News 2008

München, 28. April 2008

BTL-Produktionsanlagen brauchen zur Inertisierung Stickstoff

Choren Industries GmbH

Das Unternehmen Choren Industries GmbH errichtet im sächsischen Freiberg eine moderne Produktionsanlage zur Herstellung eines synthetischen Kraftstoffes aus Biomasse. Die Produktion soll bis 2008 anlaufen.
Zur Vermeidung gefährlicher Anlagenzustände bei Reparatur- und Revisionsarbeiten in BTLProduktionsanlagen muss gemäß den anzuwendenden Unfallverhütungsvorschriften zum Spülen der Anlagen gasförmiger Stickstoff verwendet werden.
BAUER KOMPRESSOREN, der Spezialist auf dem Hochdruck-Gassektor, liefert hierzu eine leistungsfähige Kompressorstation mit großzügiger Speicherkapazität, in der das aus einer Versorgungseinheit kommende Gas zur Bevorratung auf 200 bar verdichtet wird.

Die weltweiten fossilen Ölreserven stehen uns nicht ewig zur Verfügung, sondern sie sind schon in nicht allzu ferner Zukunft erschöpft oder nur mit erheblichem Kostenaufwand aus dem Ölfeld zu fördern. Deshalb wird von der Bundesregierung gefordert, zukünftig die Ölimporte zu drosseln und den C02 Ausstoß zu reduzieren. Seitens der einschlägigen Industrie wird daher schon im Vorfeld versucht, aufgrund des weltweit wachsenden Energiebedarfes geeignete Alternativen zum Erdöl zu finden. Hier setzt Choren vernünftig an: aus erneuerbaren Energien synthetische Kraftstoffe zu gewinnen.

Choren Industries GmbH setzt Maßstäbe

Aufbauend auf Erkenntnissen, die die einschlägige Industrie während der Zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts in Deutschland gewonnen hat, nämlich synthetische Kraftstoffe herzustellen, versucht die Choren Industries GmbH in Zusammenarbeit mit geeigneten Partnern (z.B. Daimler AG, Volkswagen AG, SHELL) derartige maßgeschneiderte BTL-Produktionsanlagen nach den neuesten technischen Erkenntnissen zu projektieren und zu bauen.

Eine dieser Anlagen, die - wie vorgesehen - im Jahr 2008 in Produktion geht, entsteht zur Zeit am Standort Freiberg. Dort werden in der Produktionsanlage ca. 80 Betriebsleute während 3 Schichten rund um die Uhr beschäftigt sein. Der Betrieb soll ca. 18 Mio. Liter BTL-Kraftstoff produzieren. Damit kann beispielsweise der Jahresbedarf von ca. 15.000 PKW gedeckt werden. Der Ausbau weiterer großer Anlagen an verschieden Standorten in Deutschland ist in Planung.

Bis zum Jahr 2020 wäre es möglich, mit 10 bis 15 BTL-Anlagen von Choren bis zu 3 Mio. Tonnen CO2 einzusparen. Dieses geplante Potenzial könnte zur Realisierung der Klimaschutzziele der Bundesregierung einen erheblichen Anteil mit beitragen. Neben Schadstoffreduzierung und Ölimportdrosselung dürfte für mehr Investitionen auf diesem Sektor in erster Linie auch der steigende Preis des Erdöls ausschlaggebend sein. Die steigende Tendenz wird sich langfristig auf das Produktionskostenniveau des synthetischen Dieselkraftstoffs einpendeln. Die Prognose für die nächsten 30 Jahre lautet: der Marktanteil von BTL-Kraftstoffen wird bei 20 % liegen.

Was ist BTL-Diesel?

Als synthetische Kraftstoffe bezeichnet man Otto- oder Dieselkraftstoffe, die nach dem sogenannten Fischer-Tropsch-Verfahren aus verschiedenen Primärenergieträgern gewonnen werden. Bei der BTL-Produktion kommt als Energieträger nicht Erdgas oder Kohle zum Einsatz, sondern Biomasse aus nachwachsenden Quellen, wie zum Beispiel Waldrestholz, Schnittgut von Grünanlagen, biologische Reststoffe, Stroh etc.

Der Primärenergieträger wird zunächst zu Synthesegas umgesetzt, das anschließend mit Hilfe eines Katalysators zum Kraftstoff synthetisiert wird.

Ist also das Ausgangsprodukt Biomasse, so handelt es sich um BTL-Kraftstoff (bio mass- to-liquids oder auch SunDiesel ® genannt).

Vorteile des BTL-Diesels

Zu den Vorteilen des BTL-Diesels zählen:

• Der über die FT-Synthese erzeugte flüssige Brennstoff kann direkt mit der bestehenden Infrastruktur für Dieselkraftstoffe genutzt werden.
• Der Kraftstoff ist extrem sauber, er enthält keinen Schwefel und keine Aromate.
• Er ist für alle Dieselmotoren geeignet (es ist also keine Änderung der Technologie des Motors erforderlich).
• Er erzeugt - verglichen mit fossilen Kraftstoffen - 30 bis 50 % weniger Abgase, ist fast CO2 neutral, hat eine hohe Energiedichte und ist biologisch abbaubar.
• Außerdem überzeugt seine hohe Cetanzahl von über 70 (Maß für die Zündwilligkeit; das EU-Mindestmaß beträgt ca.49).

Weshalb Inertgas Stickstoff?

