DE3201393A1

DE3201393A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen entfernung von schwefelwasserstoff aus biogas bzw. klaergas

Info

Publication number: DE3201393A1
Application number: DE19823201393
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.Chem. 7000 Stuttgart Thomanetz
Original assignee: WILHELM BUCHHOLZ METALL und AP
Current assignee: WILHELM BUCHHOLZ METALL und AP
Priority date: 1981-01-19
Filing date: 1982-01-19
Publication date: 1982-09-02

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas bzw. Klärgas mittels Raseneisenerz.
Biogase aus Biogasanlagen oder Klärgas aus Faultürmen von Abwasserreinigungsanlagen enthalten zum Teil erhebliche Mengen an Schwefelwasserstoff (Orientierungswert: ca. 3000 bis 8000 ppm).
Falls Gasmotoren betrieben werden sollen, ist es notwendig (Korrosionsgefahr), den hohen Schwefelwasserstoffgehalt im Gas zu senken.
Auf dem Markt sind derzeit Reinigungsanlagen, die den Schwefelwasserstoff - ähnlich wie früher bei den Gaskokereien -durch chemische Reaktion mittels Eisenhydroxid (Raseneisenerz) binden. Solche Anlagen verwenden pelletiertes Eisenhydroxid, das sich in großen Behältern befindet, durch die das zu reinigende Gas strömt. Diese Pellets sind aufgrund ihres Herstellungsprozesses verhältnismäßig teuer (500 bis 1000 DM/t), zudem besitzen solche Anlagen einige verfahrenstechnische Mängel (Abrieb der Pellets beim von Zeit zu Zeit notwendigen manuellen Umschichten; der aktive Anteil an Raseneisenerz ist durch für die Pelletierung notwendige Zuschlagstoffe, wie Zement, Sägemehl etc., zwangsläufig nicht optimal, was große Behälterbauweisen notwendig macht; wegen ihres hohen Preises Zwang zur Regenerierung der Pellets für einen erneuten Einsatz).
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas, die die Verwendung von unpelletiertem handelsüblichem Raseneisenerz gestatten.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das zu reinigende Gas im Gleich- oder Gegenstrom über unter Umwälzung in lockerer Schüttung gefördertes Raseneisenerz geführt wird. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe nach der Erfindung dadurch gelöst,#daß ein Etagenreaktor mit übereinanderliegenden Etagen vorgesehen ist, wobei die Etagen relativ zueinander beweglich und zur Förderung des Raseneisenerzes unter Umwälzung von einer Etage auf die nächste tiefere eingerichtet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die Vorrichtung ist ein Etagenreaktor 1 (schematisch dargestellt), bei dem handelsübliches, unter Umständen vorher gesiebtes Raseneisenerz 6 (Preis ca. 1/10 desjenigen der Pellets) aus einem Silo von oben kontinuierlich über eine gasdichte Beschleusungsvorrichtung, bestehend aus einer Zellradschleuse 7 und einer dieser vorgeschalteten Sicherheitsschleuse mit Trichter 8, die einen Gasdurchtritt verhindert, eingebracht und unten entsprechend abgezogen wird. Der Etagenreaktor 1 ist im wesentlichen zylindrisch aufgebaut und umfaßt feststehende Etagen 2, die am Mantel des Reaktors befestigt sind, sowie drehbare Etagen 3, die gemeinsam an einer längs der Zylinderachse des Reaktors verlaufenden Welle 16 befestigt sind, die mittels eines Getriebemotors 14 antreibbar ist (die unteren Etagen sind nur gestrichelt angedeutet) Die feststehenden Etagen weisen im Bereich der Welle 16 eine Durchtrittsöffnung 17 für das von Etage zu Etage wandernde Raseneisenerz auf, während die an der Welle befestigten drehbaren Etagen 3 nicht bis zum Reaktormantel reichen, so daß sich dort bei 18 eine Durchtrittsöffnung für das Raseneisenerz ergibt. Zweckmäßigerweise sind die zentralen Durchtrittsöffnungen 17 der feststehenden Etagen 2 und die peripheren Durchtrittsöffnungen 18 an den drehbaren Etagen 3 hinsichtlich ihrer Querschnittsfläche so gestaltet, daß sie keine ungleichen Drosselstellen für die Förderung des Raseneisenerzes darstellen.
Sowohl die feststehenden Etagen 2 als auch die drehbaren Etagen 3 weisen an ihrer Unterseite (nur für die ersten beiden Etagen gezeichnete) Förderelemente 5 auf, die bei sich drehenden Etagen 3 jeweils eine Umwälzung und Förderung des auf der jeweils darunterliegenden Etage befindlichen Raseneisenerzes bewirken. Diese Förderelemente 5 können als federnde oder starre Kämme, als schleifende Ketten oder als speziell geformte Pflugscharen ausgebildet sein. Auf diese Weise durchläuft das Raseneisenerz die Vorrichtung dabei allmählich von oben nach unten, wobei das zu reinigende Gas im Gleich-oder im Gegenstrom im wesentlichen ohne Druckverlust geführt werden kann und nach der dargestellten Ausführungsform im Gegenstrom bei 10 zu- und bei 11 abgeführt wird.
