Dr.-Ing. Lothar GüntherDr.-Ing. Günther Engineering GmbH, Lutherstadt Wittenberg
Purificación de Biometano con la Depuración sin Purificación de Biometano con la Depuración sin Presión para la Fabricación de Biometano y Presión para la Fabricación de Biometano y Dióxido de CarbonoDióxido de Carbono
Con comparación de variantes y análisisde rentabilidad para una cantidad de biogas de 250 Nm³/h
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
OrganizaciónOrganización
1 Introducción y Presentación de la Empresa2 Tratamiento de Biogas y Estado de la Técnica3 Depuración de Agua de Presión4 Depuración de Selexol5 Depuración de Amina6 Adsorción por Presión (PSA)7 Evaluación de Variantes8 Perspectivas
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
1-1 Perfil de la Empresa1-2 Construcción de Máquinas1-3 INNOVAS
Introducción y Presentación de la EmpresaIntroducción y Presentación de la Empresa
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Perfil de la EmpresaPerfil de la EmpresaIngeniería de MáquinasComo comisionista general realizamos para Ustedes
Instalaciones de Producción
Ampliación de Plantas
Modernización de Plantas
Plantas de Biogas
Aquí aplicamos la probada technología CAD y trabajamos con la modelación 3D.
Purificación de Agua ResidualPara la purificación del agua residual y del agua subterránea aplicamos nuestros procesos de purificación
Stripping
Adsorción
Oxidación ultravioleta
Técnica de Membrana
Biología
Y garantizamos un alto estándar.
Purificación de Gases de EscapeCon nuestros procesos de purificación
Purificación de Gas de Escape
Filtros Biológicos
Adsorción
Oxidación Catalítica
Procesos Térmicos
aseguramos el mantenimiento de los valoreslímites del nuevo TA Luft. Aparte de los procesoscombinados para la purificación de gases de escape les ofrecemos procesos patentados a nuestros clientes.
Desarrollo del ProcesoPara el constante aumento de nuestra potencia desarrollamos nuevas técnicas ambientales.
Entre ellos hay:
1992-1994 Proceso de Adsorción Optimizado
1994-1997BIOSORPTION
1997-2000RK-Vent
2000-2003Scrubber de Manga
2003-2005Proceso PSV
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Construcción de MáquinasConstrucción de Máquinas
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
INNOVASINNOVAS
Saber hacer complejo
Biogas
Biodiesel
Bioetanol
Munich - Alemania
Cooperación estrecha
Wittenberg - Alemania
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
2-1 Composición de Biogas2-2 Calidad requerida del Gas2-1 Separación industrial de CO22-2 Separación de CO2 del Biogas 2-3 Publicaciones Tratamiento del Gas para la Producción
de Gas Natural2-4 Plantas para el Tratamiento de Biogas
Tratamiento de Biogas y Estado de la Tratamiento de Biogas y Estado de la TécnicaTécnica
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Composición de BiogasComposición de Biogas
< 1Hidrógeno H2
< 1Ácido sulhídrico H2S
< 2Oxígeno O2
< 2Nitrógeno N2
2 (20 °C) 7 (40 °C)Agua H2O
25 - 45Dióxido de Carbono CO2
50 - 75Metano CH4
Concentración (Vol. %)Componente
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Calidad requerida del GasCalidad requerida del Gas
técnico libre< 1 µmtécnico librePolvo
< 5 mg/m³< 5 mg/m³Ácido sulhídrico H2S
< 15 mg/m³< 6 mg/m³Azufre Mercaptano
< 120 mg/m³< 30 mg/m³Azufre Total (sin medios de odorización)
técnico libreno datosGlicol/Metanol
< 70 200 mg/m³no datosAceite
< 0,03 g/m³Agua
< 1 %< Punto de concensación (con presión/temperatura correspondiente)
Hidrocarburos
no valores máximosno valores máximosNitrógeno N2
< 3 %< 3 % trockenes Netz/< 5 % feuchtes Netz
Oxígeno O2
< 3 %no valores máximosDióxido de Carbono CO2
no valores mínimos (> 96 % según experiencias de OEM)
no valores mínimosMetano CH4
no valores mínimos8,4 13,1 kWh/m³Valor calorífico bruto [Hs,n]
green gas para repostar vehículos ISO / DIS 15403
Gas natural según DVGW G 260
< Punto de concensación (con presión/temperatura correspondiente)
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Separación industrial de COSeparación industrial de CO22
Absorción
MEA
DEA
MDEA
Carbonato potáscio caliente
Adsorción Systemas biológicos
MembranasSeparación criogénico
Químico
Físico
Purisol
Selexol
Rectisol
Depuradores
Adsorbedor-lechos fluidizad.
