Kvalitetssikring av biometan

Et sentralt element i kvalitetssikring er å inneha god kunnskap om produksjonsprosessen og kundepreferanser. Vår laboratorietjeneste kan bistå med konsultasjon og komplementære undersøkelser for å spore opp feil i prosessene så vel som å uavhengig verifisere kvaliteten på produksjonen av biogass og biometan.

Webinar 22.04.2022

Takk for deltakelse på vårt webinar. Her finner du Biogass presentasjonen. Og her finner du opptaket. Gjerne si din mening om webinaret.

Tema: Hydrokarbonduggpunkt og VOC – Hva er det?

Flyktige organiske forbindelser (VOC) finnes i all biogass. Ettersom råstoffet i bioreaktoren brytes ned unnslipper disse stoffene til rågassen på grunn av det lave kokepunktet. VOC’er har kokepunkt mellom 50-260 grader Celsius. Disse kjemiske forbindelsene kan være rettkjedete hydrokarboner (n-alkaner) så vel som kuleformede hydrokarboner som terpener. Men du finner også ringformede forbindelser som benzene, silisium forbindelser som siloksaner og oksygenholdige forbindelser som ketoner. Det er tusenvis av slike flyktige stoffer i rå biogass av forskjellig slag og strukturer.

Det er viktig å holde øye med nivået av VOC på grunn av helsefaren disse bringer med seg så vel som at disse stoffene er noe vi ønsker å rense bort under foredling til biometan eller før brenning i gassturbiner. Spesielt stoffer som inneholder svovel og silisium kan medføre store problemer om de trenger gjennom oppgraderingen eller filtreringen. Et annet problemområde er kondensdannelse på anlegget av nettopp VOC. Kondensdannelse kan forårsake problemer i rør og ventiler. Det kan også ødelegge for sensorer på anleggene. Det er ikke anbefalt å få kondens inn i gassturbiner eller brennere.

Hydrokarbonduggpunktet knytter en nyttig anleggsparameter med VOC-innholdet på biogassen. Det er også gitt som grenseverdi i europeisk standard EN16723. EN16723-2 spesifiserer at biometan til drivstoff bruk skal ha et hydrokarbonduggpunkt på lavere enn -2 grader Celsius for trykk mellom 1 og 70 bar. Ved handel av naturgass mellom landegrenser er også denne grensen oppgitt som vanlig praksis å forholde seg til.

Hydrokarbonduggpunktet markerer temperaturen der det over denne grensen ikke skjer kondensasjon av VOC. Ideelt sett, senker du temperaturen fra denne grensen vil det oppstå kondens, altså finnes væske av VOC. Det er også viktig å forstå at hydrokarbonduggpunktet er avhengig av trykket på gassen. Ideelt sett igjen, øker du trykket fra duggpunktet så vil VOC kondensere ut.

Retrograd kondensasjon er avviket fra slik ideell oppførsel. Ved retrograd kondensasjon kondenserer det ut VOC ved økning av temperatur eller synking av trykket. Ved alle duggpunkts temperaturer så er det et trykkområde der retrograd kondensasjon kan skje. Hvis man plotter et eksempel på duggpunkter over trykk og temperatur så blir retrograd kondensasjon litt klarere.

Fasediagram
Et fasediagram for VOC i en biogass over trykk (P) og temperatur (T)

Øker vi temperaturen og holder konstant trykk, ser vi på fasediagrammet og følger blå linje, at gassen beveger seg fra ren gass til væskeholdig, deretter til gass igjen. Følger vi rød linje, altså konstant temperatur og senker trykket, vil gassen bevege seg fra gass til væskeholdig deretter til gass igjen. Vannduggpunkt må ikke forveksles med hydrokarbonduggpunkt. Hydrokarbonduggpunktet nås som regel først på grunn av innhold av VOC med høyere kokepunkt enn vann.