Zahl, Anordnung und Anstellwinkel der Förderelemente 5 pro Etage können je nach den Erfordernissen unterschiedlich sein. Sowohl die drehenden Etagen (3) als auch die feststehenden Etagen 2 können je nach den Erfordernissen horizontal oder nach unten weisend angeordnet sein, so daß das Raseneisenerz auf den dadurch entstehenden schiefen Ebenen leichter zu fördern ist.
Der Abstand der Etagen 2, 3 voneinander ist vorteilhafterweise verhältnismäßig eng (50 bis 100 mm), wobei das auf den Etagen liegende Raseneisenerz 6 fast den gesamten Zwischenraum in lockerer Schüttung einnimmt und das zu entschwefelnde Gas sowohl durch den langen zurückzulegenden Weg als auch durch die verhältnismäßig kleinen Durchlässe zwischen Schüttung und Unterseite der nächst höheren Etage in ausreichenden Kontakt für die heterogene chemische Reaktion kommen kann.
Der durch den Getriebemotor 14 bewirkte Antrieb der zentralen Achse 16 mit gasdichten Gehäusedurchführungen bzw.
-lagerungen 4 ist hinsichtlich der Drehzahl der Achse veränderbar, um den Durchsatz des Raseneisenerzes und damit die Entschwefelungsleistung der Vorrichtung zu steuern.
Höhe und Durchmesser des gesamten Reaktors 1 sind je nach den örtlichen Gegebenheiten variabel zu gestalten. Um die gleiche Entschwefelungsleistung zu erzielen, kann entweder mit einem hohen Reaktor kleinen Durchmessers gearbeitet werden oder mit einem weniger hohen Reaktor größeren Durchmessers, wenn die Gesamtfläche aller Etagen 2, 3 und die Durchsätze von Raseneisenerz und Gas konstant gehalten werden.
Das verbrauchte bzw. umgesetzte Raseneisenerz wird mittels einer Austragsvorrichtung 12 durch eine Wasservorlage 13 ausgetragen und mittels einer Förderschnecke 15 einem (nicht gezeigten) Eindicker zugeführt und kann als Konditioniermittel zur besseren Eindickung des Klärschlammes verwendet werden.
Zur Steuerung und Regelung der Anlage ist vor allem die Kenntnis folgender Größen vonnöten: - durchgesetzte Gasmenge - Schwefe lwassc'.rs Loffgc'ha lt im RoI#cjas und - geforderter Sehwefelwasserstoffgehalt im gereinigten Gas.
Die Steuerung und Regelung der Anlage kann entweder manuell durch Bedienungspersonal erfolgen, das aufgrund einfach durchzuführender Gasanalysen (z.B. mit einem handelsüblichen Gasspürgerät) sowie Gasmengenmessungen die Drehzahl des Etagenantriebes und die Dosierung frischen Raseneisenerzes nach empirischen Werten einstellt, oder aber es sind bei aufwendigeren Steuer- und Regeleinrichtungen Schwefelwasserstoffmonitore, Gasmengenmesser mit elektrischem Signalausgang und automatische Feststoffdosiereinrichtungen vorzusehen.
Im Raseneisenerz-Silo oberhalb des Reaktors ist zweckmäßig ein automatischer üllstndswächte vorzusehen, ebenso im inneren des Reaktors am Materialaustrag 12, um hier einen unerwünschten Materialstau zu vermeiden. Dabei ist es vorteilhaft, daß sich über den Ein- und Austragsschleusen jeweils eine gewisse Materialschüttungshöhe einstellt, die zusätzlich zur Schleuse für Gasdichtigkeit sorgt.
Die Bauweise des Reaktors 1 geschieht vorteilhafterweise im Baukastensystem, in der Weise, daß je eine Reaktoreinheit aus fester Etage 2 und drehbarer Etage 3 mittels Flanschen 22 beliebig oft aufeinandergeflanscht werden kann, wobei jeweils die zentrale Welle 16 durch Gewinde oder durch Schraubverbindungen verlängert wird.
Als Material für den Reaktor empfiehlt sich korrosionsfester Stahl und Hart-PVC oder GFK.
Bei Bedarf oder Wunsch einer Regenerierung der Entschwe- felungsmasse mittels Luft kann ein zweiter, gleichartig aufoebauter Etagenreaktor parallel betrieben werden.
Als Vorteile dieses Reaktortyps sind zu nennen: wirtschaftlicher Betrieb durch Verwendung billiger Entschwefelungsmasse, Baukastensystem durch flexible Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung und örtlichen Gegebenheiten, verhältnismäßig geringe Reaktordimensionen (2 bis 3 m Höhe, 0,5 bis 1 m Durchmesser für eine mittlere Kläranlage), geringer Verbrauch an Entschwefelungsmasse (keine Durchschleusung von inerten Zuschlagsstoffen erforderlich; ca. 2,5 kg/h für eine mittlere Kläranlage), Regenerierung der Massen möglich, unter Umständen wirtschaftlich aber nicht lohnend (Masse zu billig).
L e e r s e i t e