Métodos Regenerativos
AL2O3
Ceolita
Carbón activado
Adsorción por Presión
Adsorción modulada temperatura
Separación
Absorción
Sistemas cerámicos
Óxido de Polifenileno
Siloxano de Polidimetilo
Polipropileno
Perovskita
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Depuración de CarsolDepuración de Carsol
diferentes depuradores para la purificación de gases de escape
La depuración de agua, amina y selexol es conocido y está realizado ya
Procesos de adsorción con componentesmúltiples examinados con empresa suiza
Depuración de Carsol para separar CO2 de gases industriales
CO2 de 18 vol. % excepto por pocos ppm del gas de proceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Separación de COSeparación de CO22 del Biogasdel Biogas
despreciablesisisisiPérdida de Metano
sinonononoRecuperación de CO2
bajo a muy altocomposición modular(cada capacidad)
capacidades medias/ mayores
capacidades medias/ mayores
capacidades medias/ mayores
Campo de Aplicación Preferencial
corriente, calor de escape (ventaja de acoplamiento fuerza-calor)
corrientecorrientecorriente, vaporcorrienteEnergía
sinosisisiRegeneración del Medio de Operación
flexibleflexibleflexibleflexibleflexibleComporta-miento en Composición de Biogas cambiante
siDependiente de Membrana
si, PSAsi, PSAsi, PSASecado de Gas Postconectado
nono condensano condensanonoControl del Punto de Rocío
sisisisisiSeparación de H2S necesario
nosi, 6-13 barsi, 6-10 barnosi, 6-10 barCompresión antes de Separación
Proceso BCMPermeación de Gas (Membrana Polimérica)
Adsorción(Tamiz Molecular: Dióxido de Carbono)
Membrana Adsorción (Amina)
Absorción(Agua)
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Publicaciones Tratamiento de Gas NaturalPublicaciones Tratamiento de Gas Natural
2005 Ayuda en la producción y utilización de biogasInstitut für Energetik und Umwelt Leipzig (Instituto de energética y medio ambiente en Leipzig)
Agosto 2005 Informe final Evaluación de las Posibilidades de la Alimentación de Biogas en la Red de Gas NaturalInstitut für Energetik und Umwelt Leipzig
Octubre 2005 Técnica del Tratamiento de BiogasDr. Michael Harasek - TU Wien Austria
Junio 2003 Analísises sobre el Tratamiento de Biogas para la Ampliación de las Posibilidades de Utilización Bremer Energie Institut
Enero 2006 Análisis y Evaluación de las Posibilidades de Utilización de la BiomasaBGW y DVGW
Enero 2006 Alimentación y Integración del Sistema en las existentes Redes de GasBMVIT Austria
Abril 2006 Potenciales y Condiciones para la económica Alimentación de BiogasInstitut für Energetik und Umwelt Leipzig
Mayo 2006 La Utilización del Biogas para la Generación de Electricidad y de Calor Simposio del VWEW en FuldaGreengas: Experiencias con Plantas para el Afino de BiogasDr. Jean-Claude Weber, Erdgas Zürich AG, Suiza
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Plantas para el Tratamiento de Biogas Plantas para el Tratamiento de Biogas
58Total
3111Desconocido
11Criotécnica
541Permeación de Gas
11Selexol
11Absorpción de Membrana
156315Adsorción en KMS
32181114151Agua de Presión
TotalSENLITISGBFRDKDECZCH
PaísesTecnología
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Evaluación posible solamente sobre interpretación técnica con comparación de variantes
¿¿Cómo comparar los diferentes Procesos?Cómo comparar los diferentes Procesos?
