­ net, daß als alkalische Waschlösung Kaliumhydroxid (KOH) und als saure Waschlösung Phosphorsäure (H3PO4) verwendet werden.26. Device according to one of claims 19 to 25, characterized in that potassium hydroxide (KOH) is used as the alkaline washing solution and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is used as the acidic washing solution.
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