Anwendung von Aktivkohle bei der Reinigung von Biogas

Biogas ist eine saubere und erneuerbare Energiequelle, die aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und ihrer breiten Anwendungsmöglichkeiten hoch angesehen ist. Es kann Treibhausgasemissionen wirksam reduzieren und eine nachhaltige Lösung für die Energieerzeugung bieten.

Biogas enthält jedoch in der Regel verschiedene Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff, Ammoniak und flüchtige organische Verbindungen, die die Anlagen korrodieren lassen und Risiken für die Umwelt und die menschliche Gesundheit darstellen können.

Um die Qualität und Sicherheit von Biogas zu verbessern, ist eine wirksame Reinigung unerlässlich. Aktivkohle mit ihren ausgezeichneten Adsorptionseigenschaften ist ein unverzichtbares Material für den Biogasreinigungsprozess.

Dieser Artikel befasst sich mit der Anwendung von Aktivkohle in der Biogasreinigung und soll denjenigen helfen, die sich mit der Biogasaufbereitung befassen.

Notwendigkeit der Biogasaufbereitung

Als saubere und erneuerbare Energiequelle hat Biogas ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Es kann direkt zum Heizen und zur Stromerzeugung verbrannt oder zu Biomethan für den Einsatz im Verkehr und in anderen Bereichen aufbereitet werden.

Unbehandeltes Biogas enthält jedoch zahlreiche Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Wasser, Siloxane, Halogenkohlenwasserstoffe und Ammoniak, die sich negativ auf die Biogasnutzung auswirken:

• Korrosion der Ausrüstung: Schwefelwasserstoff ist hochgradig korrosiv und kann Biogasleitungen, Kompressoren, Brenner und andere Anlagen schwer beschädigen und deren Lebensdauer verkürzen.

• Reduzierter Biogas-Heizwert: Inerte Gase wie Kohlendioxid und Stickstoff verringern den Heizwert des Biogases und beeinträchtigen die Verbrennungseffizienz.

• Umweltverschmutzung: Bei der Verbrennung von Schwefelwasserstoff entstehen schädliche Gase wie Schwefeldioxid, die die Atmosphäre verschmutzen.

• Gefährdung der menschlichen Gesundheit: Schwefelwasserstoff ist ein hochgiftiges Gas; hohe Konzentrationen können die menschliche Gesundheit ernsthaft schädigen.

Daher ist es unerlässlich, Biogas während der Produktion und Nutzung zu reinigen, um Schadstoffe wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak zu entfernen und sicherzustellen, dass das Biogas die Anforderungen für die spätere Verwendung erfüllt und gleichzeitig die nachgeschalteten Anlagen vor Korrosion schützt.

Das Prinzip der Aktivkohle in der Biogasaufbereitung

Aktivkohle ist ein Kohlenstoffmaterial mit einer hoch entwickelten Porenstruktur und einer großen spezifischen Oberfläche, das eine hervorragende Adsorptionsleistung aufweist. Es kann Schwefelwasserstoff, Siloxane, flüchtige organische Verbindungen und andere Verunreinigungen durch physikalische Adsorption und chemische Adsorption effektiv aus dem Biogas entfernen.

Der Mechanismus umfasst vor allem die folgenden Aspekte:

Erstens werden Verunreinigungen wie Schwefelwasserstoff und flüchtige organische Verbindungen im Biogas aufgrund von Van-der-Waals-Kräften und anderen intermolekularen Kräften in den Poren der Aktivkohle adsorbiert, wodurch eine physikalische Adsorption erreicht wird.

Zweitens können die funktionellen Gruppen auf der Oberfläche von Aktivkohle mit bestimmten Verunreinigungsmolekülen chemisch reagieren. Beispielsweise kann KI-imprägnierte Aktivkohle Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel oxidieren und ihn auf der Oberfläche der Aktivkohle fixieren, wodurch eine chemische Adsorption erreicht wird.

Darüber hinaus kann Aktivkohle als Katalysator wirken, die Aktivierungsenergie verringern und die chemische Umwandlung bestimmter Verunreinigungen beschleunigen, z. B. die Oxidation von Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel fördern und so die Reinigungsleistung verbessern.

Vorteile von Aktivkohle bei der Biogasreinigung

Aktivkohle wird wegen ihrer hohen Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit bei der Aufbereitung von Biogas weithin eingesetzt. Sie entfernt schädliche Verunreinigungen durch Adsorption und stellt sicher, dass die Qualität des Biogases den späteren Nutzungsanforderungen entspricht.

Hier sind die wichtigsten Vorteile von Aktivkohle bei der Reinigung von Biogas:

Starke Adsorptionsleistung

Aktivkohle hat eine hoch entwickelte Porenstruktur, die zahlreiche Adsorptionsstellen für Gasmoleküle bietet. Chemisch modifizierte Aktivkohle kann ihre Adsorptionskapazität für schädliche Gase wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak weiter erhöhen.

Langlebigkeit und Regenerierbarkeit

Aktivkohle hat eine lange Lebensdauer und kann wiederverwendet werden, was die Betriebskosten erheblich senkt.

Nachdem wir die Prinzipien und Vorteile von Aktivkohle in der Biogasreinigung verstanden haben, wollen wir nun untersuchen, welche Arten von Aktivkohle für diese Anwendung am besten geeignet sind.

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Auswahl von Aktivkohle für die Reinigung von Biogas

Bei der Biogasreinigung werden häufig verschiedene Arten von Aktivkohle verwendet. Die Auswahl der geeigneten Aktivkohle auf der Grundlage ihrer Eigenschaften und Anwendungsszenarien ist entscheidend. Im Folgenden werden einige gängige Aktivkohlesorten und ihre spezifischen Anwendungen in der Biogasreinigung vorgestellt:

Konventionelle Aktivkohle

Diese Art von Aktivkohle beseitigt schädliche Gase wie Schwefelwasserstoff in erster Linie durch physikalische Adsorption. Schwefelwasserstoffmoleküle werden durch die mikroporöse Struktur der Aktivkohle adsorbiert und interagieren physikalisch mit der Kohlenstoffoberfläche, wodurch der Schwefelwasserstoff effektiv abgeschieden wird. Zu den gängigen Arten von konventioneller Aktivkohle gehören:

• 4mm CTC60 Extrudierte Aktivkohle: Entwickelt für Luft- und Gasreinigungsanwendungen, hergestellt durch Hochtemperatur-Dampfaktivierung von Steinkohle. Das Ergebnis ist ein poröses Material mit einer großen Oberfläche, das eine Vielzahl von Verunreinigungen und schädlichen Gasen wie Schwefelwasserstoff adsorbieren kann.

• 4×10 Granulierte Aktivkohle: Aufgrund seiner einzigartigen Porenstruktur bietet es eine große Oberfläche für den Gaskontakt, was die Adsorptionseffizienz für verschiedene Verunreinigungen erhöht.

Imprägnierte Aktivkohle

Bei der Reinigung von Biogas, imprägniert aktiviert Aktivkohle wie z. B. mit Kaliumhydroxid imprägnierte Aktivkohle und mit Kaliumiodid imprägnierte Aktivkohle wird üblicherweise verwendet.

Diese spezielle Art von Aktivkohle verbessert ihre Adsorptionsleistung durch Mischen oder Imprägnieren der Kohle mit bestimmten Chemikalien (Imprägniermittel). Durch diese Behandlung wird die Fähigkeit der Kohle, bestimmte Schadstoffe zu adsorbieren, erheblich verbessert, so dass Schadstoffe wirksam aus dem Biogas entfernt werden.

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