Bekanntlich ist Stickstoff bei niedrigen Temperaturen aufgrund seiner festen Dreifachbindung ein äußerst reaktionsträges Gas, das keine Verbrennung unterhält. Diese chemische Eigenschaft des Gases dient bei dem BTL-Prozess im Falle der Außerbetriebnahme (Revisionsarbeiten) bzw. Notabschaltung zur Spülung und Inertisierung der auf hohem Druckniveau betriebenen Synthesen. Dabei wird der im Speichersystem bevorratete Stickstoff schnell in die Anlagenteile entspannt und die darin befindlichen kohlenwasserstoffhaltigen Gase werden aus den Reaktoren verdrängt. Diese Gase werden abgeleitet und über eine Brennkammer sicher thermisch entsorgt. Das bei diesem Vorgang verbrauchte Stickstoffgas wird anschließend aus dem Niederdrucknetz der Beta-Anlage vom Hochdruck Gaskompressor auf das eingestellte Druckniveau wieder ergänzt.

Die Höherverdichtung des Gases

Betongebäude mit HD-Kompressoranlage Modell GIB 15.3-11-5

Die Druckerhöhung von 9 bar auf 200 bar übernimmt eine im industriellen Einsatz bestens bewährte Gas-Kompressoranlage vom Typ GIB 15.3 -11-5. Sie ist luftgekühlt und wird von einer Öldruckpumpe geschmiert. Der Kompressorblock verdichtet 2-stufig mit jeweils 2 Doppelstufen. Die Normlieferleistung liegt bei 45 m³/h, bezogen auf 9 bar Vordruck. Das anfallende Kondensat, bestehend aus einer Öl-Wasser Emulsion, wird in einem Kondensatsammelbehälter aufgefangen. Saugseitig ist der Gaskompressor mechanisch mit dem Niederdrucknetz der Stickstoffversorgungsstation der Beta-Anlage verbunden. Die Einspeisung des Gases erfolgt mit 9 bar. In der Ansaugstrecke des Verdichters werden Druck und Gastemperatur des Mediums überwacht . Ein integrierter Puffertank dämpft die Pulsationen, die vom Kolben der 1. Stufe kommen. Der temperaturgeregelte Strömungserhitzer mit 2 Kw Heizleistung bringt das Medium auf die vorgegebene Ansaugtemperatur.

Auf der Druckseite des Kompressors ist eine Gasreinigungsstufe P61 zur Ausscheidung von Ölaerosolen und zur Nachtrocknung des Gases eingebaut. Es besteht aus einem Filterpaket mit Aktivkohle und Molekularsieb. Die Anlage wird halbautomatisch betrieben. Das heißt, sie wird von Hand eingeschaltet und über einen Enddrucksensor bei Erreichen des Enddruckes automatisch abgeschaltet. Gesteuert und überwacht wird sie durch die bestens erprobte BAUER B-CONTROL. Diese ist eine frei programmierbare elektronische Kompressorsteuerung mit einem modernen Display.

Sie überwacht sämtliche Drücke und Temperaturen der Anlage sowie den Motorüberstrom. Bei Überschreitung der eingestellten Werte schaltet die Anlage automatisch ab und signalisiert über eine Sammelstörmeldung die Fehlfunktion an eine örtliche Servicestation.

Die wetterfeste Behausung

Die komplett verrohrte und kompakte Verdichtereinheit sowie der elektrische Steuer- und Überwachungsschaltkasten sind in ein wetterfestes begehbares Betongebäude integriert, das alle notwendigen Be- und Entlüftungseinrichtungen nebst Beheizung für den Winterbetrieb aufweist. Die Heizkörper (2 kW Leistung) werden zugeschaltet, wenn die Raumtemperatur unter +5 °C abfällt.

Die schalltechnische Ausführung des Gebäudes ist so konzipiert, dass keine Geräuschbelästigung für die Umwelt besteht. Der Schalldruckpegel liegt unter dem Wert von 69 dB(A), gemessen in 1 m Entfernung nach DIN 45635.

Das HD-Speicherreservoir

Das HD-Speicherreservoir

Es kommen Speicherbehälter aus hochfestem Material, die nach den europäischen Druckgeräterichtlinien berechnet und gefertigt sind, zum Einsatz. Die Behälter wurden vom TÜV abgenommen. Die einzelnen Druckbehälter sind zu einem verlastbaren Speicherbündel zusammengefasst. Um möglichst viel Spülgas für unvorhergesehene Arbeiten an der BTL-Anlage kurzfristig zur Verfügung zu haben, wurden 5 solcher Speicherbündel zu einem gemeinsamen 1-Bank Speichersystem verrohrt. Das Nutzvolumen zum Spülen ist abhängig vom herrschenden Druckniveau in den Anlagen.

Fazit

Choren setzt gezielte Maßstäbe für den Ausbau der zukünftigen BTL-Produktion und es ist daher zu hoffen und äußerst wichtig, dass im Hinblick auf die besonderen Vorteile des BTL-Diesels solche Anlagen nicht nur in Europa, sondern auch weiterhin weltweit vorangetrieben werden, um unsere Umwelt und die nachfolgenden Generationen vor einem Kollaps zu bewahren.
BAUER KOMPRESSOREN hat bereits mit dieser Anlage einen Beitrag zur Schonung der Umwelt geleistet und wird weiterhin versuchen, bei neuen Projekten diesen Weg fortzusetzen.

Autor:
Dipl.-Ing. (FH) Ludwig Kühlwein
Projektingenieur, Industriebereich