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Stille Helfer in allen Bereichen

Statische Mischer in der Biogasproduktion
Stille Helfer in allen Bereichen

Der immer größer werdende Hunger nach Energie und die immer knapper werdenden Rohstoffe zwingen zu neuen Ansatzpunkten in der Energiegewinnung. Einer davon ist die Erzeugung von Biogas mittels Fermentation von Biomasse. Bei der Verarbeitung der Biomasse schaffen statische Mischer an vielen Stellen Vorteile.

Der Autor: Mark Schumacher Geschäftsführer, Schumacher Verfahrenstechnik

Eine wesentliche Grundvoraussetzung für das effiziente Arbeiten einer Biogasanlage und ein damit einhergehender großer Wirkungsgrad sind optimale Randbedingungen für den Prozess des mikrobiellen Abbaus. In den meisten Fällen wird das Verfahren der Nassvergärung angewendet, da man hier fließfähiges Substrat vorliegen hat, das sich mittels Spezialpumpen leicht verarbeiten und aufbereiten lässt. Bei der Biogasproduktion mittels Nassvergärung gibt es drei Bereiche, in denen ein Einsatz von statischen Mischern sinnvoll ist. Das Substrat, das in großen Mengen und in ungleichen Mengenverhältnissen angeliefert wird, muss aufbereitet und nach Möglichkeit homogen in den Reaktor eingebracht werden. Hierbei kommen dynamische Schneckenmischer und Exzenterschneckenpumpen zum Einsatz. Diese Pumpen leisten eine enorme Arbeit und mischen das Vorprodukt schon ordentlich durch, allerdings können sie das Substrat nicht homogenisieren, da der Förderstrom und die Mischarbeit von der Beschickung abhängt. Hier ist der Einsatz eines statischen Mischers mit einer großen Nennweite und speziellen Wendelelementen sinnvoll, wie er von Schumacher Verfahrenstechnik speziell für den Einsatz von hochviskosen Stoffen mit großem Festkörperanteil entwickelt wurde. Er weist relativ wenig Druckverluste auf und zeigt kaum Verstopfungsneigung. Der Mischer kann das von der Pumpe ausgebrachte Substrat um einen wesentlich höheren Grad der Homogenität vermischen. Dabei ist er nahezu wartungsfrei, da es keine beweglichen Bauteile gibt.
Auf Temperatur gebracht
Das Substrat muss vor dem Einbringen in den Reaktor auf die Prozesstemperatur vorge-wärmt werden. Diese liegt bei den meisten Biogasanlagen bei ca. +35 °C und wird mittels Röhrenwärmetauschern im Gegenstromprinzip durchgeführt. Verwendet wird Wasser, das durch die Abwärme des Blockheizkraftwerks aufgeheizt und im Gegenstromverfahren in den Röhrenwärmetauscher eingebracht wird. Hierbei wird Wasser von der Abwärme des Blockheizkraftwerks aufgeheizt und im Gegenstromverfahren in den Röhrenwärmetauscher eingebracht, der das Substrat aufheizt. Nachteil ist, dass lange Strecken erforderlich sind, um die gewünschte Temperatur zu erreichen, da das teilweise hochviskose Substrat durch Rohrleitungen mit großem Querschnitt gefördert werden muss und hierbei der Wärmeübertrag gering ist. Der Einsatz von speziellen Mischelementen sorgt für eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads. Die Mischketten werden in die Substratleitung eingesetzt und sorgen für eine stetige Umwälzung und Durchmischung des Substrats. Dadurch wird ein wesentlich höherer Wärmeübertragungswert erreicht.
Aufbereitung des Gases
Das durch die Fermentation entstandene Biogas ist noch mit vielen schädlichen Verunreinigungen und Zusätzen versehen. Hier ist zum einen Schwefelwasserstoff zu nennen, der in großen Mengen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen anfällt. Aber auch andere schädigende Stoffe müssen aus dem Biogas entfernt werden. Hierbei werden die verschiedensten chemischen Prozesse angewendet, bei denen ebenfalls der Einsatz eines statischen Mischers äußerst sinnvoll ist. Durch die speziellen Gasmischelemente wird das Gas in der Strömung besser vermischt und kann entsprechend schneller trocknen sowie mit den teilweise eingebrachten Zusatzstoffen homogener vermischt werden. Bei der Einspeisung ins Erdgasnetz muss zusätzlich noch eine Durchmischung mit Erdgas und evtl. Geruchsstoffen erfolgen, was sich ebenfalls am besten mit statischen Mischern durchführen lässt.
Vielseitiges Produktprogramm
Statische Mischer lassen sich relativ einfach aus fast allen Sonderwerkstoffen herstellen. Durch das von Schumacher entwickelte Wendelverfahren können Wendelelemente in großen Nennweiten hergestellt werden. Sie weisen geringe Druck- und Reibungsverluste auf, gehen schonend mit dem Produkt um und liefern ein gutes Mischergebnis. Hinzu kommt, dass man das Steigungsverhältnis dem Medium anpassen kann und somit für jeden Anwendungsfall das optimale Mischelement erhält. Ferner wurde ein Spezialverfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, Wendelmischelemente aus sehr teuren Sonderwerkstoffen wie Tantal, Platin oder Ähnlichem herzustellen und dabei die eigentlich zum Wendeln erforderliche Mindestblechstärke stark zu unterschreiten. Für den Einsatz bei hochviskosen Medien oder Medien mit hohem Festkörper- oder Faseranteil, wie es in Biogasanlagen der Fall ist, werden die Wendelelemente mit einer speziellen Anströmgeometrie versehen, die ein Aufstauen von Faser- oder Feststoffen vor den Mischelementen verhindert.
prozesstechnik-online.de/cav0712429
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