Облагораживание биогаза

CLEAN-BGAS UPGR представляет собой технологию, ориентированную на модернизацию биогаза для производства биометана. Существуют различные стадии в технологии, и они базируются на химическом процессе, который включает в себя химический скруббер с аминами. Технология имеет различные модули:

• Очистка биогаза
• Удаление CO2 / производство биометана
• Рекуперации растворителей
• Сушка газа / биометана

Потребности в энергии растут. Энергия нужна не только для того, чтобы жить, но и для различных процессов и отраслей промышленности, которые удовлетворяют жизненным потребностям общества.

Биогаз из различных источников является ценным материалом для производства энергии, химических продуктов и биотоплива. Поскольку это возобновляемая энергия, она неисчерпаема, чиста и может использоваться самостоятельно, что позволяет планировать производство и адаптировать его к потребностям потребления. Использование биогаза вызывает меньшее загрязнение окружающей среды и представляет собой жизнеспособную альтернативу, учитывая заметное истощение запасов ископаемого топлива, цены на которое в настоящее время растут.

Современная тенденция заключается в том, чтобы сосредоточиться на производстве биогаза в качестве замены природного газа, для закачки в сеть или для питания моторизованных транспортных средств.

Природный газ находится под землей в природной среде в “газовых карманах”, покрытых непроницаемыми слоями, которые препятствуют его выбросу в атмосферу. Он также может быть найден вместе с сырой нефтью в нефтяных скважинах или на месторождениях исключительно природного газа. Основным компонентом природного газа всегда является метан (СН4), который составляет от 83% до 97% от общего объема смеси. Другими газообразными углеводородами, которые всегда присутствуют в природном газе, хотя и в меньших пропорциях, являются этан (C2H6), бутан (C4H10) и пропан (C3H8). И, наконец, компоненты природного газа, кроме углеводородов, обычно включают азот, углекислый газ, сероводород, гелий и аргон.

Разработки в области биогаза достигли той точки, когда наметилась тенденция к усилению внимания к использованию биогаза в качестве заменителя природного газа за счет производства биометана. Для достижения этой конверсии на рынке появляются различные технологии.

Очистка биогаза: она направлена на отделение всех примесей от биогаза до его поступления в процесс удаления CO2. На этой стадии удаляются нежелательные соединения, такие как силоксаны, влага, твердые частицы, галогенированные углеводороды и NH3, которые могут испортить растворитель, используемый для очистки.

Удаление CO2 / Биометан. Удаление CO2 / Производство биометана: это осуществляется путем химической абсорбции. Биогаз промывают подходящим химическим растворителем (алканоамином), чтобы удалить из этого потока до 100% CO2, а также возможные следы H2S, которые можно обнаружить в биогазе. В результате этого процесса получается биогазовый поток с высоким уровнем СН4, аналогичный природному газу.

Восстановление растворителя: регенерация растворителя производится путем дистилляции. При этом поток CO2 удаляется из растворителя, захваченного из биогаза. Растворитель снова используется в операции абсорбции, в то время как CO2 может быть предназначен для других целей (наполнение огнетушителей, сухой лед, выращивание морских водорослей, нефтехимия и т. д.).

Сушка газа /биометана: цель этой операции – обеспечить сухой газ для его сжатия и хранения. Эта операция включает в себя охлаждение и сушку с помощью адсорбции. Для последней операции используются вещества с высокой поглощающей способностью.

• Низкое энергопотребление
• Минимальные инвестиции в строительные работы
• Экологическое топливо
• Работа при низких давлениях
• Растворитель селективный, с минимальными потерями метана

• Биотопливо для транспортных средств
• Закачка в сеть природного газа
• Сырье для производства метанола и водорода
• СО2 высокой чистоты
• Как природный газ

• Воздуходувка
• Охладители
• Угольный фильтр
• Пылевой фильтр
• Абсорбционная башня
• Сушильные башни
• Регенерация сушильных башен
• Опреснительная башня
• Дистилляционная башня

• Подходит для любого типа биогаза.
• Компактное оборудование, установленное в модифицированных транспортных контейнерах.
• Модульное оборудование в зависимости от транспортных средств.
• Работает при низких давлениях.
• Интеллектуальное управление производимой энергией.
• Полностью автоматическая система.
• Производит поток высокой концентрации CO2, полезный для рынка.

В настоящее время можно говорить о двух основных типах биогаза. Первый – это биогаз, который производится контролируемым способом. Данный способ базируется на технологии анаэробного сбраживания, обычно включающей различные типы биореакторов, в зависимости от обрабатываемого материала. Другой – это биогаз, производимый естественным (неконтролируемым) способом, и в настоящее время это чаще всего происходит на полигонах ТБО.

