Подготовка биогаза как спектр технических мер для комплексной очистки биометана
Биоэнергетические системы закономерно набирают популярность в России и мире. Это происходит в силу появления на рынке все более доступных и продуктивных реакторов, а также бридинга специфических видов бактерий, способных на эффективную декомпозицию / сбраживание практически любых видов органических отходов.
Впрочем, биометан-сырец, выходящий из метантенка, зачастую содержит такое количество примесей, которое не позволяет использовать газ для хозяйственных, а тем более, для промышленных нужд – необходима подготовка биогаза.
Запросите расчет стоимости оборудования или получите расширенную консультацию
Основные примеси биометана и их влияние на энергетическую инфраструктуру
Основными загрязнителями биометана являются нижеследующие включения; их воздействие на моторную и газопередающую инфраструктуру наглядно представлено в таблице.
| Поллютант | Негативное воздействие |
| Сероводород | Исключительная коррозийная активность, драматически повышающая механический износ двигателей и моторов любого типа. Ускоренное заржавление газоходов, воздуховодов, выхлопных труб. При сжигании – образование диоксида серы, оказывающего критическое влияние на биосферу прилегающего региона |
| Пары воды | Снижение калорийности горения смеси и, как результат, снижение приведенного КПД БГУ. Без осушительной подготовки биометана его использование не рекомендуется в качестве моторного топлива |
| Углекислота | Относительно инертный углекислый газ, не являющийся критичным «спутником» биологически продуцируемого газа, тем не менее, подлежит удалению в случае сброса метана в общегородские сети, (согласно ГОСТ). Вдобавок, его присутствие нежелательно в топливных смесях, используемых в ДВС |
| Аммиак, толуол, фенол, окислы азота | Образование этих загрязнителей в ощутимых количествах, как правило, обуславливается ненадлежащей подготовкой биомассы или сигнализирует о нарушении технологии брожения. Наличие толуола, фенола, аммиака и диоксида азота приводит к повышенному образованию копоти в выбросах, что является недопустимым с точки зрения утилизации биометана в качестве моторного / автомобильного топлива |
| Кислород | Избыток кислорода регламентируется нормативами ГОСТ и ISO на чистоту газового топлива для общегородских сетей. Деоксигенизация метана обычно проводится на золотых / платиновых / палладиевых катализаторах |
Этапы подготовки биогаза
Этапы подготовки биогаза, равно как и требования по необходимости проведения очистных процедур, зависят от целей использования топливной смеси.
Следует отметить, что для базовых бытовых нужд – таких, как факельное освещение, приготовление пищи на плитах или использовании газа для обогрева помещений (коровников, свинарен, овчарен, складов) – очистная подготовка может не использоваться в принципе.
Надежная, компактная и предельно экономичная система подготовки биометана, изготовленная на базе насадочных абсорбционных колонн – сделано в ООО "ПЗГО"
Чем в более тонких машинах планируется использовать биологический газ, тем строже требования к его сушке и очистке. Если же Заказчик намеревается использовать биогаз в качестве моторного или автомобильного топлива, метан должен пройти полную процедуру обогащения для максимального исключения нежелательных примесей из его состава.
Удаление сероводорода
В рамках цикла статей по очищению биометана мы детально рассматривали все современные подходы к десульфации биогаза, определяли их рациональность и эффективность.
Многоцелевая абсорберная система производства ООО "ПЗГО". Индивидуальное исполнение. Загрузка в рабочий контур каустического абсорбента позволяет производить тонкую очистку газопотока от сероводорода и углекислого газа
Не погружаясь в глубины технологических аспектов, напомним об основных методах подготовки в таблице.
