Abstract

DGMK-Fachbereichstagung "Energetische Nutzung von Biomassen" vom 14.-16. April 2008
Prozesstaugliche Teeranalyse – Anforderungen, derzeitige Möglichkeiten und
zukünftige Entwicklungen
York Neubauer* und Frank Behrendt
Die Anlagenkomponenten, in denen das Produktgas von Vergasungsreaktoren aufbereitet und
entsprechend den Erfordernissen der Weiterverwendung konditioniert wird, sind von zentraler
Bedeutung für den Gesamtprozess. Die Funktion dieser Komponenten ist entscheidend für
einen wirtschaftlichen Betrieb des gesamten Systems. Für Systeme im kleinen und mittleren
Leistungsbereich sind die spezifischen Kosten für die Gasaufbereitung vergleichsweise hoch,
weshalb meist auf einfachste Lösungen gesetzt wird.
Entscheidend für die Entwicklung, den Betrieb und die Überwachung vom Vergasungsprozess selbst als auch der sich anschließenden Gasreinigungssysteme ist eine möglichst umfassende Kenntnis der Prozessbedingungen.
Ein großes Hemmnis bei der Etablierung von Vergasungsprozessen mit Biomasse als Brennstoff, ist nach wie vor der Problemstoff Teer. Während der Systemzustand hinsichtlich der
Messung von Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung gut erfasst werden kann, ist die
Analyse von Teer komplizierter.
Das normierte Verfahren nach CEN/TS 15439 (entstanden aus „tar protocol“ und tar guideline“) erlaubt vergleichbare Messungen an verschiedenen Vergasern. Die Ergebnisse stehen
allerdings erst nach einiger Zeit zur Verfügung und sind über einen längeren Zeitraum gemittelt. Das SPA-Verfahren der KTH Stockholm erlaubt die Probenahme in wesentlich kürzerer
Zeit, die Ergebnisse sind aber auch hier erst nach einer Laboranalyse verfügbar.
Die Anforderungen an die Teeranalyse sind verschieden. Für die Überwachung von empfindlichen Prozesskomponenten ist es ausreichend, einen „Wert“ für den Teergehalt im Gas zur
Verfügung zu haben. Diesen Ansatz verfolgen das online Teermessgerät der Universität
Stuttgart (tar analyzer) als auch ein Gerät zur Bestimmung des Teer-Taupunkts, das am ECN
entwickelt wird. Solche online Analyseverfahren können für die Prozessüberwachung und
auch für Regelungskonzepte verwendet werden.
Detaillierte Informationen zur Zusammensetzung des Teers sind z. B. für die Beurteilung der
katalytischen Teerreformierung erforderlich. Dazu können gaschromatographische Methoden
in Kombination mit Massenspektrometern oder Massenspektrometer allein eingesetzt werden.
Mit diesen Verfahren kann Teer detailliert und z. T. auch nahezu kontinuierlich analysiert
werden. Nachteilig sind jedoch der hohe Preis und der Bedienaufwand.
Für die Weiterentwicklung der Vergasungstechnologie sind einfach zu bedienende, robuste
und kostengünstige online Teermessverfahren erforderlich. Damit können dann Überwachung
und auch Prozessregelung automatisiert werden und damit die Anlagenverfügbarkeit verbessert werden. Grundzüge wie Probenahme, Schnelligkeit, Bedienaufwand und Nachweisprinzipien werden diskutiert.
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