DWWDWWSelexolSelexolPSAPSA
Estado de TécnicaEstado de Técnica
Depuración de Amina sin PresiónDepuración de Amina sin Presión
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
3-1 Esquema Depuración de Agua de Presión 3-2 Diagrama Coeficientes de Henry3-3 ¿Cúando será económica la Absorción? 3-4 Cálculo Cantidad de Agente purificador3-5 Ejemplos Depuración de Agua de Presión3-6 Cálculo del Valor de pH3-7 Solubilidad de CO2 en Agua3-8 Valores Límites TA Luft
Depuración de Agua de PresiónDepuración de Agua de Presión
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Columna de Depuración
Biogas
Biometano
P01
Separador
Aire
Ventilador
Gas de Escape
Producto químico
Agua
Agua residual
Opcional: refrigerador necesario
Esquema DepuradorEsquema Depurador
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Ley de HenryLey de Henry
pHXY iii
iii
iii HXXlp
HXY
)(
pYllH
pX
iii )/(
Carga mol en fase líquida y fase gaseosa
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Coeficientes de HenryCoeficientes de Henry
Coeficientes de Henry de los Componentes del Biogas-Komponenten en Agua de Autoresdiferentes
Purificación de BiogasDepuración del agua de presión
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
0°C 10°C 20°C 30°C
Coe
ficie
nte
de H
enry
[ ba
r m
ol/m
ol]
Temperatura del Sistema [°C]
Oxígeno Dióxido de Carbono AmoniacoÁcido sulhídrico Metano Monóxido de Carbono
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Coeficientes de HenryCoeficientes de Henry
Coeficientes de Henry según Rolf Sander, Air Chemistry Department, Max Planck Institute of Chemistry
Purificación de HenryPurificación del agua de presión
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Coe
ficie
nte
de H
enry
en
atm
Temperatura °C
Oxígeno Nitrógeno MetanoÁcido sulhídrico Hidrógeno Amoniaco
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Rentabilidad de la AbsorciónRentabilidad de la Absorción
Prof. Dr.-Ing. B. LohrengelIngeniería de proceso física químicaAbsorción Página -90-
Al presuponer un coeficiente de Henry menos de 10 como escala de rentabilidad de la absorción, se muestra que el agua no es el adsorbente adecuado para muchos gases (p. ej. nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, etileno, dióxido de carbono).
5,84,762,71,791,040,830,750,280,0520,044
Cianuro de HidrógenoAcetonaAmoniacoi-ButanolN-Propanol MetanolEtanolAnilinaÁcido AcrílicoFenol
Coeficientes Henry [bar mol/mol] 40-50°C
Gas
Figura 2.61 Coeficientes Henry (Absorbente: Agua T = 40°C 50°C)
11500077500770005960018700470028709035081947,5
NitrógenoHidrógenoMonóxido de CarbonoOxígenoEtilenoÓxido de DinitrógenoDióxido de CarbonoCloroDiclorometanoBromoAcrylnitrilo
Coeficientes Henry [bar mol/mol] 40-50°C
Gas
Si los coeficientes de Henry son mayores de 10, hay que comprobar exactamente la rentabilidad de la absorción.
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Recta de Balance y Recta de Balance y LíneaLínea de Equilibriode Equilibrio
Purificación de BiogasDepuración del Agua de Presión
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0006 0,0007 0,0008 0,0009 0,001 0,0011 0,0012 0,0013 0,0014 0,0015 0,0016 0,0017
Carga mol fase líquida X[-]
Car
ga
mo
l fa
se g
aseo
sa Y
[-]
6 bar 30 °C 6 bar 10 °C Recta Balance 30 °C Recta de Balance 10 °C Recta de Balance eff. Recta de Balance eff.
Línea de Equilibrio a 10 °C
Línea de Equilibrio a 30 °C
NL/NGNL/NG
(NL/NG)Min
Ye=0,4
Ya=0,02
Xe=0
Xa Xgl
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Cantidad de DetergenteCantidad de Detergente
Calculación de las cantidades necesarias del detergente a presiones y temperaturas diferentes
Calculación de la Cantidad del DetergenteSistema: Biogas-CO2-Agua
Ejemplo Ye 0,4 Xgl de línea de equilibrioYa 0,02 Xe 0
(NL/NG) min = (Ye-Ya)/(Xgl-Xe)
(NL/NG)praktisch = 1,25 * (NL/NG) min
Presión 6 barTemperaturaxgl (NL/NG) min (NL/NG)p NG NL Cantidad de Agua°C kmol/h Kmol/h m³/h T 6 8 10
10 0,0015 253,33 316,67 11,16 3.534,00 63,61 °C30 0,0009 422,22 527,78 11,16 5.890,00 106,02 10 63,612 47,709 38,1672
30 106,02 82,972174 68,155714 Presión 8 barTemperaturaxgl (NL/NG) min (NL/NG)p NG NL Cantidad de Agua°C kmol/h Kmol/h m³/h
