نصائح عملية لتنقية غاز البيوغاز باستخدام الأغشية

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة “صديق نهر البحر” في تاريخ 21-3-2016 الساعة 16:13. هناك العديد من طرق تنقية غاز المستنقعات، ومن الطرق التقليدية استخدام الترشيح بالضغط المتغير وطريقة الأمونيا، أما طريقتا الأغشية والغسيل بالماء تحت ضغط عالٍ فهما تقنيات جديدة تم تطويرها في السنوات الأخيرة. يعتقد الكثيرون أن تنقية غاز الحفر بواسطة الأغشية أمر بسيط، فقد تم استخدام تقنية الأغشية على نطاق واسع في مجالات فصل الغازات المختلفة، ويكفي لاستخدامها في فصل غاز الحفر مجرد تطبيق الإجراءات المتبعة سابقًا، كما يمكن اختيار مكونات الأغشية طالما أن لديها القدرة على الفصل. لكن الأمر ليس كذلك في الواقع، فتقنية فصل غاز الحفر باستخدام الأغشية تتطلب معرفة كبيرة! دعوني أشرح كل شيء ببطء. أولاً، يؤدي ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغاز الحيوي إلى تليين العديد من أغشية المواد البوليمرية، ولذلك فإن العديد من أغشية فصل الغازات لا تصلح لاستخدامها في أنظمة فصل الغاز الحيوي. لذلك، يجب اختيار أغشية فصل مصنوعة من بوليمرات مقاومة للتلدين. وعلى الرغم من أن أداء هذه الأغشية يتدهور مع مرور الوقت أثناء الاستخدام، إلا أن معدل تدهورها أبطأ بكثير مقارنة بالأغشية المصنوعة من مواد غير مقاومة للتلدين. لذلك، فإن مدة الاستخدام تكون أطول بكثير. لكن سعر هذه الأغشية مرتفع نسبيًا، وغالبًا ما يتم تجاهلها من قبل الكثيرين. إذا كنت ترغب في بناء سمعة طيبة في هذا المجال، فيجب عليك اختيار أغشية فصل الغاز الحيوي المصممة خصيصًا لهذا الغرض. إذا كنت تستخدمه لنفسك، فإن قيمة هذه الغشاء مقابل سعره مرتفعة جدًا. اختيار غشاء الفصل المناسب أمر مهم، كما أن التصميم المتكامل للعملية يُعد عاملاً حاسماً أيضاً. يوجد في غاز الحفر الكثير من المواد الضارة بمواد الغشاء، وإذا تم تطبيق تصميم العملية قبل الحصول على تقارير دقيقة حول أنواع هذه المواد ونسبتها، فإن هذا التصميم سيكون فاشلاً أيضاً. بالطبع، يجب أن تعرف ما الذي يخيف الغشاء مسبقًا؛ ففي الحقيقة، الغشاء هش للغاية، ولديه العديد من الأعداء الطبيعيين، وحتى كميات صغيرة جدًا منها قد تكون قاتلة للغشاء. لكن إذا منعت الغشاء من الاتصال بأعدائه الطبيعيين، فسوف يصبح الغشاء قويًا للغاية، ولن يكون هناك مشكلة في استخدامه لمدة عشر سنوات أو ثماني سنوات. في عملية الأغشية، هناك حاجة إلى تبريد وتسخين المادة، وفي كل مرة يتم فيها ذلك، يتم إهدار الطاقة. لذا، يجب أن يكون تصميم العملية فعالًا بحيث يتم استغلال هذه الطاقة بشكل كامل، وبذلك يمكن خفض تكاليف تشغيل الجهاز، وبالتالي يمكن مقارنته بتقنيات الفصل الأخرى مثل الترشيح بالضغط المتغير، وبالتالي يصبح أكثر تنافسية. تتم عملية الفصل بواسطة الأغشية تحت تأثير الضغط، أما غاز البيوجين فلا يحتوي على ضغط، لذا يجب رفع الضغط قبل القيام بعملية الفصل. والسؤال هو: ما هو الضغط المثالي لرفعه؟ إن هناك الكثير من التفاصيل المتعلقة بهذا الموضوع. يجب إنشاء نموذج اقتصادي قبل البدء في التصميم، ومن خلال الحسابات الشاملة، تحديد أفضل ضغط تشغيل. عادةً، يمكن الحصول على غاز الميثان بتركيز منخفض باستخدام غشاء واحد فقط، وللحصول على معدل استرداد أعلى، يجب استخدام عملية تتكون من طبقتين أو ثلاث طبقات؛ كلما زاد عدد الطبقات، زادت التعقيدات المرتبطة بها. كم عدد الأغشية في كل طبقة؟ كم عدد أغشية الطبقة الثانية؟ كم عدد أغشية الثلاثة أقسام؟ إن أفضل نسبة لعدد جذور الغشاء لا تساعد فقط في تقليل التكاليف، بل الأهم من ذلك أنها تقلل من استهلاك الطاقة، وذلك لأن تنفيذ عمليتين أو ثلاث عمليات يتطلب وجود تدفق عكسي، ويحتاج الغاز الناتج عن هذا التدفق العكسي إلى إعادة ضغطه، مما يستهلك كمية كبيرة من الطاقة. أما النسبة المثالية فهي تساعد في تقليل كمية الغاز الذي يحتاج إلى إعادة ضغط. المعاملان المهمان للأغشية هما معامل النفاذية ومعامل الفصل، وتختلف معاملات الأغشية في السوق بشكل كبير، وبالطبع تختلف الأسعار أيضًا. فالأغشية ذات الأسعار المنخفضة لا يعني بالضرورة أن الأجهزة المصنوعة منها ستكون اقتصادية، فهناك علم خاص في هذا المجال. ولكي نتمكن من رؤية الحقيقة، يجب أولاً امتلاك برنامج حاسوبي لحساب خصائص الأغشية، فالنتائج التي يتم الحصول عليها من خلال التصميم الشخصي هي النتائج الدقيقة والموثوقة، ولا يمكن الوقوع في فخ الظواهر السطحية المتعلقة بأسعار مكونات الأغشية. غاز البيوجين هو غاز قابل للاشتعال والانفجار، ويجب أن يركز تصميم الأجهزة ليس فقط على المواصفات التقنية، بل إن السلامة تأتي في المقام الأول. يتجاهل الكثيرون مشكلة حد الانفجار لغازات العادم، مما يخلق مخاطر أمنية مستمرة أثناء تشغيل الجهاز. تم تصميم بعض الأشكال من أجل تحقيق المظهر الجميل على شكل حاويات، مع إهمال تهوية وتصريف الهواء داخل الحاويات، مما يخلق أيضًا مخاطر أمنية. هناك العديد من الحيل الصغيرة المتعلقة بتقنية تنقية غاز البيوجين باستخدام الأغشية، ولن أذكرها جميعًا هنا. يمكن لمن يهتم بذلك أن يتواصل معي. بريدي الإلكتروني: wanghai@bgas.com.cn.