SP Biogasar häng med! Kvalitet av biogas Markus Vestergren, SP
Karine Arrhenius, Ulrika Johansson, Marcus Vestergren SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
SGC Projekt Följande parter har gjort det möjligt att genomföra detta utvecklingsprojekt Flotech Services AB Stockholm Gas AB Göteborg Energi AB Surahammars KommunalTeknik AB LäckebyWater AB Svensk Biogas Malmberg Water AB Svenskt Vatten AB MittSverige Vatten AB NSR AB Sötåsens Naturbruksgymnasium Swedish International Biogas AB Ragnsells Heljestorp AB VA Syd Energimyndigheten
Reningsverksslam Matavfall Vattenskrubber Aminskrubber PSA Kryoteknik mm Biprodukter från industri Gödsel Grödor CH 4 CO 2 Annat? CH 4 Annat?
Mål Kartlägga (under normaldrift) biogas- och fordonsgas-sammansättning med avseende på huvudkomponenter och föroreningar beroende på vilket substrat som har rötats och vilken uppgraderingsteknik som har använts Underlag för - Kunskapsbyggande (biogasprocess, fordonsgasrenhet) - Utredning av driftproblem eller haveri som orsakas av ämnen i gasen eller som kan förklaras tack vare ämnen i gasen
Typ av anläggning eller substrat Avfallsanläggning Reningsverk (avloppsslam) Energigröda och biprodukt från livsmedelsindustri Gödsel Antal biogaser (kan vara flera per anläggning) (n=) 6 9 3 3 Mesofil 4 9 3 3 Termofil 2 0 0 0 Hygieneringsteg Ja Nej Nej Ja/Nej ph Från 7,2 till 8 Från 7,0 till 7,3 Från 7,6 till 7,8 Från 7,6 till 7,9 TS % Från 2,2 till 5-6 Från 1,7 till 3,5 Från 4 till 8,2 ca 5 VFA (g/l) Från 2 till 4-5 Från 0,06 till 0,2 Inga uppgifter 18
A b u n d a n c e T i m e - - > 3 2 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 2 8 0 0 0 0 0 2 6 0 0 0 0 0 2 4 0 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 8 0 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 0 1 4 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 S i g n a l : 1 1 0 5 2 5-0 0 4 o r e b r o r a g a s 1. D \ F I D 1 A. C H 1 0. 0 0 1 5. 0 0 2 0. 0 0 2 5. 0 0 3 0. 0 0 3 5. 0 0 4 0. 0 0 Föroreningar i biogas före och efter uppgradering Föroreningar i biogas: Tydliga profiler av substrat Matavfall p-cymen D-Limonen Avloppsslam D5 Undekan Biprodukter livmedelsindustri 2-butanon Dimetyldisulfid
Avloppsslam Matavfall Biprodukter från industri Kolväten med 9 till 14 C Siloxaner 100-400 ppm P-cymen D-limonen Andra terpener 400 1200 ppm Ketoner, furaner, (Svavelämnen) 10 30 ppm Gödsel?
Avfalls anläggning Renings verk Avfalls anläggning + Reningsverk Energigröda och biprodukt från livsmedels industri Gödsel Antal rengaser (n=) efter torkningssteg Antal rengas (n=) före torkningssteg 2 2 4 3 1 0 0 2 0 0 Uppdraderings teknik PSA Skrubber (vatten) PSA Skrubber (amin) Skrubber (vatten och amin) Vattenskrubber Vattenskrubber
Princip Egenskap Behov av rening före PSA (Pressure swing Absorption) Adsorption Ja, vatten och svavelväte Kolfilter Membran Permeation Ja Vattenskrubber Absorption Vattenlöslighet Kemisk skrubber, aminskrubber Kemisk reaktion Kemisk struktur Organisk fysisk skrubber Absorption Löslighet i ett lösningsmedel Nej Ja, svavelväte Kolfilter Nej Kryogenisk uppgradering Kokpunkt/ Sublimationspunkt Kokpunkt/ Sublimationspunkt Ja
18 16 Kolfilter 14 12 10 8 6 H2S ppm Före H2S ppm Efter 700 600 500 400 300 200 100 4 2 0 Prov 1 Prov 2 Prov 3 Prov 4 Prov 4 efter bytt av material VOC mg/m3 Före 0 Prov 1 Prov 2 Prov 3 Prov 4 Prov 4 efter bytt av material VOC mg/m3 Efter
Vattenskrubber Aminskrubber PSA SS 15 54 38 Antal prov 7 3 2 Medel Spann Medel Spann Medel Spann CH 4 CO 2 97,0 96,2-97,7 96,9 96,1-97,7 94,9 92,9 96,8 96-98 1,5 0,2-2,3 1,7 0,2-2,7 3,6 2,7-4,4 O 2 0,3 < 0,1-0,5 0,3 < 0,1-0,3 0,1 < 0,1-0,2 < 1 N 2 1,4 0,8-1,8 1,1 0,8-1,3 1,6 0,8-2,3 CO 2 +O 2 +N 2 3,0 2,3-3,9 3,0 1,7-3,7 5,2 3,5-6,9 < 4
Avfalls anläggning Renings verk Blandat Avfalls anläggning + Reningsverk Energigröda och biprodukt från livsmedels industri Gödsel Antal rengaser (n=) 2 2 3 3 1 Medelhalt VOC i biogas mg/m 3 700 mg/m 3 200 mg/m 3 400 mg/m 3 10-30 mg/m 3 20 mg/m 3 PSA VOC i rengaser 5 mg/m 3 3 mg/m 3 - - - P-cymen D-Limonen Vattenskrubber VOC i rengaser 100 mg/m 3-70 mg/m 3 < 5 mg/m 3 < 1 mg/m 3 (n = 3) < 1 mg/m 3 Alkaner, olja Aminskrubber VOC i rengaser - 10 mg/m 3 10 mg/m 3 - - Svavelämnen inkl. H 2 S, kväveföreningar inkl. NH 3, Siloxaner: enbart låga halter, alla gaser uppfyller SS 15 54 38
Uppgraderad och torr gas efter en aminskrubber Metylpiperazin Metyldietanolamin
Slutsatser: - Föroreningar i biogas: tydligt fingeravtryck på substrat - Varierande effekter av kolfilter på föroreningar, ofta bra effekt på H 2 S - Fordonsgas renhet enligt SS 15 54 38, krav uppfyllda för huvudkomponenterna, svavelämnen, kväveföreningar - Siloxaner: behandlas effektivt av uppgraderingstekniker - Andra föroreningar i fordonsgas: inga krav på dem. Deras effekter okända, förmodligen inga problem (?) med terpener och alkaner - Aminer från aminskrubber kan följa med fordonsgas, hur? Varför? - Var tar föroreningar vägen?
För mer information, kontakta: Marcus Vestergren 010 516 50 29 070 382 52 87 marcus.vestergren@sp.se