10 0,002 190,00 237,50 11,16 2.650,50 47,71 30 0,00115 330,43 413,04 11,16 4.609,57 82,97
Presión 10 barTemperaturaxgl (NL/NG) min (NL/NG)p NG NL Cantidad de Agua°C kmol/h Kmol/h m³/h
10 0,0025 152,00 190,00 11,16 2.120,40 38,17 30 0,0014 271,43 339,29 11,16 3.786,43 68,16
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Cantidades de DetergenteCantidades de Detergente
Calculación de cantidades necesarias de detergente a presiones y temperaturas diferentes
Purificación de BiogasDepuración de Agua de Presión
0
20
40
60
80
100
120
6 8 10
Can
tidad
de
agua
in [m
³/h]
Presión en [bar]
10°C 30°C
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Depuración de Agua de Presión Depuración de Agua de Presión -- EjemploEjemplo 11
Conclusión
1. Cantidad de agua enorme2. Mientras más presión,
menos la cantidad de agua3. Mientras más presión, más
la pérdida de metano
Biogas
Biometano
Agua de Depuración, cargado
Agua de Depuración
Composición del Biogas
Vol.%CH4 53H2 1CO2 40N2 2O2 1H2O 3Total 100Volumen Nm³/h 250
Composición del BiometanoTemperatura del Sistema 10 °C
6 bar 8 bar 10 barVol.% Vol.% Vol.%
CH4 90,88 91 91,27H2 1,7 1,72 1,74CO2 2,01 1,88 1,59N2 3,45 3,48 3,53O2 1,71 1,71 1,72H2O 0,25 0,21 0,15Total 100 100 100Volumen Nm³/h 141,22 140,9 138,04
Cantidades del Agua de Depuración
6 bar 8 bar 10 barCantidad Agua m³/h m³/h m³/hT 10°C 64 48 38T 30°C 106 83 68
Carga Agua de Depuración6 bar 8 bar 10 bar
T=10°C dT °C 0,38 0,50 0,63CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,5 2,6 4,1Pérdida deMetano en % 2,73 2,84 4,47T=30°C dT °C 0,22 0,28 0,35CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,8 2,9 5,5Pérdida demetano en % 3,06 3,17 6,0
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Depuración de Agua de Presión Depuración de Agua de Presión -- EjemploEjemplo 22
Cantidades del Agua de Depuración
6 bar 8 bar 10 barCantidad Agua m³/h m³/h m³/hT 10°C 64 48 38T 30°C 106 83 68
Composición de BiogasTemperatura del Sistema 10 °C
6 bar 8 bar 10 barVol.% Vol.% Vol.%
CH4 95,18 95,25 95,64H2 0 0 0CO2 2,01 1,96 1,59N2 1,72 1,75 1,76O2 0,85 0,85 0,86H2O 0,24 0,19 0,15Total 100 100 100Volumen Nm³/h 141,22 140,9 138,04
Carga Agua de Depuración6 bar 8 bar 10 bar
T=10°C dT °C 0,38 0,50 0,63CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,5 3,4 4,2Pérdida deMetano en % 2,73 3,71 4,58T=30°C dT °C 0,22 0,28 0,35CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,9 5 5,6Pérdida deMetano en % 3,17 5,46 6,11
Biogas
Biometano
Agua de Depuración, cargado
Agua de Depuración
Conclusión
4. Se puede conseguirconcentraciones de bio-metano mayores a 95-96Vol.% solamente en un parte inerte de (N2+O2) material en el Biogas menos a 1,5 Vol.%
Composición de Biogas
Vol.%CH4 55,5H2 0CO2 40N2 1O2 0,5H2O 3Total 100Volumen Nm³/h 250
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Depuración de Agua de Presión Depuración de Agua de Presión -- EjemploEjemplo 33
Composición de BiogasTemperatura del Sistema 10 °C
6 bar 8 bar 10 barVol.% Vol.% Vol.%
CH4 96,04 96,16 96,53H2 0 0 0CO2 2 1,91 1,58N2 1,38 1,4 1,4O2 0,34 0,34 0,34H2O 0,24 0,19 0,15Total 100 100 100Volumen Nm³/h 142,43 139,14 138,46
Cantidades del agua de Depuración
6 bar 8 bar 10 barCantidad Agua m³/h m³/h m³/hT 10°C 64 48 38T 30°C 106 83 68
Carga Agua de Depuración6 bar 8 bar 10 bar
T=10°C dT °C 0,38 0,50 0,63CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,5 3,4 4,3Pérdida deMetano en % 2,73 3,71 4,69T=30°C dT °C 0,22 0,28 0,35CO2 kg/h 190,6 190,6 190,6CH4 kg/h 2,9 5 5,7Pérdida deMetano en % 3,17 5,46 6,2
Biogas
Biometano
Agua de Depuración, cargado
Agua de Depuración
Composición de Biogas
Vol.%CH4 56H2 0CO2 40N2 0,8O2 0,2H2O 3Total 100Volumen Nm³/h 250
Conclusión
5. Las altas concentraciones de biometano causan altas pérdidas de metano
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Altura de la ColumnaAltura de la Columna
Efecto de Purificación Altura Columna en MetrosSeparación de CO2 Temperatura Sistema °CVol.% 10°C 30°CCantidad Agua de Depuración m³/h 64 106
De 40 a 2 18 22De 40 a 1 34 28De 40 a 0,5 43 36De 40 a 0,1 63 55
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Calculación del Valor de pHCalculación del Valor de pH
