Gasdicht, auch bei geringer Flächenpressung

Nachwachsende Rohstoffe aus der Landwirtschaft, tierische Exkremente, Reststoffe aus der Lebensmittel- und Agrar-Industrie dienen einer Biogas-Anlage als Ausgangsstoffe. Da sich die Ausgangsstoffe sehr gut an die jeweiligen Prozessbedingungen anpassen können, lassen sich nahezu alle organischen Substanzen durch Vergären abbauen. Das dabei freigesetzte Gas wird gesammelt. Bei diesem Biogas handelt es sich um ein brennbares Gasgemisch. Es besteht zu mehr als 50 % aus dem farb- und geruchlosen Methan, aus Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Sauerstoff und Wasser sowie Begleitgasen wie Schwefelwasserstoff.

Teilweise wird das Gemisch direkt thermisch in Blockheizkraftwerken zum Generieren von Strom und Wärme verwertet. Bei Großanlagen liegt jedoch eine andere Zielsetzung vor: Man möchte speziell das Methan auch ins Erdgasnetz als Ergänzung oder Ersatz des fossilen Brennstoffes einspeisen. Ebenso ist ein Einsatz als komprimiertes Erdgas (CNG) bzw. Flüssigserdgas (LNG) machbar.

Für diese Verwendungen ist es erforderlich, das ursprüngliche Biogas aufzubereiten, um gezielt den Methananteil in möglichst reiner Form zu erhalten. Verfahrenstechnisch nutzt man dazu Hohlfasermembranen.

Zur Abtrennung von Methan lassen sich beispielsweise die Sepuran Green Module des Herstellers Evonik einsetzen. Sie bestehen aus mehreren Tausend Hohlfasern, die aus Hochleistungskunststoff hergestellt und in einem Edelstahlrohr gebündelt werden.

Die Gastrennung durch Hohlfasermembranen nutzt die Tatsache, dass Gasmoleküle unterschiedlich groß und unterschiedlich gut im Polymer löslich sind. Da CO2-Moleküle kleiner sind als Methanmoleküle und sich zudem im Polymer besser lösen, können sie die Mikroporen der Membran wesentlich schneller durchwandern. An der Hochdruckseite der Membran sammelt sich somit Methan an, während Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und der Großteil des CO2 die Membran passieren. Durch die geschickte Verschaltung der Gastrennmodule lässt sich das Methan aus dem Rohgas auf bis zu 99 % aufreinigen. Hierzu wird lediglich ein Kompressor benötigt.

Kritisch für die Aufbereitungsanlage ist die Dichtheit sämtlicher (Schraub-)Dichtverbindungen, egal ob auf Roh- oder Reingasseite, denn bei Austritt besteht unter Umständen Explosionsgefahr.

Ein Gasaufbereitungsmodul in einem 40-Fuß-Container kann weit mehr als 700 Dichtverbindungen/Verschraubungsdichtungen enthalten. Anfänglich wurden andere Dichtungen an der Verschraubung bzw. Überwurf der Wellschläuche verbaut. Sie brachten jedoch leider nicht den gewünschten Erfolg. Sie waren undicht, wie bei einer Druckprobe festgestellt wurde.

Damit stand der Hersteller der Aufbereitungsanlage vor einem Problem – was konnte man tun, um Dichtheit dauerhaft zu erreichen? In Zusammenarbeit mit dem Wellschlauch-Lieferanten IBK Wiesehahn konnte eine Lösung gefunden werden. Zum einen wurden die ¾“-Verschraubungsdichtungen optimiert, zum anderen zu Klinger top-chem 2003 als Dichtungsmaterial gewechselt. Als gefüllte PTFE-Dichtung leistet dieses Material das benötigte hohe Maß an sicherer Anpassung, so dass die Verschraubungsdichtungen an den Kartuschen nun dicht bleiben. Eine gewisse Herausforderung bestand noch in dem Fakt, dass die Gasaufbereitungsanlagen innerhalb weniger Minuten zu Volllast hochgefahren werden können, häufig aber auch ein Teillastbetrieb vorliegt. Doch Klinger top-chem 2003 hat die Prüfungen in allen Lastzuständen und Anforderungen bestanden.

Damit wurde ein weiterer Nachweis erbracht, dass diese Dichtung bereits bei geringen Flächenpressungen hohe Gasdichtheit aufweist und durch ihre Beständigkeit gegen Methan, Schwefelwasserstoff, Stickstoff und weitere Gase auch eine lange Einsatzzeit erreicht.

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Produktmanager Dichtungen,Klinger

Fachjournalist

Das Weichstoffdichtungsmaterial Klinger top-chem 2003 lässt sich im Temperaturbereich von -200 bis ca. 200 °C einsetzen. Es ist in den Standarddicken 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm und 3,0 mm verfügbar.

Konkrete Einsatzbeispiele für das Dichtungsmaterial sind:

Klinger top-chem 2003 ist unter anderem beständig gegen Ameisensäure, Chlorgas (feucht und trocken), Ethanol, Methan und Schwefelwasserstoff.