Måling av hydrokarbonduggpunkt kan gjøres med industrielle sensorer, med bærbart utstyr så vel som teoretisk fra laboratorieresultater. En industriell duggpunktmåler koster som regel i klassen mellom 400 kNOK opp til 500 kNOK noe som kan spares inn hvis man på grunn av denne unngår prosesstans som følge av kondensasjon. Men skal man likevel holde øye med silisium og svovel etter oppgraderingen, så er kanskje ikke laboratorieundersøkelser å unngå. Da er det kanskje smartere å tilrettelegge for å ta flaskeprøver for laboratorieanalyse i henhold til internasjonal standard ISO 10715, noe som er påkrevd av europeisk standard EN16723.

Hvis gassen ligger nær duggpunktet til en eller flere av VOC-komponentene bør man være påpasselig å prøveta riktig. Det vil si isokinetisk prøvetaking fra senteret av prosesslinjen. Ved isokinetisk prøvetaking så «kjerner» du ut uhindret et stykke av prosess strømmen og leder denne til måleapparatet eller til egnet prøvetakingsutstyr. Isokinetisk prøvetaking blir bare riktig om strømningsforhold er turbulent så det skjer en god omrøring av kondensatdråper og gassfase.

Det er dessverre svært få biogassanlegg som tilrettelegger for riktig prøvetaking noe IFE jobber for å rette opp. Vi har lang erfaring med prøvetaking fra biogassanlegg og har skrevet en anbefaling i vår rapport «IFE/F-2021/085 – Veiledning til riktig prøvetaking fra biogass annlegg» som kan fås kjøpt på forespørsel. Vi utfører også analyser av VOC i rågass som vel som biometan.

Meld interesse i biometan ringkontrollen 2022

IFE prøver igjen å dra igang ringkontroll av oppgraderingsannlegg for biometan. Ønsker du å delta, må du enten registrere deg her: [Åpne Microsoft Office Skjema] eller sende epost til kontaktpersonene i margen. Ringkontrollen er ment som en sammenligningstjeneste for biometanprodusenter. Alle deltakere blir anonymiserte. IFE organiserer ringkontrollen og sender ut prøvetakingsutstyr og fordeler analyser på respektive laboratorier i tråd med europeisk standard EN16723.

Legg deg til IFE’s nyhetsbrev for biogasstjenesten

Ønsker du å delta, må du enten registrere deg her: [Åpne Microsoft Office Skjema] eller sende epost til kontaktpersonene i margen.

Tema: Hvor ofte skal man ta gassprøve?

ISO 16723 og ISO 10715 spesifiserer at man bør foreta indirekte målinger, prøvetaking og laboratorieundersøkelse, etter basis i erfaringskunnskap og sluttbrukers behov.

Er det stor variasjon av inneholdet på bioavfallet kan også gasskomposisjonen endres likeledes. Ser du store svingninger fra direktemålinger på anlegget, så har du sannsynligvis store svingninger også på komponenter du ikke overvåker og du bør ta gassprøver oftere for å beholde kontrollen. Hvis man har gjort prosessforandringer, som endret temperaturregime eller installert nye filtre, så har man også antakelig endret kvaliteten på gassen. Om sluttbruker har spesifisert et kvalitetsintervall som gassproduktet må ligge under så vil erfaringskunnskap være basis for kontrollfrekvens. Likeledes, ønsker du å følge EUs biometan standard så kan de oppgitte grenseverdiene benyttes som grunnlag for prøvetakingsfrekvens på basis av variasjoner i produksjonen. Kapabilitetstesting kan være et nyttig verktøy for en robust produksjon.

Shewhart diagram eksempel
Kapabilitetstesting som med et Shewhart diagram, er ofte nødvendig for å følge opp kvalitet på et produkt over tid og er basert på grundig forstudie/pilotstudie.

Vi skiller også mellom spot-prøver, dagsgjennomsnitt, ukesgjennomsnitt og månedsgjennomsnitt – hva du velger avhenger av sluttbrukers krav til kvaliteten av produktet over tid og hvor stabil kvaliteten er.

Antallet prøver vi tar ved en måletidspunkt (spot) avhenger av hvor nøyaktig vi ønsker resultatet og følger også der erfaringskunnskap. Skal man ha gode tall f.eks. på hydrogengass eller svovelstoffer, må man kanskje ta 3 eller flere gassposer. Usikkerheten til laboratoriemålingene er sterkt knyttet opp mot måten vi tar prøven, men kunnskap om stoffets egenskaper og stoffmengde er også avgjørende for presisjonen.

