Фильтры для биогаза – современные системы и установки для сепарации сопутствующих примесей из биотопливной смеси
- Типы фильтров, базовые принципы работы, особенности, плюсы и минусы
- Каталитическая сорбция сероводорда в абсорбционных установках
- Сухая физиосорбция в адсорберах
- Другие технологии биогазовой очистки, сводный рейтинг устройств и методов сепарации примесей
- Расчет, изготовление, доставка и внедрение газоочистного оборудования в России и Евразии
Перед каждым представителем аграрной, скотоводческой, молочной, сахарной или иной промышленности, который решил внедрить на своем объекте биогазовую установку (БГУ), сразу встает вопрос выбора фильтра для биогаза, поскольку газ-сырец сильно насыщен сопутствующими примесями, драматически снижающими калорийность топлива, а также кислыми компонентами, стремительно разрушающими тепловые установки / когенераторы и воздушно-вентиляционную инфраструктуру.
Приветственное обращение ООО "ПЗГО"
Задайте вопрос или запросите калькуляцию стоимости оборудования
Типы фильтрующих установок, их особенности, достоинства и недостатки
Современные процессы многоступенчатого сбраживания биомассы подразумевают гарантированное присутствие в биогазе побочных включений. Даже правильно подготовленное биосырье после разложения бактериями содержит значительные примеси влаги, углекислого газа и сероводорода, а иногда и аммиака, азота и некоторых других элементов и соединений, чье нахождение в биогазе, в разрезе его последующего использования в качестве топлива, нежелательно.
Конечно же, с точки зрения эффективности использования биометана не все поллютанты оказывают одинаковое негативное влияние.
Установка по обогащению биогазовой смеси (адсорбционные модули)
Так, например, влага снижает полезную теплоту горения, сероводород оказывает критическое корозионное воздействие на теплогенераторы, ДВС, газоходы и воздуховоды, в то время как балластная углекислота является, пожалуй, наименее вредным компонентом биогаза, в связи с чем содержание CO2 в смеси часто не учитывают.
Поэтому, когда говорят о фильтрах для биологического газа, в виду имеется удаление из биометана – прежде всего – сернистого водорода, оказывающего максимально разрушительное воздействие на любые металлические / стальные машины и конструкции.
Мы уже не раз рассматривали методы и технологии для удаления сероводорода из газовых смесей и воздуха, но в рамках данной страницы следует коснуться извлечения H2S именно из биологического газа, поскольку такие процедуры имеют некоторые физико-химические особенности.
Хемосорбция сероводорода в насадочных фильтрах
Одним из наиболее простых, удобных, доступных и действенных способов нейтрализации сероводорода является его обработка щелочами – процедура, принципы которой были определены еще в 20-ых годах прошлого года инженерами американской компании Koppers Company.
«Сиборд-процесс» (англ. Seaboard – побережье) был назван так именно потому, что первые технологические установки для удаления сероводорода из природного газа базировались на побережье и использовали неограниченные запасы океанской воды, богатой карбонатом натрия (Na2CO3).
Как выяснилось позже, сероводород хорошо реагирует и с другими основными соединениями, что и легло в основу щелочной абсорбции H2S.
Что касается конструкционного исполнения мокрого фильтра для извлечения сульфида водорода из биогаза, то она представляет собой автоматизированную систему, где реализуется реакция кисло-щелочной нейтрализации.
Фото абсорбционной системы производства ООО «ПЗГО». Через прозрачные люки видны насадочные тела, на поверхности которых образуется активная микропленка, задерживающая примеси
Взаимодействие на примере раствора едкого кали: H2S + 2KOH → K2S (сульфид калия) + 2H2O
Среди неоспоримых плюсов фильтрующих систем хемосрбционного типа следует отметить:
- простота монтажа и внедрения, полная автоматизация и бесперебойность работы;
- помимо десульфуризации – поглощение углекислого газа и других активных поллютантов;
- отсутствие потребности в «экзотических» реагентах;
- низкое электропотребление, низкие значения рабочих давлений установок;
- при определенных условиях – возможность генерации ценных шламов / пульп / прекурсоров сельхозудобрений;
- высокая экономическая доступность оборудования, надежность и долговечность.
Пожалуйста, узнайте подробнее об особенностях и принципах работы биогазовых абсорберов.
Одно из индивидуальных исполнений мокросорбционной установки от ООО "ПЗГО"
Сухая адсорбция / физиосорбция
Высокая сорбционная емкость некоторых веществ известна давно, и развитие химии и физики лишь подтвердило, что многие натуральные минералы демонстрируют отличные показатели в улавливании серосодержащих газов.
Взяв лучшее от природы, ученые в 20-ом веке научились создавать модифицированные / активированные адсорбенты, которые – вкупе с выверенной конструкцией адсорбционного фильтра – показывают 100% КПД в задержании практически любых ядовитых или технологически неприемлемых газов, (среди которых и сероводород).
Учитывая необходимость периодической регенерации, потребность в которой возникает как результат оседания элементарной серы на поверхностном слое фильтра, мы создаем парные адсорберные системы – в каждый момент времени один аппарат работает, а другой находится в режиме десорбции / замены адсорбента. Такое решение позволяет осуществлять газоочистку биометана в бесперебойном режиме.
Механизм работы адсорбирующего субстрата состоит в отделении молекулы серы от молекул водорода. Не вдаваясь в квантово-механические аспекты взаимодействия, отметим лишь, что эффективный захват поллютанта достигается за счет правильной «активации» адсорбирующего материала, т.е. за счет раскрытия микропор, сопоставимых по размеру с захватываемыми частицами.