В таблице 1 показан типичный состав биогаза в соответствии с его происхождением, т. е. обрабатываемым материалом.

Газы	Сельскохозяйстве нные отходы (%)	Ил водоочистной установки (%)	Промышленные отходы (%)	Свалки твердых бытовых отходов (%)	Эффект
Метан	50-80	50-80	50-70	45-65	горючий
CO2	30-50	20-50	30-50	34-55	инертный
Водяной пар	Насыщение	Насыщение	Насыщение	Насыщение	вредный
H2	0-2	0-5	0-2	0-1	горючий
H2S	100-7000 частей на миллион	0-1	0-8	0,5-3000 частей на миллион	коррозионный
NH3	50-100 мг/м2	Следы	Следы	Следы	коррозионный
CO	0-1	0-1	0-1	Следы	горючий
N2	0-1	0-3	0-1	0-20	инертный
02	0-1	0-1	0-1	0-5	коррозионный
Силоксаны	Не зарегистрирован	0-100 мг/м2	Не зарегистрирован	0-50 мг/м2	Абразивный
HCH	Не зарегистрирован	Следы	Не зарегистрирован	10-4000 мг/м2	вредный

таблице 1

Хотя все виды биогаза пригодны для производства биометана, биогаз из контролируемых процессов имеет лучшее качество с целью превращения в газ со свойствами, аналогичными свойствам ПГ. Это связано с концентрацией метана (СН4), которая может быть достигнута, и более низкой концентрацией загрязняющих веществ, таких как О2. В таблице 1 приведен типичный состав биогаза, образующегося в соответствии с типами отходов.

В настоящее время на рынке появляется целый ряд технологий обогащения биогаза или его преобразования в биометан (высокая и постоянная низшая теплотворная способность), что делает этот газ веществом с большим потенциалом для применения. Эти методы включают:
Химическое поглощение: Оно базируется на кислотно-щелочной реакции, для которой используется селективный реагент, минимизирующий потери метана (СН4). Эта технология работает при низких давлениях.

Промывка водой под давлением. Эта операция базируется на принципе растворимости газов в воде, который зависит от температуры и давления. В данном случае существует два типа технологии: с рециркуляцией воды и без рециркуляции. Эти технологии работают при высоких давлениях.

Методы адсорбции: Молекулярные сита. Базируются на молекулярных силах притяжения между адсорбатом и адсорбентом (силы Ван-дер-Ваальса), где происходит определенная химическая реакция и важную роль играет отношение размера молекулы к размеру пор адсорбента. Существует целый ряд различных методов в этой категории, наиболее распространенный из которых основан на адсорбции с колебаниями давления (PSA). Эта технология характеризуется работой при высоких давлениях.

Криогенное разделение: Базируется на непрерывном сжатии, охлаждении и расширении (холодная дистилляция) биогаза. Эти операции позволяют отделить CO2 от биогаза, тем самым увеличивая концентрацию метана (СН4) в этом газе. Это базируется на знании тройной точки каждого компонента и условий, при которых эта точка может быть достигнута (T и P). Эта технология работает при высоком давлении.

Мембранное разделение: Базируется на принципе проницаемости различных компонентов. Проницаемость – это способность материала пропускать через себя поток, не изменяя своей внутренней структуры. Как правило, используются мембраны типа полых волокон. Этот процесс требует высокого давления.

В таблице 2 приведен типичный состав природного газа, биогаза и обогащенного биогаза (биометана). В этом случае обогащенный биогаз получается путем промывки водой под давлением.

Составные части	Природный газ (%)	Биогаз (%)	Биометан (%)
CH4	86-93	50-75	89-98
CO2	9,5-13	25-50	0,5-2
пропан	0,4	0	0
бутан	0,09	0	0
H2S	0	0-5000 частей на миллион	0
NH3	0	0-500 частей на миллион	0
VH 0	0	0,1-5	0
Инертные частицы	0	> 5 мкм	0,1
N2	0,68	0-14	0-5
Силоксаны	0	0-100 мг/м2	0
HCH	0	0-4000 мг/м22	0

таблице 2

На рис. 1 показан характер расчетной стоимости инвестиций в зависимости от мощности по переработке сырого биогаза для различных доступных технологий производства биометана.

На рис. 2 показана текущая степень применения различных технологий обогащения биогаза для достижения качества природного газа. Согласно диаграмме, наиболее часто применяются три метода: очистка водой под давлением, химическая очистка и адсорбция с колебаниями давления (PSA). В связи с развитием мембранных характеристик в этом секторе все шире используется мембранное разделение.

На рис. 3 показано применение методов обогащения биогаза в различных странах. Основное применение направлено на производство биометана для введения в сеть.