Durchflussinstrumente zur Odorierung von Biogas

Für einen Kunden in der Branche erneuerbares Erdgas lieferte Bronkhorst Durchflussinstrumente zur kontinuierlichen und kontrollierten Zugabe von Geruchsstoffen zu Biomethan.

Erneuerbares Erdgas

Biomasseabfälle wie landwirtschaftliche, kommunale oder Lebensmittelabfälle werden mithilfe von Mikroorganismen vergoren. In diesem Prozess werden Biomasseabfälle in Biogas umgewandelt, einer Mischung aus Gasen, die hauptsächlich aus Methangas und Kohlendioxid besteht. Nach einem Reinigungsprozess zur Entfernung von Kohlendioxid und Verunreinigungen erhält man "Biomethan". Biomethan kann als Ersatz für Erdgas verwendet werden, also als erneuerbares Erdgas. Biomethan eignet sich für die häusliche Heizung und zum Kochen, jedoch nur, wenn es geruchsneutral ist.

Unsere Prozesslösung

Geruchsstoffzugabe zu Biomethan

Die Geruchsstoffzugabe zu Biomethan ist bei der Einspeisung in das Netz obligatorisch, da es von Natur aus geruchlos ist. Das Ziel besteht darin, eine Gasleckage für den menschlichen Geruchssinn wahrnehmbar zu machen. Nach der Geruchsstoffzugabe riecht das Gas nach faulen Eiern. Eine Überdosierung bedeutet, dass der Geruch viel zu stark ist, was zu höheren Kosten und sogar zu Fehlalarmen führt. Eine Unterdosierung kann zu unentdeckten Gefahren und sogar zu Personenschäden führen.

Geruchsstoffzugabe mit THT

In den meisten europäischen Ländern wird für die Geruchsstoffzugabe ein hochkonzentrierter Geruchsstoff wie Mercaptan oder THT (Tetrahydrothiophen) verwendet. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf THT. Die erforderliche Konzentration von THT beträgt typischerweise 10-30 Milligramm pro Kubikmeter Gas (dies kann je nach Land variieren). Dies ist eine sehr geringe Menge an Geruchsstoff, die in einen schwankenden Gasfluss eingebracht werden muss.

Traditionell wird THT stoßweiser dosiert. Das bedeutet, dass ein Regler eine Pumpe oder ein Ventil ein- und ausschaltet. Eine stoßweise Dosierung führt immer zu einer pulsierenden Dosierung. Jede Einzeldosis des Geruchsstoffs ist eine relativ große Menge Flüssigkeit, insbesondere bei niedrigen Durchflussgeschwindigkeiten.

Die tatsächliche Injektionsrate im Laufe der Zeit kann durch Verschleiß der Pumpe und Druckschwankungen im System beeinflusst werden. In Kombination mit dem Fehlen einer Rückmeldung oder einer adaptiven Steuerung kann dies zu Unterdosierung und Überdosierung über einen bestimmten Zeitraum führen und damit zu einer ungenauen Dosierung des Geruchsstoffs resultieren.

Durchflussinstrumente für die Geruchsstoffzugabe

Die Schlüsselkomponente der Dosierungslösung zur Zugabe des Geruchsstoffs ist ein Coriolis-Massen-Durchflussregler (Mini CORI-FLOW-Serie) von Bronkhorst. Dieses Gerät kümmert sich um die Flüssigkeitszufuhr im Injektionssystem.

Ein Massendurchflussmesser misst den Hauptbiogasstrom und gibt den tatsächlichen Wert an den Massendurchflussregler über eine SPS weiter. Der Coriolis-Durchflussregler ist "verhältnisgesteuert": Er folgt der Master-Massenstromrate. Er liefert einen Dosierungswert von 18 mg THT pro (normal) Kubikmeter Gas. Die Durchflussrate passt sich automatisch an systematische Schwankungen anhand einer massenbasierten Regelung an.

Je nach Kundenkonfiguration wird ein THT-Lagertank mithilfe von Stickstoffgas unter Druck gesetzt. In anderen Fällen können auch Pumpen verwendet werden, die direkt vom Coriolis-Durchflussregler angesteuert werden. Der Druck vor dem Durchflussregler beträgt 10 bis 13 bar. Der Druck nach dem Durchflussregler (Injektion) im System beträgt typischerweise 8 bar.

Durchflussschema von THT-Dosierung im Odorierungsprozess

Massendurchflussregelung

Mit dem Flüssigkeits-Massendurchflussregler kann THT mit einer Genauigkeit von 1-2% der tatsächlichen Dosierungsrate dosiert und gemessen werden.

Das System verwendet eine integrierte Rückkopplungsschleife, da die Dosierung auf einer echten Massenmessung basiert. Die tatsächlich dosierte Menge an Geruchsstoff und der entsprechende Gasfluss werden automatisch überwacht und dem "Gate Keeper" des Kunden gemeldet (um eine Netzeinspeisung basierend auf den korrekten Eigenschaften zu ermöglichen). Selbst erheblicher Verschleiß (z. B. an Pumpen oder Verstopfung von Filtern) wird automatisch korrigiert, ohne die Genauigkeit der tatsächlichen Dosierungsrate zu beeinflussen.

Die kontinuierliche Dosierung führt zu einer homogenen THT/Biogas-Mischung. Die effektive Verdampfungsrate bei niedrigen und hohen Durchflussbedingungen kann so ohne zusätzliche Verdampfer gewährleistet werden.

Wichtige Aspekte

Tatsächliche Messung der Flüssigkeit
Genaue und kontrollierte Dosierung des Geruchsstoffs
Kontinuierliche Zugabe des Geruchsstoffs

Feedback des Kunden

„Wir sind viel zuversichtlicher, uns jetzt näher an der minimal erforderlichen Geruchsstoffdosierungsrate zu bewegen, ohne das Risiko einer Unterdosierung mit diesem genauen Durchflussregler einzugehen. Die Kosten für den Geruchsstoff wurden gesenkt und die Ergiebigkeit des Geruchsstoffs ist deutlich höher. Da es nun möglich ist, die tatsächlich verwendete Menge an Geruchsstoff vorherzusagen und zu messen, können wir die Vorlage rechtzeitig austauschen.“

Odorierung von Biogas mit Durchflussinstrumenten