Upgrade bioplynu - Biogas upgrader

A vylepšovač bioplynu je zařízení, které se používá ke koncentraci metan v bioplyn na zemní plyn standardy. Systém odebere oxid uhličitý, sirovodík,^[1] voda a kontaminující látky z bioplynu. Jedna technika, jak toho dosáhnout, používá zpracování aminového plynu. Tento čištěný bioplyn se také nazývá biomethan. Lze jej používat zaměnitelně se zemním plynem.

Surový bioplyn vyrobený trávením je zhruba 60% metanu a 29% CO₂ se stopovými prvky H₂S; není dostatečně kvalitní, aby mohl být používán jako topný plyn pro strojní zařízení. Korozivní povaha H₂Samotné S stačí ke zničení vnitřních částí rostliny.

Součástka	Rozsah	Průměrný
Metan	45–70%	60%
Oxid uhličitý	25–55%	35%
Vodní pára	0–10%	3,1%
Dusík	0,01–5%	1%
Kyslík	0,01–2%	0,3%
Vodík	0–1%	< 1%
Amoniak	0,01–2,5 mg / m³	0,7 mg / m³
Sirovodík	0–30 000 mg / m³	500 mg / m³

Řešením je použití procesů zušlechťování nebo čištění bioplynu, při kterém se kontaminující látky v proudu surového bioplynu absorbují nebo promývají, přičemž na jednotku objemu plynu zbývá více metanu. Existují čtyři hlavní způsoby modernizace: mytí vodou, adsorpce kolísání tlaku, adsorpce selexolu, a zpracování aminového plynu.

Mytí vodou

Nejrozšířenější metodou je promývání vodou, při kterém vysokotlaký plyn proudí do kolony, ve které se oxid uhličitý a další stopové prvky drhnou kaskádovou vodou, která protéká proti plynu. Toto uspořádání může dodat 98% metanu, přičemž výrobci zaručují maximálně 2% ztrátu metanu v systému. Provoz systému na zušlechťování bioplynu trvá přibližně 3% až 6% celkového energetického výkonu v plynu

Adsorpce kolísání tlaku

Typický systém PSA pro bioplyn bude mít čtyři stupně, po jednom pro vodní páru, oxid uhličitý, dusík a kyslík.^[2] Plyn, který má být zušlechtěn, vstupuje do každé nádoby, stlačuje se na vysoký tlak, přičemž plyn, který má být odstraněn, je adsorbován na povrch adsorbentu a poté je dekomprimován, což umožňuje metanu opustit. Adsorbent se poté regeneruje. U kyslíku se používá molekulární síto, u dusíku zeolit, u oxidu uhličitého a vody zeolit nebo aktivní uhlí.

Selexol

V Selexol procesem (nyní licencovaným společností UOP LLC) rozpouštědlo Selexol rozpouští (absorbuje) kyselé plyny z přiváděného plynu při relativně vysokém tlaku, obvykle 300 až 2 000 psia (2,07 až 13,8 MPa). Bohaté rozpouštědlo obsahující kyselé plyny se potom nechá odtlakovat tlakem a / nebo párou, aby se uvolnily a znovu získaly kyselé plyny. Proces Selexol může pracovat selektivně k obnovení sirovodík a oxid uhličitý jako oddělené proudy, takže sirovodík lze posílat buď do Clausovy jednotky pro konverzi na elementární síru, nebo do jednotky WSA Process pro konverzi na kyselinu sírovou, zatímco současně může být oxid uhličitý izolován nebo používá se pro lepší využití oleje.

Selexol je fyzikální rozpouštědlo, na rozdíl od rozpouštědel pro odstraňování kyselých plynů na bázi aminu, které se spoléhají na chemickou reakci s kyselými plyny. Protože se nejedná o žádné chemické reakce, vyžaduje Selexol obvykle méně energie než procesy založené na aminu. Avšak při tlacích napájecího plynu pod přibližně 300 psia (2,07 MPa) je kapacita selexolového rozpouštědla (v množství kyselého plynu absorbovaného na objem rozpouštědla) snížena a procesy založené na aminu budou obvykle lepší.