Uansett hvordan man vender på det er det best å ha en veletablert kunnskap om kvaliteten til sluttproduktet. Er du usikker på prøvetakingsfrekvensen så anbefaler IFE, som et minimum, å prøveta til indirekte målinger/periodiske målinger, to ganger i året. En gang på sommerhalvåret og en gang på vinterhalvåret.

IFE bistår med å anslå prøvetakingsfrekvens og kvalitetssikre gassen som produseres. Vi har alltid gassposer og TD-rør klare for forsendelse med egnet UN3167 emballasje og vi kan selv møte opp på anlegget for prøvetaking.

Gas samples
Gassprøver vi mottar kommer i mange varianter. TD-rør, Isotubes, Gassposer, trykkflasker, m.fl.

Ingar tar gassprøve
Gassprøve forberedes før injeksjon

IFE Geokjemiske Laboratorium

IFE’s geokjemiske laboratorium utfører rutinemessige gassanalyser som en tjeneste for biogassindustri i Norge og Norden. Vi bidrar med analysetjenester for at produsentene kan vedlikeholde risikovurderinger og sikre kapabilitet i produksjonen. Vi komplementerer sensormålinger på stedet med klassiske analysemetoder og vi dekker de gasskomponentene du ikke ser direkte. Vi er også en forskningsstiftelse og tar på oss større oppdrag rundt problemstillinger i industrien.

Vi bidrar også til opplæring som en del av det samfunnsoppdraget forskningen tilskriver om videreformidling. Hver måned tar vi på IFE’s geokjemiske laboratorium opp temaer som angår gasskvalitet på biogassannlegg.

Analysetjenester

IFE bruker klassiske måleteknikker som gasskromatografi med sertifiserte standarder for å komplementere sensormålingene på biogassannlegget.

Vi kan sende deg forberedte (evakuerte) gassposer med egnet rørstuss (6 mm) og 4G emballasje for UN3167, datablad og returseddel.

Bestill gassposer eller analyse her.

Komponent Metode
Methane, CH4 GC-TCD
Oxygen, O2 GC-TCD
Nitrogen, N2 GC-TCD
Carbondioxide, CO2 GC-PDHID
Other Gaseous Organic Compounds, C2-C6 GC-PDHID
Wobbe index (ISO 6976) Theorethical
Hydrogen, H2 GC-PDHID
Carbonmonoxide, CO GC-PDHID
Hydrogen sulfide, H2S Cryo-GC-PDHID
Total Gaseous Sulphur, COS, CS2, R-SH Cryo-GC-PDHID
Ammonia, NH3 Photometric
Water Dew point Chilled mirror
Total Volatile Organic Compounds Semiquantitative TD-GC-MS
Total Silicon Compounds Semiquantitative TD-GC-MS
Total Terpenes Semiquantitative TD-GC-MS
Total Monoaromates (BTEX) TD-GC-MS
Terpenes compound specific TD-GC-MS
Siloxane compound specific TD-GC-MS
Stable isotopes d13C, d2H of methane GC-IRMS

Priser fås på forespørsel.

IFE assisterer med problemløsing. Dette er avleiringer på ventiler i en lastebil som kjørte på biogass.
Oppsporing av kompressorolje fra et biometan annlegg fram til en biometan lastebil med stabile isotoper og oljeprofil.

Gassposer/TD-rør og forsendelse av prøver

Om du har mottatt gassposer fra oss, putter du bare returseddelen på emballasjen, merker den med UN-merket. Legger sikkerhetsdatabladet på utsiden av pakken og ringer oss for transport. Bestill gassposer eller analyse her.

Sender du prøver per post:
Postadresse
Institutt For Energiteknikk
v/ Fred Martin Kaaby
Postboks 40
2027 Kjeller
Norway

Sender du prøver per kurer:
Besøksadresse
Instituttveien 18
2007 Kjeller
Norway

IFE gjør forskning på oppdrag. Ta kontakt med:

Kaaby, Fred

Reservoarteknologi,

452 49 627

Johansen, Ingar

Reservoarteknologi,

481 56 929

Relaterte artikler

Kontakt