El valor pH de la solución de depuración en el agua de depuración
Calculación del Valor de pHSistema: Agua-Dióxido de Carbono
2,02,53,03,54,04,55,05,56,06,57,07,58,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Val
or p
H
CO2 en el Agua [g/l]
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Solubilidad de COSolubilidad de CO22 en Aguaen Agua
-----0,01250,024690
0,590,01290,025870
0,820,01370,029150
1,280,01660,036430
1,670,01900,042820
2,280,02260,052610
3,260,02810,06760
CO2NitógenoOxígenoTemp. (°C)
Solubilidades de CO2 en Agua a una Presión normal (g/l)Presión [bar]
Co
nce
ntr
aci
ón
de
CO
2[g
CO
2/
l A
gu
a]
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
TATA--Luft Valores LímitesLuft Valores Límites
0,15 kg/h
30 mg/m³
- Amoniaco- Compuestos de cloro gaseosos y anorgánicos, si no
contenido en clase I o clase II, indicado como cloruro de hidrógeno
flujo de masa según sustanciaoconcentración de masa según sustancia
Clase III
15 g/h
3 mg/m³
- Ácido Sulhídricoflujo de masa según sustanciaoconcentración de masa según sustancia
Clase II
Fachtagung INNOGAS Herstellung von Biomethan aus BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
4-1 Esquema Básico del Proceso Selexol 4-2 Datos de Equilibrio de Clariant para Genosorb 1753 4-3 Datos de Equilibrio de SFA Pacific4-4 Comparación Solubilidades Agua/Genosorb 4-5 Valores de Balance Proceso Selexol4-6 Calculación Depuración en Marcha sin Regeneración
Depuración de SelexolDepuración de Selexol
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Flash
Columna
Condensador
Biogas
Agua
Biometano
Radiador
P01P02
Stripper
Calentador
Aire
Gas Flash
Ventilador
Gas de Escape
Esquema BásicoEsquema Básico
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Datos de EquilibrioDatos de Equilibrio
Solubilidades de Gases diferentes a 25°C (N cm3/g · bar)tomadas en Tetraetilenoglicol Dimetileter (Genosorb 300 y 1753)
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Datos de EquilibrioDatos de Equilibrio
Fuentes: DOW, Clariant GmbH Datos de Equilibrio de SFA Pacific a K CH4/K Componente
6,60038,000HCN
2,20011,000H2O
7593,800C6H6
68340CH3SH
21134H2S
7.035COS
3.115CO2
0.21.0CH4
0.080.8CO
0.030.2H2
Solubilidad Ncm²/g.bar, @25°C
Solubilidad Index aComponente
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Solubilidades y BalancesSolubilidades y Balances
140 g/l6.009 g/l25 °CGenosorb
24 g/l1.685 g/l20 °CAgua
L CH4L CO2TemperaturaMedio
330 mg/Nm²< 0,2 mg/Nm³550 mg/Nm³H2S Concentración
28 Vol. %< 2 Vol. %29 Vol. %CO2
6 Vol. % *98 Vol. %66 Vol. %Metano
+33 °C-40 °C+35 °CPunto de Rocío
415 m³/h132 m³/h250 m³/hVolumen
Gas StrippFlash
Gas NaturalBiogasPunto de Medida
Comparación SolubilidadesAgua/Genosorb
Valores de Balance Proceso Selexol(Biogas sin aire,
no desulfuración biológica)
< 0,002 g/Nm³NH3 Concentración
< 0,001 g/Nm³H2S Concentración
9,9 Vol. %CO2
88,7 Vol. %Metano
+13 °CPunto de Rocío
1,48 Vol. %Concentración Agua
Calidad Gas NaturalPunto de Medida Depuración de Biogas con Genosorb ycontaminado con Agua
* UEG-Ex-Límite = 5-15 Vol. %
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
5-1 Esquema Básico Depuración Amina sin Presión 5-2 Diagrama Equilibrio5-3 Selctividad y Capacidad5-4 Planta Piloto y Laboratorio5-5 Unidad de Regeneración móvil para Solución de
Depuración5-6 Velocidad de Enlace CO25-7 Calculación de Conversión de CO25-8 Modelo de Planta e Imágenes
Depuración de AminaDepuración de Amina
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Esquema BásicoEsquema Básico
Biogas
Biometano
P01
PurificaciónBiogas
-
H2S, NH 3
CO 2-Condensación
Secado
Recuperación de-Calor
F02
F01 F03
Aceite Termal
E04
E05
E02
E03
E01
K01
CO 2
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Diagrama EquilibrioDiagrama Equilibrio
Diagrama Equilibrio de Depuración fisical y química
Fisisorción
Quimisorción
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Selctividad y CapacidadSelctividad y Capacidad
0,500,070,89MEA
0,320,092,27DEA
0,120,103,85MDEA
mol CO2/mol Aminamol H2S/mol AminSelectividadAmina
Capacidad
350 % Wt. MDEA
820 % Wt. DEA
1315 % Wt. MEA
2550 % Wt. DEA
3230 % Wt. MEA
Tasa de CorrosiónMPY
Disolvente