Zpracovatel aminového plynu

H₂S nebo oba H₂S a CO₂ lze pomocí této technologie odstranit.

Chemie podílející se na zpracování těchto plynů aminem se poněkud liší podle konkrétního použitého aminu. Pro jeden z nejběžnějších aminů byl monoethanolamin (MEA) označen jako RNH₂lze chemii vyjádřit jako:

RNH₂ + H₂S

{displaystyle Leftrightarrow}

RNH⁺
₃ + SH⁻

Typický proces zpracování aminového plynu zahrnuje absorbér jednotka a regenerátor jednotka. V absorbéru absorbuje downstream aminový roztok H₂S a CO₂ ze stoupajícího kyselého plynu k výrobě proudu plynu bez obsahu sirovodíku a oxidu uhličitého jako produktu a aminového roztoku bohatého na absorbované kyselé plyny. Výsledný "bohatý" amin je poté směrován do regenerátoru (striptér s a vařič ) k výrobě regenerovaného nebo „chudého“ aminu, který se recykluje pro opětovné použití v absorbéru. Odizolovaný horní plyn z regenerátoru se koncentruje H₂S a CO₂.

Membránové systémy propouštění plynu

Membránové systémy na zušlechťování bioplynu využívají různé permeability plynů přes membránové vlákno. Když bioplyn prochází hustou polymerní membránou, CO₂ je zabráněno v průtoku a je odstraněno, zatímco CH₄ prochází. Membránové systémy propouštějící plyn spotřebovávají pouze elektrickou energii, ale nevyžadují žádné chemikálie ani vodu. Aby se dosáhlo vyššího obsahu metanu (až 99% metanu) v konečném plynu, plyn prochází řadovými skupinami membrán. Vzhledem k tomu, že membrány jsou citlivé na vodu a jiné nečistoty v bioplynu, systémy prostupující plyny / membrány vyžadují účinné předčištění (zejména H₂S a odstranění vody).

Cíle a varianty

potrubí na bioplyn a zemní plyn

Lze rozlišovat mezi základní úpravou surového bioplynu, která je nezbytná například pro použití v bioplynu CHP rostlin a komplikovanější ošetření potřebné k získání zemní plyn kvalita (biomethan Výše uvedená tabulka ukazuje složení surového bioplynu po primárním zpracování a biomethanu. Frakce surového bioplynu se mohou velmi lišit v závislosti na substrátu, konstrukci zařízení a dalších faktorech. Povaha biometanu je přizpůsobena odpovídajícím vlastnostem zemního plynu.

Bioplyn se používá většinou přímo v a bioplyn kogenerační zařízení. To vyžaduje odsíření a sušení, aby se zabránilo koroze v CHP. Aby bylo možné dodávat bioplyn do síť zemního plynu nebo pro použití paliva je nutná komplexnější léčba. Kromě sušení a odsiřování oxid uhličitý musí být odstraněny a chemicky upraveny, aby se získaly vlastnosti odpovídající specifikacím pro zemní plyn. Tento biomethan může být vstřikován do sítě zemního plynu a přeměňován na elektřinu a teplo prostřednictvím kombinované výroby tepla a elektřiny v místě, kde lze teplo použít, například plavecký bazén, která má celoročně vysokou potřebu tepla.

Používání „rozvodné sítě“ na zemní plyn také umožňuje maloobchodním zákazníkům nakupovat určitý podíl biometanového plynu ve svých smlouvách o dodávkách plynu.

Viz také

Anaerobní zažívání

Reference

^ HODNOCENÍ UPGRADOVACÍCH TECHNIK PRO BIOGAS, Margareta Persson, říjen 2003, School of Environmental Engineering, Lund University
^ Zafar, Salman. „Systém PSA pro modernizaci bioplynu“. Energetická konzultace. Citováno 31. prosince 2013.

[1] HODNOCENÍ UPGRADOVACÍCH TECHNIK PRO BIOGAS, Margareta Persson, říjen 2003, School of Environmental Engineering, Lund University

[2] Zafar, Salman. „Systém PSA pro modernizaci bioplynu“. Energetická konzultace. Citováno 31. prosince 2013.

[1]

[2]