VPSA-Systeme zur Biogasaufbereitung, 450–4.000 Nm³/h

VPSA-Systeme wandeln Biogas in Biomethan um: einen erneuerbaren gasförmigen Brennstoff als Ersatz für Erdgas. Die Anlagen verarbeiten 450–4.000 Nm³/h Rohbiogas aus Landwirtschaft, Bioabfallverwertung und Kläranlagen. Gasvorbehandlung und adsorptive Trennung bilden einen automatisierten Gesamtprozess.

Biomethan dient zur Flaschenbefüllung bei 250–300 bar, zur Einspeisung in öffentliche Gasnetze und zur Versorgung in flüssiger Form. Die Flaschenbefüllung erfordert eine zusätzliche Verdichtung, flüssiges Biomethan eine Verflüssigung. Hochdruckverdichter, Netzeinspeiseeinheit und Verflüssigungsanlage werden separat geliefert.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) bezeichnet die Druckwechseladsorption mit Vakuumregeneration. Biogas strömt unter Druck durch ein festes Adsorbens. CO₂ wird an dessen Oberfläche und in den Poren gebunden; methanreiches Gas verlässt den Behälter. Anschließend sinkt der Druck, und Vakuumpumpen entfernen das gebundene CO₂. Das Adsorbens erhält seine Aufnahmekapazität zurück.

Die Adsorber arbeiten im Wechsel: Während einige Gas reinigen, werden andere regeneriert. Aufeinander abgestimmte Zyklen gewährleisten einen kontinuierlichen Biomethanstrom. Die Automatik passt die Zyklusdauer an Änderungen des Rohgasstroms an und hält die vorgegebene Produktqualität. Die Regeneration ermöglicht die wiederholte Nutzung des Adsorbens ohne Austausch nach jedem Zyklus.

Beim Abkühlen des Rohbiogases kondensiert Wasserdampf; die Flüssigkeit wird abgeschieden und abgeleitet. Ein Gebläse fördert das Gas zu den nächsten Reinigungsstufen. Die Erwärmung vor den Aktivkohlefiltern verhindert Kondensatbildung in der Filterschüttung.

Aktivkohle entfernt Schwefelwasserstoff. Ein Arbeitsfilter und ein nachgeschalteter Schutzfilter ermöglichen eine zweistufige Reinigung. Die Umschaltverrohrung erlaubt den Wechsel der Filterreihenfolge. Nach der Entschwefelung wird das Gas erneut gekühlt, um Feuchtigkeit vor der Verdichtung abzuscheiden.

Ein Schraubenverdichter erzeugt den Druck für die adsorptive Trennung. Trockenverdichtung verhindert den Kontakt des Prozessgases mit dem Schmieröl des Verdichters. Die Nachkühlung führt Wärme ab und kondensiert Wasserdampf. Anschließendes Erwärmen bereitet das Gas für das Adsorptionsmodul vor. Ein vorgeschalteter Pufferbehälter vergleichmäßigt die Gaszufuhr zum Verdichter.

Die Vakuumregeneration entfernt das aufgenommene CO₂ und stellt die Arbeitskapazität des Adsorbens wieder her. Die Trennung erfolgt an einem Feststoff ohne Waschwasser oder Aminlösung. Kühlkondensat wird separat abgeleitet. Verdichtung und Evakuierung erzeugen die wechselnden Druckstufen in den Adsorbern.

Der CO₂-reiche Strom wird über eine Gasleitung abgeführt. Optional lässt sich eine Anlage zur CO₂-Reinigung und -Verflüssigung ergänzen. Damit kann neben Biomethan ein zweites vermarktbares Produkt gewonnen werden. Die CO₂-Rückgewinnung und -Verflüssigung wird separat von der Aufbereitungsanlage geliefert.

Die Anlage arbeitet automatisch. Das Touchpanel zeigt Fließbild, Prozessparameter und Anlagenzustände. Programmierte Abläufe übernehmen Start und Stopp; das Ereignisprotokoll erfasst Warnungen und Störungen mit Datum und Uhrzeit. Betriebsstundenzähler unterstützen die Wartungsplanung für Verdichter, Pumpen und Nebenaggregate.

Fernzugriff ermöglicht Überwachung, Diagnose und Bedienung. Dazu gehören Alarm- und Warnmeldungen, der Abruf archivierter Daten und die Änderung von Betriebsparametern. Die Sicherheitskette verbindet den Not-Halt mit den Schutzsignalen der Aggregate.

Modularer Aufbau, werkseitige Montage und Prüfung reduzieren die Arbeiten am Standort. Die Technik ist in Containern untergebracht; Serviceöffnungen ermöglichen Inspektion und Wartung. Wärme- und Schalldämmung, Lüftung und Beleuchtung schaffen Betriebsbedingungen für die Aggregate. Gaswarnung und Brandmeldung ergänzen das Sicherheitssystem. Container erleichtern Transport und Aufstellung der Module an bestehenden Biogasanlagen.

Der Wassertaupunkt des Biomethans liegt unter −65 °C. Der H₂S-Gehalt nach der Gasvorbehandlung beträgt weniger als 3 ppm.