- •4 Використання біогазу
- •. Пряме спалювання біогазу
- •4.2 Підготовка біогазу до використання
- •І окисленням сірководню :
- •Регенерація проводиться після насичення абсорбційного розчину сірководневим шляхом пропускання повітря. Під час регенерації протікають реакції окислення гідрохінону і відновлення кисню
- •Когенерація
- •Будова когенератора
- •4.4 Тригенерація
- •Використання біогазу на транспорті
- •Питання для самоконтролю
І окисленням сірководню :
H2S – 2е- = S +2Н+ (2)
Регенерація проводиться після насичення абсорбційного розчину сірководневим шляхом пропускання повітря. Під час регенерації протікають реакції окислення гідрохінону і відновлення кисню
ГІДРОХІНОН – 2е- = ХІНОН (3)
½ О2 + 2 Н+ + 2е- = Н2О (4)
На рис. 4.2 наведено технологічну схему модулю. Він працює наступним чином: через вхідну трубу (1) і відповідний барботажний пристрій біогаз поступає в першу
с
орбційну
колону (2), заповнену поглинаючим
розчином. Застосування барботажу сприяє
інтенсивному перемішуванню і, як
наслідок, масообміну біогазу і розчину.
Пройшовши через розчин, біогаз виходить
з першої і потрапляє в другу сорбційну
колону (2), заповнену тим же поглинаючим
розчином. Сорбційні колони з’єднані
між собою переливними трубами (3). На
нижній трубі розміщений насос (4), який
можна використовувати для інтенсифікації
обміну розчинника між колонами. В другій
колоні біогаз проходить через барботажний
пристрій для забезпечення інтенсивного
масообміну і перемішування розчину.
Біогаз, який пройшов очищення, виходить
з колони через верхній штуцер для
сушіння. Поглинаючий розчин з другої
сорбційної колони через переливну трубу
(5) поступає в регенераційну колону (6),
обладнану ерліфтом (повітряним
підйомником). Регенерація розчину
здійснюється киснем повітря, який
поступає в нижню частину колони ( змішувач
ерліфта (7) ) через трубу (9) від компресора
(8). Повітряно – рідинна суміш зливається
через верхній отвір труби (9) в сепаратор
(10), після чого розчин переливається на
фільтр (11), де проходить фільтрація
розчину від елементарної сірки. Вільний
від сірки регенерований біогаз
направляється в першу сорбційну колону
, де знову піддається взаємодії з новими
порціями біогазу, який поступає на
очищення. Перевагою такого варіанту
модуля очищення біогазу є безперервність
його роботи; повна замкнутість циклу
очищення аж до отримання елементарної
сірки, тобто відсутність зовнішніх
систем підготовки і регенерації
поглинача. Компоненти поглинаючого
розчину відносно недорогі і комерційно
доступні.
Хоча СО2 є інертним компонентом біогазу, що понижує його теплоту згоряння, він не перешкоджає використанню біогазу. Тільки у великих установках використовується абсорбційне очищення біогазу від СО2, але це повязане зі значними затратами і буде раціональним та економічно вигідним лише при високому добовому виході газу і утилізації видаленого СО2. Його можна використовувати як інертний газ при зварювальних роботах, для заправки вогнегасників, у харчовій промисловості, тощо. Високу цінність являє собою диоксид вуглецю в твердому стані, “сухий лід”.
Принцип роботи модуля для одержання твердого СО2 заснований на ефекті дроселювання рідкого диоксиду вуглецю, з одержанням снігоподібного СО2 і наступним пресуванням його до брикетів “сухого льоду”.
Існує багато схем розділення бінарних газових сумішей. Для системи “метан-диоксид вуглецю” найбільш раціональню є схема повного розділення за технологією короткоциклової адсорбції без нагріву (КЦБА) зі змінним тиском. На рис. 4.3
показана газова схема розділення біогазу методом КЦБА
О
сновними
вузлами установки є: два почергово
працюючих адсорбери, буферний об’єм,
компресор, форнасос,
трубопровід
і
система вентилів. Адсорбери являють
собою металеві циліндри об’ємом 0,01
м3,
заповнені адсорбентом. Буферний об’єм
призначений для згладжування коливань
тиску при десорбції диоксиду вуглецю
і має розміри адсорберів. Компресор
(УК-1М) створює тиск верхнього рівня 0,25
МПа (адсорбція). Форвакуумний насос
(2НВР-5Д) створює тиск нижнього рівня 10
кПа (десорбція). Адсорбент для КЦБА-установки
повинен мати високий коефіцієнт
розділення компонентів біогазу. Окрім
цього, він повинен мати високу механічну
стійкість (в зв’язку з частим переключенням
газових потоків через адсорбери).
Н
айбільшу
селективність адсорбції по біогазу має
цеоліт СаА , він також має найбільшу
адсорбційну ємність по диоксиду вуглецю.
Ізотерму адсорбції на цьому цеоліті
зображено на рис. 4.4. Вибір верхнього і
нижнього рівнів тиску виконується по
цій ізотермі адсорбції. Очевидно, що
парціальний тиск диоксиду вуглецю під
час адсорбції повинен бути
0,1 МПа. Подальше збільшення тиску майже
не впливає на ємність цеоліту по СО2.
Десорбцію бажано проводити при максимально
низькому тиску, який може забезпечити
система відкачування. В даному випадку
він складає 10 кПа. Таким чином, верхній
рівень тиску біогазу вибраний рівним
0,25 МПа, а нижній – 10 кПа. Робоча температура
для КЦБА-установки вибирається кімнатною,
так як для роботи при підвищеній або
пониженій температурі необхідні
додаткові затрати енергії.
Балонний модуль включає в себе компресорну установку, яка накачує біогаз і вуглекислий газ в балони високого тиску (до 35 МПа). Для створення такого тиску застосовується багатоступенева компресорна установка, до складу якої входять гвинтові і поршневі компресори.
