SEPURAN Green Technologie membranaire pour une épuration efficace du biogaz
Séparation des gaz avec SEPURAN Evonik, le groupe industriel créatif provenant d Allemagne, est une des entreprises de premier plan sur la scène mondiale des produits chimiques spéciaux. En tant que leader technologique dans le domaine des polymères de haute performance, nous proposons des membranes à fibres creuses pour une séparation des gaz efficace et à faible consommation d énergie. Fonctionnement des membranes Les membranes destinées à la séparation des gaz sont produites sous forme de fibres creuses grâce à un procédé d inversion de phases. Les membranes de séparation des gaz fonctionnent selon le principe de la perméation sélective par une surface membranaire. Le différentiel de pression partielle du gaz entre le côté retentat (= côté intérieur de la fibre creuse) et le côté perméat (= espace extérieur de la fibre creuse) constitue la force motrice permettant au gaz de traverser la membrane. Plus le différentiel est grand, plus la quantité de gaz traversant la membrane est grande. Par exemple, lors d une séparation du dioxyde de carbone et du méthane, c est le dioxyde de carbone qui traverse de façon largement prioritaire la membrane tandis que le méthane est retenu.
Fonctionnement d un module de membrane pour la séparation des gaz Vitesse de perméation de différents gaz Alimentation Perméat Retentat H O He H CO O N CH Rapide Lent Membranes à fibres creuses La vitesse de perméation de chaque gaz dépend, d une part, de la solubilité à l intérieur du matériau de la membrane et, de l autre, du taux de diffusion. Les gaz présentant une solubilité plus élevée ainsi qu une taille moléculaire réduite traversent la membrane plus rapidement que les gaz moins solubles et à la taille moléculaire plus importante. Le rapport des vitesses de transport de deux gaz est défini comme sélectivité. Plus la sélectivité est élevée, plus l efficacité énergique des procédés membranaires résultant est importante: différents matériaux de la membrane présentent différentes propriétés de séparation. La force motrice nécessaire pour la séparation est atteinte par l écart de la pression partielle. Domaines d application extraction de méthane préparation de gaz de process génération d azote préparation de l hydrogène récupération de l hélium
Système de membranes SEPURAN Green Les systèmes de membranes SEPURAN se composent de plusieurs milliers de fibres creuses fabriquées à partir de matériaux de haute performance et réunies en faisceaux dans un tube en acier inoxydable. Les extrémités sont insérées dans de la résine. Le système de membranes peut alors être alimenté en pression avec un mélange gazeux. La gamme de produits SEPURAN comprend différents systèmes de membranes pour la séparation des gaz destinés à différentes applications. Selon chaque application et en fonction de la taille des installations, de nombreux systèmes de membranes peuvent être, au choix, connectés en série. Les produits désignés comme SEPURAN Green ont été développés spécialement pour la préparation du biogaz. Avantages consommation d énergie réduite séparation à température ambiante besoin d espace réduit processus de séparation continu structure simple et modulaire élargissement flexible et simple sélectivité CO 2 /CH 4 très élevée
Aperçu des produits SEPURAN Green Pour le marché européen, Evonik propose différents modules de membranes et de systèmes de cartouches SEPURAN Green. Sur le marché international, nous proposons exclusivement des systèmes de cartouches SEPURAN Green. Le système de modules de membranes est conçu comme solution «prêt à raccorder» pour les besoins du marché européen. Afin de répondre aux exigences du marché international et des clients, Evonik a développé un système de cartouches. Ce dernier offre aux constructeurs d installations l avantage de pouvoir adapter de façon flexible les dispositifs soumis à la pression aux directives locales sur les équipements sous pression. Le système de cartouches variable offre désormais au client les options supplémentaires suivantes: plus de flexibilité pour le design du boîtier niveaux de pression supplémentaires de 17 et 40 bara avantages en termes de coûts d exploitation échange de membrane rapide et économique poids réduit Aperçu des produits Module de membrane SEPURAN Green 2 jusqu à 25 bara Module de membrane SEPURAN Green 4 jusqu à 25 bara Système de cartouches SEPURAN Green 4 jusqu à 17 bara Système de cartouches SEPURAN Green 4 jusqu à 40 bara
épuration biomasse installation de biogaz SEPURAN Green pour l épuration du biogaz La gamme de produits SEPURAN comprend des modules et des cartouches pour la séparation des gaz. Le module de membrane SEPURAN Green d Evonik est le premier module issu de cette gamme de produits. En raison de sa sélectivité élevée en CO2 sur CH4, SEPURAN Green est adapté au mieux pour l épuration du biogaz. Il est disponible en différentes tailles pour livrer une réponse sur mesure aux différentes exigences et tailles des installations. Formation du biogaz Le biogaz se forme par la fermentation, dans laquelle des microorganismes décomposent la biomasse en anaérobie. Le biogaz brut contient de 55 à 65 % de méthane, de 30 à 45 % de dioxyde de carbone ainsi que d autres gaz à l état de traces comme le sulfure d hydrogène. Ces impuretés doivent être séparées du méthane. Le biomethane ainsi produit est intégré au réseau de gaz naturel et le consommateur obtient un gaz écologique et neutre sur le plan des émissions de CO2. Sélectivité de SEPURAN Green L épuration du biogaz basée sur la membrane bénéficie des différentes perméabilités des gaz à travers les membranes. Les membranes SEPURAN Green présentent la sélectivité la plus élevée et constituent ainsi une technique de pointe pour l épuration du biogaz. séparation des g