Selectividad y Capacidad
Corrosión
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Condiciones de EquilibrioCondiciones de Equilibrio
Proceso Detergente Adsorbato Reacción Química
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Pérdida de AminaPérdida de Amina
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Planta Piloto y LaboratorioPlanta Piloto y Laboratorio
Planta Piloto 1 Nm³/h
Planta Laboratorio
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Técnica de MediciónTécnica de Medición
Estación para rellenar Biogas
Vehículo de Servicio con Instrumentos de Medición
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Concentración de COConcentración de CO22 en Biometanoen BiometanoProducción de Biometano con Depuración de Amina sin Presión
Modo de Operación con solución de Depuración cargada y regenerada 5g CO2/l
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
14:3
8:14
14:4
0:59
14:4
3:43
14:4
6:27
14:4
9:11
14:5
1:55
14:5
4:39
14:5
7:23
15:0
0:07
15:0
2:51
15:0
5:35
15:0
8:19
15:1
1:03
15:1
3:48
15:1
6:32
15:1
9:16
15:2
2:00
15:2
4:44
15:2
7:28
15:3
0:12
15:3
2:56
15:3
5:40
15:3
8:24
15:4
1:08
15:4
3:52
15:4
6:36
15:4
9:20
15:5
2:04
15:5
4:48
15:5
7:32
16:0
0:16
16:0
3:00
16:0
5:44
16:0
8:28
Hora
Co
nce
ntr
ació
n [
Vo
l.%]
O2 CO2
Cantidad de Biogas 200 l/hSolución de Depuración 9,6 l/h
Aumento de Rendimiento a 400 l/hSolución de Depuración 9,6 l/h
Fase inicial 40 minutos
Estado estable
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Enlace de COEnlace de CO22
Separación de COSeparación de CO22 con DEAcon DEA
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Calculación de Conversión de COCalculación de Conversión de CO22
Separación de CO2 from BiogasConversión sólo para la geometría de
depuradores de la DGE
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0 0, 0, 0, 0, 1 1, 1, 1, 1, 2 2, 2, 2, 2, 3 3, 3, 3, 3, 4 4, 4, 4, 4, 5 5, 5, 5, 5,
Con
vers
ión
de C
O2
Altura de Apilado de la Columna [m]
Solución de Amina 2 Solución de Amina 3 Solución de Amina 1Solución de Amina 2 Solución de Amina 3 Solución de Amina 1
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Ciclo de AbsorciónCiclo de Absorción
Fase gaseosa
Fase líquida
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Equilibrios en la Absorción de COEquilibrios en la Absorción de CO22 y Hy H22S en S en Soluciones de AminaSoluciones de Amina
Fase gaseosa
Fase líquida
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Unidad de Regeneración para Soluciones de Unidad de Regeneración para Soluciones de DepuraciónDepuración
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Modelo de una PlantaModelo de una Planta
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Imágenes de las PlantasImágenes de las PlantasPlanta PilotoColumna de Depuración 25 Nm³/h
Unidad de Regeneración
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Imágenes de las PlantasImágenes de las Plantas
Planta para el Tratamiento de Biogas
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Imágenes de las PlantasImágenes de las Plantas
NOx Columnas de Depuración para la quimisorción lenta con un volumen de gas de escape de 1.000 Nm³/h
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
6-1 Orden de la Adsorción 6-2 Esquema Básico 6-3 Diagrama Equilibrio6-4 Curva de Equilibrio
Adsorción por PresiónAdsorción por Presión
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Orden de la AdsorciónOrden de la Adsorción
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Esquema BásicoEsquema BásicoGas producidoGas producido
GasGas de de escapeescape
Entrada de gasEntrada de gas
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Diagrama EquilibrioDiagrama Equilibrio
Diagrama Equilibrio de depuración física y chímica
Adsorción
Presión
Com
bina
ción
PSA
-TSA
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Curva de EquilibrioCurva de Equilibrio
Curva de Equilibrio de la Adsorción por Presión
Adsorbedor 1
Adsorbedor 2
Adsorbedor 3
Adsorbedor 4
Tiempo [min]
Pre
sió
n A
dso
rbed
or
rela
tiva
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