| Методика | Особенности и комментарии |
| Очистка биогаза щелочью | Каустическая промывка в насадочных абсорберах или пенных скрубберах – один из наиболее экономически и технологически рациональных подходов к обессериванию биометана. Использование щелочных растворов позволяет осуществлять газоподготовку не только в разрезе удаления H2S, но и – одновременно – улавливать углекислоту, аммиачные включения, диоксид азота. Разнообразие и доступность щелочных реагентов также делает возможным получение в качестве побочного продукта газоочистки ценных солесодержащих пульп |
| Этаноламиновая хемосорбция | Высокий КПД аминоочистки нивелируется повышенной сложностью очистной инфраструктуры и вовлечением в процесс газоочистки большого количества вспомогательного оборудования. Почти всегда обогащение идет под давлением, что нередко связано с определенными технологическими ограничениями со стороны Заказчика. Аминовый метод захвата сероводорода эффективен для больших объемов метана |
| Гидрофильтрация сероводорода | В некоторых случаях высокая эффективность подготовки биогаза достигается через промывку газосмеси в водных скрубберах или абсорберах. При выборе данного метода следует обращать внимание на условия растворимости газов в жидкостях – чем ниже температура сольвента и выше давление в зоне контакта сред, тем эффективнее газовая сорбция. При понижении давления или повышении температуры газы высвобождаются из раствора (эффект Шампанского) |
| Технология скрубберной промывки Selexol | Мокрая сорбция поллютантов осуществляется через промывку газа растворами Genosorb. При высоком КПД систем главным недостатком является необходимость периодической / регулярной закупки дорогостоящих сорбентов Genosorb |
| Сухая некаталитическая адсорбция | Сухая сорбция сернистых соединений в адсорбционных фильтрах (цеолиты, активированный уголь, металлизированные микропористые полимеры) показывает ≈ 100% КПД очистки газа от сернистого водорода, ароматических углеводородов, ЛОС, оксида азота. Единственное требование к фильтрам адсорбционного типа – необходимость заблаговременно осушать газопоток до < 70% влажности. В технологической близости от традиционной «адсорбции» стоят мембранная очистка на молекулярных ситах и короткоцикловая безнагревная адсорбция КБА / PSA |
Адсорбционная система для обессеривания биологического газа (желтым указана подсистема обезвоживания метана, также входящая в конструкцию)
Сухая сорбция наиболее предпочтительна для захвата толуола и фенола, если таковые присутствуют в биологическом метане.
Сушка биогаза
| Технология сушки | Особенности и комментарии |
| Конденсация влаги в теплообменниках / холодильниках | Один из наиболее рациональных способов подготовки биологического газа к последующей очистке от химических примесей. Теплообменные аппараты кожухотрубного типа с бесконтактным охлаждением газа демонстрируют максимальную экономичность, компактность, надежность, долговечность и ремонтопригодность. Читайте подробнее о кожухотрубчатых теплообменниках на нашем сайте |
| Гликолевая промывка | Этиленгликоли прекрасно захватывают воду из газовых потоков. Но в разрезе бионергетики, апеллирующей к сохранению природной чистоты, использование гликолей неоправданно, поскольку этот подход связан с серьезными биологическими рисками. Гликолевый барботаж проводится при высоких температурах, (граничащих с температурой вспышки метана); помимо этого, гликоль – сильный яд. Методика оправдывается лишь на крупных газоперерабатывающих заводах |
| Адсорбционный захват влаги | Адсорбционные фильтры на базе высокоактивных сухих сорбентов показывают экстремальную результативность в захвате влаги. Именно поэтому – для предупреждения быстрого истощения сорбентов – водящий в адсорбер газопоток обезвоживают. Необезвоженный газопоток будет эффективно дегидрироваться сухим фильтром, но это значительно сократит межобслуживающий период фильтрующей установки, увеличивая количество регенерационных циклов и сокращая периодичность полной замены адсорбента |
Декарбонизация
Несмотря на то, что удаление углекислоты из биологического газа проводится достаточно редко, данная страница призвана упомянуть, в частности, и современные методы декарбонизации газовых смесей.
- Криогенная сепарация – крайне эффективный, но очень энергозатратный способ (до 30% всей электроэнергии БГУ) сепарации углекислоты из газового конгломерата. Принцип методики заключается в охлаждении газа до – 80 градусов Цельсия. CO2 превращается в сухой лед и сепарируется из углекислотной установки, в то время как чистый метан отводится на компрессию или дальнейшую подготовку.
В разной степени результативны в отношении захвата CO2 и указанные выше системы по сушке и десульфации биогаза:
-
Щелочные растворы, используемые для десульфуризации, хорошо реагируют с углекислотой с образованием карбонатов, гидрокарбонатов, сульфидов или гидросульфидов (которые могут быть использованы как удобрения, пестициды или инсектициды);
- Аминовые сольвенты, такие как МЭА, ДЭА, МДЭА, хорошо сорбируют углекислоту, в том числе, селективно, но, как указывалось ранее, аминоочистка далеко не всегда целесообразна в разрезе биогазоподготовки;
-
Мембранно-молекулярный захват CO2, имеющий такие преимущества, как эффективность, стабильность пурификации и отсутствие движущихся частей, тем не менее, почти всегда экономически проигрывает щелочно-реагентной сорбции углекислого газа.
Проектирование, изготовление, доставка и монтаж систем в Евразии
По всем вопросам в отношении индивидуального инжиниринга, производства и приобретения систем, установок и аппаратов для подготовки биогаза к бытовому, промышленному или моторному использованию, пожалуйста, связывайтесь с нами через Контакты нашего сайта или заполняйте Опросник Заказчика.
Как поставщик полного цикла, мы также предлагаем к приобретению компактные и высокопроизводительные, автоматизированные системы очистки щелочных стоков
Оперативно изготовим, быстро доставим и введем оборудование в эксплуатацию в любой точке России, Европы или Азии. Обучим рабочий штат. Полный комплект документации, гарантия.
ООО «ПЗГО» – дышите легко!