gaz station service cogénération réseau de gaz naturel distribution Séparation des gaz par membranes retentat enrichi avec méthane biogaz membrane Contexte technique La sélectivité des membranes est stable et ce même dans le cas de pressions jusqu à 25 bars qui peuvent subvenir lors de la préparation du biogaz. C est en cela que réside la différence entre les membranes d Evonik et d autres membranes disponibles. Cette nouvelle technologie a été, pour la première fois, éprouvée dans une installation de biogaz existante à Neukirchen an der Vöckla (Autriche) et s est, entre-temps, établi sur le marché. Avantages frais d exploitation réduits faibles investissements maniement facile besoin d espace réduit et des durées d installation raccourcies utilisable de façon flexible et modulaire pas besoin de produits chimiques pas de procédé de séchage supplémentaire perméat enrichi avec dioxyde de carbone
SEPURAN Green dans les installations de biogaz Evonik a mis au point un procédé d épuration du biogaz qui exploite de façon optimale les propriétés séparatrices des membranes: grâce à l ingénieuse interconnexion des modules ou des cartouches de membranes SEPURAN Green, le gaz brut peut être purifié du méthane à plus de 97 %. L utilisation d un seul compresseur est suffisante. Vue intérieure de l installation pilote avec les modules de membranes SEPURAN Green Le biogaz provient des installations de biogaz sous forme de mélange de CO 2, de méthane et des composants secondaires typiques et il est, ensuite, désulfuré à l aide de charbon activé puis il est filtré et pré-séché. Le gaz pré-purifié est ensuite aspiré par un compresseur, comprimé à 10-20 bars et préparé avec des membranes de différentes tailles pour devenir du biométhane et un flux de gaz d échappement riche en CO 2. Le procédé d épuration avec membranes produit jusqu à 99 % de biométhane d une qualité constamment élevée. De plus, les gaz d échappement sont très propres et contiennent clairement moins qu 1 % de méthane. Ainsi, presque la totalité du méthane est acquise en qualité de biogaz naturel. Avantages émanations de méthane (pertes) réduites <1 % lors de l épuration rendement accru du méthane, jusqu à 99 %, c est-à-dire valeur ajoutée maximale pour l exploitant efficacité énergétique maximale lors de l épuration (<0,2 kwel/nm³ pour le biogaz brut, <0,4 kwel/nm³ pour le biométhane) pas besoin d adjuvants comme l eau ou d absorbants (amines, glycols) ; et, par conséquent, absence d émissions dans l environnement facilement réglable lors des changements de débits volumiques et de compositions suite au procédé d épuration avec les membranes, le biométhane est déjà sec et il remplit les exigences du point de rosée pour l alimentation du réseau facilement modulable et adapté aussi bien pour des petites installations (10 Nm³/h) que pour les grandes (> 1000 Nm³/h) le démarrage et l arrêt du système sont possibles à intervalles courts ce qui garantit une flexibilité importante ; par conséquent, idéal pour l exploitation d une station de service de biométhane sur place possibilité d une alimentation directe dans un réseau de gaz naturel sans com presseur supplémentaire
Installation pilote d Evonik Depuis le début de l année 2011, Evonik exploite sa propre installation pilote dans la ville autrichienne de Neukirchen an der Vöckla pour tester les modules SEPURAN Green et le procédé d épuration développé par l entreprise. La capacité de l installation est de 10 Nm³/h de biogaz brut. Nos produits et nos prestations Nous proposons la technologie membranaire SEPURAN Green et nous élaborons, en collaboration avec nos partenaires spécialisés dans la construction d installations, des solutions de procédé supérieures selon vos besoins de séparation du biogaz. modules et cartouches de membranes à fibres creuses SEPURAN Green de différentes tailles conception du procédé pour la préparation du biogaz basée sur les membranes collaboration avec des constructeurs d installations qualifiés qui proposent des solutions systèmes sur le marché Biogaz brut issu d un bioréacteur env. 53 % de méthane, 47 % de CO 2 Compresseur 10-20 bars Interconnexion des modules SEPURAN Green Flux de produit biométhane (>97 %) 10-20 bars Courant inverse Gaz pauvre composé majoritairement de CO 2 avec <1 % de méthane Résultats de l installation pilote d Evonik Teneur en gaz [%] 0 100 200 300 400 6000 6500 7000 7500 8000 8500 Temps [h] CH 4 dans le gaz pauvre CH 4 dans le gaz produit CH 4 dans le gaz brut CO 2 dans le gaz brut
Installations de préparation de biogaz avec SEPURAN Green nos références sur le Poundbury, Royaume-Uni Capacité 650 Nm 3 /h Start-up 10/2012 Constructeur des installations Exploitant DMT Environmental Technology JV Energen LLP Source: DMT Environmental Technology Sachsendorf, Allemagne Capacité 150 Nm 3 /h Start-up 10/2012 Constructeur des installations Exploitant Envitec Biogas AG Envitec Biogas AG Source: Envitec Biogas AG
marché Pratteln, Suisse Capacité 210 Nm 3 /h Start-up 10/2012 Constructeur des installations Exploitant Eisenmann AG Bio Power Nordwestschweiz AG Source: Eisenmann AG Zeven, Allemagne Capacité 250 Nm 3 /h Start-up 10/2012 Constructeur des installations Exploitant MT-BioMethan GmbH MT-Biogas GmbH Source: MT-BioMethan GmbH
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