Чертеж двухадсорберной системы
Визаулизированная трехмерная схема сухой установки для очищения биометана от H2S (желтым показан теплообменный блок для предварительного обезвоживания смеси)
Адсорбционный метод захвата сернистого водорода позволяет экстрагировать из газопотока элементарную серу, доступную к последующей утилизации или использования в создании полезных удобрений / химагентов.
Важной особенностью фильтрования биометановой смеси в адсорбционных блоках является требование к влажности потока, которая не должна превышать 70%.
Читайте подробнее об адсорберах и адсорбционной очистке биогаза.
Сводный рейтинг, особенности, достоинства и недостатки фильтров биогазоочистки
Для большей наглядности основные параметры и особенности хемосорбционных и физиосорбционных фильтров, (а также других подходов к обогащению биогаза), представлены в таблице.
Цифровые значения рейтинга фильтров основываются на общем комплексе факторов удобства эксплуатации, простоты внедрения и эффективности очищения БГ.
| Тип очистки | Рейтинг | Комментарии |
| Мокрая щелочная фильтрация в абсорберной установке | ★★★★★ | Универсальный, простой и недорогой метод биогазового обогащения, подходящий для большинства современных БГУ. Широкий выбор абсорбентов позволяет точно подобрать сольвент для захвата поллютантов исходя из конкретных параметров биогаза. Помимо сероводорода, щелочь в некоторой степени удаляет из смеси углекислый газ и другие активные загрязнители, (если таковые присутствуют). В определенных случаях абсорберами могут генерироваться ощутимые объемы щелочных стоков, что – в отсутствие возможности их выгодной утилизации – может потребовать инсталляции дополнительной системы нейтрализации стоков. |
| Сухие адсорберные десульфураторы | ★★★★★ | Технология в большей степени направлена на обессеривание газопотока, в отношении чего адсорберы проявляют эффективность ≈ 100%. Среди особенностей следует выделить необходимость обезвоживания биогаза перед подачей в адсорбционную колонну, (в случае, если влажность потока превышает 70%). Помимо прочего, сухая технология очищения газа на цеолитах, актикарбоне или комбинированных микропористых субстратах позволяет осуществлять последующую десорбцию и сбор элементарной серы высокой степени чистоты. Периодически требуется полная замена адсорбента. |
| Аминоочистка | ★★★★☆ | Высокий КПД комплексной одновременной нейтрализации кислых компонентов при повышенной сложности системы и использовании специфических реагентов. Возможен селективный захват примесей. Технология оправдывает себя при фильтрации биологического газа в крупнопромышленных объемах. |
| Биогазовые фильтры Selexol | ★★★★☆ | Технология Selexol – это эффективная промывка биогаза в скрубберах с использованием фирменных растворов Genosorb. К недостаткам метода можно отнести работу под давлением (до 7 атмосфер), а также необходимость периодической регенерации раствора. Помимо прочего, желательно обрабатывать биогаз, который осушен и десульфирован, поэтому Selexol в большей степени относится к процедурам очистки биометана от углекислоты. |
| Скруббинг биогаза водой под давлением | ★★★☆☆ | Технология, которая основывается на разной скорости растворения в воде метана, сероводорода, аммиака, углекислого газа. Каскад компрессорных установок заканчивается каталитической абсорберной системой, в которой, при понижении давления, идет сорбция остаточных примесей. Недостаток методики – сложность технологической схемы, вовлечение большого количества оборудования, необходимость оперирования значениями давления и температуры сред на разных этапах очистки. |
| Низкотемпературная сепарация углекислоты | ★★☆☆☆ | Данный метод относится только к удалению из биологического газа двуокиси углерода и утилизирует принцип разных температур замерзания метана и углекислоты. Метан твердеет при минус 182 градусах Цельсия, а оксид углерода – при минус 98 °C. Таким образом, при криогенном охлаждении углекислота замерзает быстрее, что позволяет физически сепарировать ее от метана. Недостаток технологии – очень высокое энергопотребление установок. К тому же, криогенная заморозка не используется для удаления из смеси сероводорода. |
| Очистка биогаза на мембранах | ★★★☆☆ | Мембранная пурификация биометана не подразумевает использование химических веществ. Принцип захвата примесей реализуется через пропускание газопотока сквозь каскад молекулярных сит с разным размером пор (на каждом сите задерживается один поллютант). Методика имеет много схожего с адсорбционным методом, но при мембранной очистке используется несколько типов адсорбентов, что усложняет процесс очистки газа и количество десорбционных циклов / регенерационных процедур. |
| Удаление кислорода из биометановой смеси | ★★★☆☆ | Если объемы получаемого биологическим способом метана настолько велики, что предприятие готово сбрасывать его излишки в городскую / поселковую газовую сеть – по ГОСТу – необходима очистка биогаза от кислорода. Как правило, сепарация кислорода осуществляется каталитически – через пропускание смеси через дорогостоящие палладиево-платиновые катализаторы, циркониевые, гафниевые фильтры. |
Индивидуальное проектирование, изготовление, доставка и монтаж биогазоочистных фильтров
По вопросам, связанным с инжинирингом и изготовлением безотказных, экономичных и недорогих адсорбционных и адсорбционных фильтров для биогаза, пожалуйста, связывайтесь с нами удобным способом или заполняйте Анкету Заказчика.
Быстро произведем, оперативно доставим и профессионально внедрим оборудование на Вашем объекте. Обучим персонал. Гарантия производителя. Множество опций сотрудничества для Российских и Евразийских компаний.
ООО «ПЗГО» – дышите легко!