7-1 Energía Eléctrica 7-2 Análisis de la Rentabilidad del Tratamiento de Biometano 7-3 Efectos Secundarios7-4 Regulaciones Especiales en Alemania7-5 Resumen7-6 Diagramas Expensas en el Tratamiento de Biogas
Comparación de VariantesComparación de Variantes
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Demanda de la Energía EléctricaDemanda de la Energía Eléctrica
0,1680,0690,2510,273kWh/Nm³Biogas
39,5/44,617,360,5/65,166/70,5kWTotal
0,5220,5kWAgua de Refrigeración
815kWMáquina Frigorífica
10kWBomba de Vacío
515/1537/37kWBomba6/10 bar
29,5/342,3 (100 mbar)28,5/33,128,5/33,1kWCompresor 6/10 bar
PSADepuración de Amina
sin Presión
Depuración de Selexol Simple
DWWProceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Pérdida de MetanoPérdida de Metano
0,1190,0010,2980,102kWh/Nm³Biogas
29,80,274,4825,4kWhPérdida Potencia Eléctrica
35353535%Rendimiento Combinación Calor y Energía
85,10,5212,872,7kWPérdida Valor Calorífico
5,50,0313,754,7%Valor Medio
4-70,039,5-182,9-6,5%Pérdida de Metano
PSADepuración de Amina
sin Presión
Depuración de Selexol Simple
DWWProceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Evaluación Potencia Eléctrica en Total Evaluación Potencia Eléctrica en Total
0,2850,070,4990,375kWh/Nm³Biogas
71,8517,5124,9893,65kWhTotal
29,80,274,4825,4kWhPérdida Combinación Calor y Energía
42,0517,362,568,25kWhEnergía EléctricaDemanda
PSADepuración de Amina
sin Presión
Depuración de Selexol Simple
DWWProceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Demanda de Energía para la RegeneraciónDemanda de Energía para la Regeneración
110-16060-7020-30°CTemperatura
082,316,624,7kWh
0296.29759.79588.800kJ/hCalor
4,46234,46234,46234,4623kmol/hCantidad de CO2
no aplicable66,413,419,9MJ/kmolCalor de Adsorción molar
PSADepuraciónde Amina
Sin Presión
Depuración de SelexolSimpleDEA
DWWProceso
014,02,84,2kWCantidad de Corriente
PSADepuración de
Aminasin Presión
Depuración de Selexol Simple
DEA
DWWProceso
0,2850,1260,5110,391kWh/Nm³Biogas
71,8531,5124,9897,85kWhTotal
PSADepuración de
Aminasin Presión
Depuración de Selexol Simple
DEA
DWWProceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Análisis de Rentabilidad Análisis de Rentabilidad
+566.040+1.370.600+943.400Diferencia en 20 años
28.302+68.530+47.170/aCostos Diferenciales
50.73022.42890.95869.598/aCostos de Energía
8,98,98,98,9cent/kWhPrecio de Energía
570.000252.0001.022.000782.000kWh/aEnergía por Año
8.0008.0008.0008.000h/aHoras de Operación
250250250250Nm³/hCantidad Biogas
0,2850,1260,5110,391kWh/Nm³Expensas Biometano
PSADepuración de
Amina sin Presión
Depuración de SelexolSimpleDEA
DWWProceso
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Efectos SecundariosEfectos Secundarios
Efectos Secundarios de todos los Procesos para el Tratamiento de Biogas a Biometanomenos costos para servicios en la combinación de generación de calor y energíaDuración más largo de la combinaciónmayor rendimiento
De datos conocidos resulta la evaluación de esos efectos secundarios
Costos Servicios Biogas Gas Naturalen cent/kWh: 1,5 0,5Duración Combinación de Calor y Energía en h: 70.000 140.000Aumento de Rendimiento: 1-2 % Gas Natural en comparación con Biogas
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Efectos SecundariosEfectos Secundarios
De una planta de biogas con una potencia eléctrica de 500 kW resultan los siguientes efectos:Reducción 500kWh x 1 cent/kWh = 5 /h x 8.000 h/a = 40.000 /a
de Costos para Ahorro en 20 añosServicios por: = 800.000
Duración Combinación Calor EnergíaOperación con biogas en 20 años 2,28 veces renovación de la combinación calor energía
Operación con gas natural en 20 años 1,14 veces renovación de la combinación calor energíaCostos para renovación de la combinación calor energía 250.000 En general se opera 2 combinaciones calor energía a 250 kWh cada una
Ahorro en 20 años 1,14 x 2 x 250.000 = 570.000
Aumento de rendimiento empleado conservador con 1 %500 kWh x 0,01 = 5 kWh x 8000 h/a = 40.000 kWh/a
Beneficio en 20 años 800.000 kWhPrecio en Alemania 800.000 kWh x 16,9 cent/kWh = 135.200 Precio en el extranjero 800.000 kWh x 8,9 cent kWh = 71.200
El total de los efectos secundarios del tratamiento de biometano asciende a:dentro de 20 años 1.441.200 a 1.505.200 .
