Assecat de biogàs

CLEAN-BGAS DRY és una solució per a l'assecat del biogàs. Es basa en la combinació de refrigeració i condensació. De vegades funciona com un depurador.

Els mòduls d'assecat del biogàs CLEAN-BGAS DRY combinen diferents tècniques de reducció del vapor d'aigua, amb l'objectiu d'eliminar partícules i escuma, proporcionant un gas amb les característiques adequades per a la seva explotació estable en motors, turbines i calderes de vapor.

La gamma d'assecadors de biogàs Condorchem Envitech compta amb tres tipus principals d'equips, els quals presenten un funcionament robust, senzill, ocupen poc espai i constitueixen una tecnologia segura i d'elevada eficàcia. Tots els equips estan automatitzats, per la qual cosa requereixen una mínima supervisió durant la seva operació.

Tipus d'assecadors:

• Sense recuperació energètica
• Amb recuperació energètica
• Amb sistema de remoció de H2S

Quan el biogàs s'extreu del abocador, estació de depuració d'aigües residuals (EDAR/PTAR) o planta de digestió, el seu contingut en vapor d'aigua és elevat donat l'equilibri termodinàmic que existeix en la seva producció. En aquestes instal·lacions aquest problema es veu incrementat durant l'estiu a causa de l'elevació de la temperatura d'aquesta estació de l'any, arribant el biogàs a assolir la sobresaturació en tot moment.

El vapor d'aigua disminueix dràsticament el PCI del biogàs, facilita la formació d'àcids corrosius i provoca obturacions en el sistema de canonades, per tal motiu, es veu afectada tant l'operació de la instal·lació com el rendiment energètic dels equips involucrats en la seva utilització com a biocombustible (motores, turbines, calderes, cremadores, bufadors, etc.).

Per això, és adequat abans de ser utilitzat com a biocombustible, disminuir al màxim el seu contingut d'humitat. Aquesta humitat que conté el biogàs és una humitat àcida a causa del contacte amb els gasos àcids presents en el biogàs (CO2 i H2S), per tant, quan entra al sistema de cogeneració produeix corrosió també.

El biogàs és un gas humit, per la qual cosa és necessari assecar-lo abans d’utilitzar-lo per tal d’evitar:

• Problemes en els sistemes de cogeneració
• Corrosió
• Obstruccions per on es mogui el biogàs

La tecnologia CLEAN-BGAS DRY combina tècniques de refrigeració i condensació que permeten assolir una eficiència d’eliminació de més del 95 %, depenent de la temperatura de treball, alhora que ofereix un baix cost operatiu.

També pot incloure un col·lector-llavador, que a més de minimitzar les necessitats energètiques de l’operació, permet que el biogàs es renti amb els seus propis condensats. Això produeix una reducció parcial de H2S i NH3, que acompanyen el biogàs, per la qual cosa pot considerar-se una tecnologia amb múltiples usos.

• Produeix un corrent de gas amb un contingut baix d’humitat.
• Eliminació d’alta eficiència.
• Baix consum elèctric.
• Baix cost de manteniment.
• Completament automatitzat.
• Instal·lació sòlida.

• Eliminació del vapor d’aigua del biogàs.
• Reducció parcial dels siloxans de tipus D.
• Reducció parcial de H2S, NH3 i hidrocarburs.
• Reducció de la temperatura i la humitat relativa del gas.

• Sistema modular.
• Funcionament continuat.
• Pot reduir el vapor d’aigua i, per torns, H2S, NH3, hidrocarburs i siloxans segons calgui.
• Dins de la instal·lació de biogàs, pot funcionar tant a la línia de succió com a la línia de pressió.
• Es pot incloure un sistema de control operatiu si el client ho sol·licita.
• Funcionament automàtic.
• Gran eficiència en l’eliminació de la humitat del biogàs.
• Pot incloure un sistema de recuperació d’energia o recalentament.

La tecnologia de producció del biogàs ha tingut, en els últims anys, un creixement exponencial i es preveu un futur prometedor en aquest sentit, ja que el mateix es presenta com el principal substitut del gas natural, ja sigui per a la seva aplicació com a combustible per a l'automoció o per a la seva injecció a la xarxa de gas natural.

Les energies renovables lluiten per fer-se amb el lideratge de la producció energètica: Entre les energies renovables s'hi compten l'eòlica, geotèrmica, hidroelèctrica, mareomotriu, solar, la biomassa i els biocarburants.

Dins dels diferents tipus d'energies procedents de la biomassa, s'hi troba el denominat biogàs. El biogàs és el gas producte de la descomposició anaeròbia (sense oxigen) de la matèria orgànica, aquest conté principalment metà (CH4) que és qui li dóna la seva característica com a gas combustible.

Per això, el biogàs procedent de abocadors (abocadors sanitaris), plantes de metanització i depuració d'aigües residuals (EDAR), constitueix un valuós material per a la producció d'energia, biocombustibles i elaboració de productes químics com l'hidrogen i el metanol.

El biogàs des d'un punt de vista tècnic és una barreja multicomponent de gasos, tant en la seva composició bàsica (CH4, CO2, H2, O2, N2, vapor d'aigua, etc.) com, en els seus components perjudicials (NH3, siloxans, hidrocarburs halogenats i pesats, H2S, etc.). La seva composició està íntimament relacionada amb el tipus de matèria que es sotmet al procés de digestió anaeròbia, amb la tecnologia que s'usa per a la seva producció i tipus de procés seleccionat.