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas bzw. Klärgas PATENTANSPRUCHE 1. Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas bzw. Klärgas mittels Raseneisenerz, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das zu reinigende Gas im Gleich- oder Gegenstrom über unter Umwälzung in lockerer Schüttung gefördertes Raseneisenerz geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Raseneisenerz unter der Wirkung der Schwerkraft über übereinander liegende Auffangetagen, diese nacheinander durchlaufend, geführt wird, wobei die Auffangetagen relativ zueinander beweglich sind und mit ihrer Relativbewegung eine Umwälzung des wandernden Raseneisenerzes bewirken.
3. Vorrichtung zur kontinuierlichen Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas bzw. Klärgas mittels Raseneisenerz, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Etagenreaktor (1) mit übereinanderliegenden Etagen (2,3) vorgesehen ist, wobei die Etagen relativ zueinander beweglich und zur Förderung des Raseneisenerzes (6) unter Umwälzung von einer Etage auf die nächst tiefere eingerichtet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß abwechselnd eine feststehende Etage (2) und eine drehbare Etage (3) vorgesehen sind, wobei die drehbaren Etagen mit einer gemeinsamen Welle (16) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß an jeder Etage (2,3) Förderelemente (5) vorgesehen sind, welche das auf einer benachbarten Etage liegende Raseneisenerz im Zuge der Drehung der drehbaren Etagen (3) umwälzen.