H2S oxidatie middels ozon

H2S oxidatie middels ozon

 

Voor het onderzoek naar waterstofsulfide oxidatie middels ozon heeft InProces Advies B.V. aanspraak mogen maken op de subsidieregeling VIA 2021 welke beschikbaar gesteld is door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) in het kader van de respons van de Europese Unie op de COVID-19 pandemie.

Verduurzaming is tegenwoordig van groot belang, zo ook voor proces en industrie. Hier wordt al op veel vlakken aan gewerkt door bijvoorbeeld het inzetten van alternatieve energiebronnen, waar biogas één van is. Echter zijn ook hier nog stappen te zetten. Bij vergisting ontstaat ruw biogas, in dit gas zit in meer of mindere mate nog vervuiling in de vorm van VOC’s en Waterstofsulfide (H2S), wat schadelijk kan zijn voor mens en milieu.

Het H2S wordt gevormd bij o.a. vergisting en vormt een bestanddeel van biogas. Afhankelijk van de samenstelling van de vergistingsbron verschilt de concentratie H2S. Wanneer het H2S niet wordt gereduceerd, kan dit als gevolg van corrosie leiden tot ernstige achteruitgang van de installatiedelen. Daarnaast zorgt het voor een verhoogde zwavelemissie bij verbranding.

Het reinigen van het (bio)gas gebeurt soms al met alternatieve methoden zoals: waterscrubbing, biologische afbraak en ijzeroxide. Doorgaans geniet actief kool de voorkeur gezien de relatief lage investeringskosten. Echter stijgen de kosten in de exploitatie fase, het actiefkool dient namelijk periodiek vervangen te worden.  

Actief kool systemen zijn al goed ontwikkeld en breed inzetbaar, verder hebben ze doorgaans een hoog verwijderingsrendement en zijn ze economisch interessant voor lage zwavelbelasting. Door de wereldwijde ontwikkelingen rond het milieu zijn niet alleen de financiële en sociaaleconomische kanten van belang, maar ook de lange termijneffecten op het milieu. Zo moet het hoofdbestanddeel voor actief kool, “de kool”, doorgaans uit Azië komen om vervolgens verwerkt te worden.

Bij het verwijderen van H2S is een juist verwijderingsrendement van belang, maar ook dat het afvalproduct goed hanteerbaar is en niet alsnog belastend is voor het milieu. Met dit onderzoek heeft InProces Advies het werkingsprincipe van een “Ozon module” aangetoond. Deze module zou zodanig ontwikkeld moeten worden dat het geïmplementeerd  kan worden in meerdere bestaande (bio)gasbehandelingsinstallaties. Hiermee zou het dan mogelijk moeten worden om zonder hulpstoffen (actief kool) H2S uit het (bio)gas te verwijderen. Deze modules zullen Ozon moeten kunnen genereren en nauwkeurig kunnen doseren. Men verwacht hiermee een (vergistings)proces te kunnen realiseren waarbij de zuiverheid van het biogas kan worden verhoogd en het minder nadelig is voor mens en gezien de reductie van actief kool ook voor het milieu.

Er is onderzoek gedaan naar de mogelijkheden en technische implicaties voor de ontwikkeling en toepassing van de ozontechnologie voor het behandelen van biogas. Er is er gekeken naar het oxideren van H2S middels ozon (O3) tot zwavelzuur (H2SO4). Het voordeel van zwavelzuur is dat dit goed oplosbaar is in water en daarmee ook goed hanteerbaar. Daarnaast is het zwavelzuur in andere producten/ processen opnieuw inzetbaar.

Voor de oxidatie is ozon nodig, ozon is een instabiel molecuul dat is opgebouwd uit drie zuurstof moleculen. Omdat het instabiel is zal het ook ter plekke moeten worden verkregen middels het toepassen van ozon generatoren.

Het reactiemechanisme waarvan uit wordt gegaan betreft: H2S + O3 → S+O2 + H2O → 3H2S + 4O3 → 3H2SO4. Echter is er aan te nemen dat de reactie efficiëntie niet 100% zal bedragen en bijvoorbeeld  een aandeel als elementair zwavel achter zal blijven in het systeem of een reactie aan zal gaan met een ander bestanddeel, dan wel vervalt.

Om een idee te krijgen van de geschiktheid van deze toepassing is theoretisch bepaald welke verhoudingen, verblijftijd en procesvariabelen van belang zijn. Vervolgens is dit middels een kleine testopstelling getoetst of inderdaad de gewenste reactiviteit te verwachten is en er geen degradatie van het gas optreed (als gevolg van afbraak methaan of verdunning).

Met het bouwen van het eerste proefmodel en het uitvoeren van diverse testen is vastgesteld dat de reactie tussen het H2S en ozon daadwerkelijk de dominante reactie is en tot een afname van H2S leidt. Tevens zijn diverse metingen verricht aan het water waarmee vast gesteld is dat een aandeel H2S is omgezet in H2SO4 en is opgenomen in het water. Echter is er wel een aanslag waarneembaar aan de binnenzijde van de opstelling, hieruit is op te maken dat er zwavel aanslaat en achter blijft in het systeem.

Het toepassen van ozon voor het wegnemen van H2S lijkt technisch haalbaar. Binnen InProces Advies zullen we de komende tijd het concept door ontwikkelen. 

© Copyright 2019 - InProcesAdvies.nl Alle rechten voorbehouden | Ontwikkeling: Flowhub.nl