Per a la seva aplicació i aprofitament en la producció d'energia i/o com a matèria primera per a l'elaboració de productes químics, s'ha de millorar la seva qualitat. Per això, es requereix reduir-ne el contingut d'humitat i eliminar-ne tots els components perjudicials que a continuació s'indiquen.

En el present article es descriu, de forma somera, la tecnologia de assecat/deshumidificació, com a via per a la reducció de la humitat i altres components perjudicials presents en el biogàs i les seves parts components bàsiques.

S'entén per assecat/deshumidificació del biogàs l'eliminació parcial o total de la humitat continguda en el corrent del biogàs que apareix principalment en forma de vapor d'aigua.

El vapor d’aigua disminueix dràsticament el PCI del biogàs; per aquest motiu, es veu afectat el rendiment energètic de les màquines involucrades en la seva utilització com a biocombustible (motores, turbines, calderes, cremadores, etc.). Per això, és adequat, abans de ser utilitzat com a material energètic, disminuir al màxim el seu contingut d’humitat per qualsevol mètode. Al seu torn, aquesta eliminació es fa necessària per evitar l’acumulació de condensats a la línia de gas i, amb ella, evitar la formació d’àcids corrosius, així com, l’obturació de les canonades. La quantitat de vapor d’aigua continguda en el biogàs està directament relacionada tant amb la temperatura d’operació del sistema de producció de biogàs, com amb la temperatura ambient de forma general.

Moltes són les tècniques de separació/eliminació que s’apliquen per reduir aquest tipus de component. Per exemple, l’adsorció en silicagel és una tècnica aplicada per a l’assecat del biogàs o el rentat amb Glicol. Tanmateix, la combinació del refredament i la condensació són dues tècniques/operacions que ofereixen molt bons beneficis en la neteja del biogàs, amb la finalitat, principalment, de la reducció de la humitat i en certa mesura l’eliminació de components com: els hidrocarburs halogenats i pesats, així com, els siloxans, en dependència de la temperatura d’operació.

Les investigacions a escala industrial han demostrat que a mesura que és menor la temperatura de refredament, que s’utilitza, major és el grau de reducció de la humitat i, al seu torn, major és el grau d’eliminació d’altres components com: els siloxans principalment els tipus D i els hidrocarburs, tant pesats, com halogenats.

Tècnica de condensació:

• Separador de gotes
• Hidrociclons.
• Trampes de vapor
• Segells d’aigües
• Pot de condensats

Tècnica d’assecat:

• Refredament
• Adsorció en silicagel
• Glicol
• Escalfament

Una instal·lació d’assecat/deshumidificació del biogàs compta per norma general de:

• Equip d’intercanvi tèrmic, per norma general tipus tub i carcassa.
• Condensador.
• Màquina de refrigeració.
• Accessoris

Una instal·lació d’assecat/deshumidificació del biogàs desenvolupada per Condorchem Envitech està conformada pels equips següents: pot de condensats, intercanviador de calor en posició vertical, separador de gota i màquina de refrigeració.

Algunes instal·lacions d’assecat del biogàs compten, al seu torn, amb un recuperador/economitzador amb vista a minimitzar el consum energètic d’aquesta operació, fet que redunda en la minimització dels costos operatius i per tant en màquines de refrigeració de menor potència frigorífica, per tant, de menor cost fix. L’ús d’aquest equip depèn de molts factors, entre ells, del cabal de biogàs a tractar, temperatura i finalitat de la instal·lació. Condorchem Envitech va introduir el 2008, al mercat de la neteja del biogàs, el recuperador/economitzador-rentador com a resultat del seu treball d’I+D+i. D’aquesta manera es garanteix un eficient grau de neteja del biogàs amb un mínim consum d’energia.

Una instal·lació de neteja del biogàs amb economitzador, la finalitat de la qual és reduir la seva humitat i eliminar, al seu torn, siloxà i sofre d’hidrogen (H2S). En ella apareixen els diferents equips que conformen la tecnologia.

El cor d’aquestes instal·lacions d’assecat/deshumidificació del biogàs són les màquines de refrigeració, ja que són les encarregades de subministrar el mitjà de refredament, generalment aigua glicolada, per al refredament de l’intercanviador de calor on es refredarà el biogàs. Per això una correcta selecció d’aquest tipus de màquina és de vital importància per a la garantia d’un bon funcionament i durabilitat de la instal·lació.

Actualment els estudis relacionats amb l’estalvi energètic en aquest tipus d’instal·lacions (grans instal·lacions) es dirigeixen a l’ús de màquines de refrigeració per adsorció en la qual s’investiga fer ús dels gasos d’escapament del sistema de cogeneració, per generar el fred necessari per al refredament del biogàs i d’aquesta manera tancar un cicle energètic de molt interès.

Actualment al mercat de l’assecat/deshumidificació del biogàs existeixen dos tipus bàsics d’instal·lació, d’acord amb la posició en què es troba l’equip d’intercanvi tèrmic: els de posició horitzontal i els de posició vertical.

Condorchem Envitech desenvolupa des de l’any 2000 la instal·lació d’assecat/deshumidificació de biogàs de posició vertical la qual ofereix els avantatges següents.

• Menor requeriment d’espai.
• Millor evacuació dels condensats formats.
• Menor probabilitat de congelació en tub quan es treballa a baixes temperatures.
• Millors coeficients de transferència de calor.
• Major eficàcia de reducció de humitat i altres contaminants.