Überwachung von Vergasungsprozessen

Hintergrund

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Die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material wie Biomasse oder Holzkohle ist eine wichtige Quelle für die Herstellung von synthetisches Erdgas. Für die Überwachung des Vergasungprozesses braucht man ein robustes Analysegerät, das Informationen in Echtzeit liefert. Typische Aufgaben umfassen die Quantifizierung der enthaltenen Verbindungen im synthetischen Erdgas, sowie die Leckfindung und die Bestimmung von möglichen Verunreinigungen, die zum Abbau von Katalysatoren führen können, die für die Brennstoffsynthese eingesetzt werden, oder die eine Sättigung des Gasreinigungssystems auslösen. In Biomasse-Vergasungsanwendungen werden die Verunreinigungen Teer genannt und schließen BTX (Benzol, Toluol, Xylol) und PAH (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) ein. Außerdem können verschiedene anorganische Verunreinigungen wie H2S und COS vorhanden sein.

Lösung

V&F IMR Massenspektrometer (Ionen Molekül Reaktion) sind in der Lage, organische und anorganische Verunreinigungen im synthetischen Erdgas aus Biomasse Vergasungsprozessen schnell aufzuspüren und zu bestimmen. Aufgrund des breiten dynamischen Messbereichs ist die IMR Technologie geeignet für Messungen von konzentrierten Teerstoffen am Auslass eines Fließbettreaktors gleich wie für Messungen von Teerspuren am Gasreformerauslass. Außerdem können Schwefelverbindungen wie Thiophen, H2S und COS mit der gleichen Methode in ausgezeichneter Selektivität bestimmt werden. Ergebnisse werden in Echtzeit angezeigt und dadurch können genaue Untersuchungen des Teerverhaltens während des Vergasungsprozesses gemacht werden.

Die Quantifizierung der Verbindungen (H2, CO, CO2) und brennbarer Stoffe wie z.B. Methan aus den folgenden Umwandlungsreaktionen wie die Fischer-Tropsch Synthese kann mit dem V&F Massenspektrometer gemacht werden. Es bietet die bewährte Elektronenstoß Ionisierungs (EI) Technologie und wird oft für die Überwachung von Verbrennungs-, Fermentations- und Gassyntheseprozesse eingesetzt. Ein anderes Anwendungsgebiet ist der Prozess der Leckprüfung, wo O2 und N2 im Vol% Bereich bestimmt werden. Die V&F Massenspektrometer können mit einer Vielzahl von Schnittstellen ausgerüstet werden, um eine gute Einbindung in Automatisierungssysteme wie einer ProfiBus Umgebung eingebunden werden. Alternativ können sie als alleinstehendes Gerät mit einer benutzerfreundlichen V&F Viewer Software betrieben werden.

Vorteile

Allgemeine Analysetechniken, die im Vergasungsprozess vor allem für Messung von Verunreinigungen verwendet werden, arbeiten mit der Mikrogaschromatographie (µGC) und der Festphasenadsorption (SPA), gefolgt von offline Gaschromatographie (GC). Eine µGC Methode dauert normalerweise ein paar Minuten, um ein Ergebnis zu liefern, und die Nachweisgrenzen liegen im ppmv Bereich. Das IMR-MS hingegen liefert multiple Datenpunkte pro Minute und kann Nachweisgrenzen von wenigen ppbv für wichtige Teerverbindungen wie BTX liefern. SPA Methoden sind ungeeignet für genauere Untersuchungen vom Verunreinigungverhalten, da sie auf langen Probenahmeverfahren beruhen und auf die offline GC Analyse zurückgreifen.

V&F Massenspektrometer setzen den Techniker in die Lage, das Gerät schnell an neue Messroutinen anzupassen oder bestehende Mess-Setups zu erweitern, indem neue interessante Verbindungen innerhalb weniger Minuten hinzugefügt werden können. Ein kompaktes und mechanisch stabiles Design machen sie mobiler, und der Wechsel eines Mess-Standortes kann leicht innerhalb eines Arbeitstags erfolgen.

Highlights

  • Echtzeitmessung von Verunreinigungen in Biomassevergasung
  • H2, CO, CO2 Quantifizierung in Holzkohlevergasung
  • Hohe Empfindlichkeit und hohe Selektivität

Referenzkunden (Auszug)

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Geeignete Instrumente

EISense
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AirSense
CombiSense