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Regulaciones Especiales en AlemaniaRegulaciones Especiales en Alemania
Gratificación para innovación y combinación de calor y energía con 2 cent/kWh cada una
500 kWh x 2 cent Gratif. Innovación 10 /h x 8000 h/a 80.000 /a82,3 kWh x 2 cent Gratif. Combi Calor Energía 1,646 /h x 8000 h/a 13.168 /a
Total 93.168 /a
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
ResumenResumen
104.530146.00066.95885.662/aDiferencia
80.00093.16882.65680.000/aRegulación Gratificación D
75.26075.26075.26075.260/aEfectos SecundariosD
-50.730-22.428-90.958-69.598/aCostos Energía
PSADepuración de
Amina sin Presión
Depuración de SelexolSimple
DEA
DWWProceso
21.33049.632-18.8982.462/aDiferencia
0000/aRegulación Gratificación
72.06072.06072.06072.060/aEfectos Secundarios
-50.730-22.428-90.958-69.598/aCostos Energía
PSADepuración de
Amina sin Presión
Depuración de Selexol Simple
DEA
DWWProceso
en el ejemplo de la producción de biogas 250 Nm³/h se recibe los siguientes resultados:
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
ResumenResumen
9,899,598,95,585,585,18kWh/kgValor Calorífico NetoHu
10,9810,649,886,196,195,75kWh/Nm³Valor Calorífico Bruto Ho
14,5113,7812,486,276,285,78kWh/Nm³Índice Wobbe Ho
ppm NH3
ppm COS
ppmH2S
0,08860,34361,71810,050,21Vol. %O2
0,35461,37446,87240,20,84Vol. % N2
000Vol. %H2
0,07090,06670,0687333Vol. %H2O
0000Vol. %CO
0,20002,00662,040,754040Vol. %CO2
99,285996,208789,3408565652Vol. %CH4
Biometano 3Biometano 2Biometano 1Biogas 3Biogas 2Biogas 1DimensiónComponente
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Diagrama Diagrama Demanda de EnergíaDemanda de Energía
Costos para el tratamiento de biogas, diferentes autores, referiendo a la demanda de energía
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
DWW Seloxol Amina Amina, sin presión PSA
Dem
anda
de
Ene
rgía
kW
h/N
m³
Bio
gas
Proceso del Tratamiento de Biogas
Instituto Wuppertal TU-WienCarboTech DGE
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Diagrama Diagrama Costos del TratamientoCostos del Tratamiento
Costos para el tratamiento de biogas, diferentes autores, referiendo a los costos del tratamiento
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
DWW Seloxol Amina Amina, sin presión PSA
Cos
tos
del T
rata
mie
nto
/a
Proceso del Tratamiento de Biogas
Instituto Wuppertal TU-WienCarboTech DGE
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Proceso Biogas con Utilización optimizada de Energía y Recursos
PerspectivasPerspectivas
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de Biogas DGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
Perspectivas Perspectivas Proceso BiogasProceso Biogas
Calor
Azufre
Planta Biogas
Tratamiento de Biogas
Producción de Gas Natural
Calefacción
Sustrato de
Fermenta-ción
Desulfurización biológica
Desulfurización química húmeda
Adsorción
Materias Primas
Productos Químicos
Red Gas Natural
CO2
Fertilizante Sulfato Amónico
HolzhackschnitzelPlanta con Virutas de Madera como
Generador de Energía
Wasser-kreislauf
Fertilizante
Ammonium-carbonat
Simposio INNOGAS Producción de Biometano de BiogasDGE GmbH, Dr.-Ing. Lothar Günther
FinFin
¡ Muchas Gracias por la Atención !
Top Related