نظام تنقية وتخليص الغاز الحيوي بطريقة الأغشية

Thread Content

أولاً، مجالات التطبيق: يُعد جهاز تنقية وتخليص غاز البيوغاز باستخدام أغشية خاصة، جهازًا مساعدًا في مشاريع غاز البيوغاز، حيث يستخدم تقنية متقدمة لفصل الغازات باستخدام أغشية ألياف هوائية مجوفة، وذلك لإزالة ثاني أكسيد الكربون من غاز البيوغاز (أو غاز مدافن النفايات). ويُستخدم هذا الجهاز في تنقية وتخليص غاز البيوغاز وغاز مدافن النفايات. يمكن استخدام الغاز الحيوي بعد تنقيته كبديل للغاز الطبيعي، حيث يمكن أن تصل نسبة الميثان فيه إلى أكثر من 97%. ومن خلال جهاز الضغط المتكامل، يمكن تحويله إلى غاز للاستخدام في السيارات بضغط 25 ميجا باسكال، أو يمكن رفع ضغطه ليتوافق مع معايير شبكات الغاز الطبيعي، ثم ربطه بشبكات الغاز المحلية. ثانيًا: مبدأ العمل
تم تصميم أجهزة تنقية وتخصيب غاز الحريرة باستخدام طريقة الأغشية، بناءً على خاصية اختلاف معدلات نفاذ الغازات المختلفة عبر الأغشية. يوضح الشكلان 1 و2 كيفية اختيار الأغشية لنفاذ بعض المكونات في الغاز المختلط فقط. يتكون غاز البيوغاز بشكل أساسي من الميثان وثاني أكسيد الكربون، ويتم تنقية غاز البيوغاز عن طريق فصل غاز ثاني أكسيد الكربون عن باقي مكونات الغاز. وكما يتضح من الرسم البياني، فإن معدل اختراق غاز ثاني أكسيد الكربون في غاز البيوغاز أعلى من معدل اختراق غاز الميثان. ويتم استغلال خاصية النفاذ الانتقائي للأغشية الغازية لفصل غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون بسرعة، وبذلك يتم تحقيق هدف تنقية غاز البيوغاز. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
الشكل 1: النفاذية الانتقائية لأغشية فصل الغازات.
الشكل 2: مبدأ فصل غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون باستخدام الأغشية.
عملية تنقية غاز الحفر كما هو موضح في الشكل 3؛ حيث أن التركيبة الكلية للجهاز بسيطة، ولا يوجد به أي أجهزة ديناميكية للغازات باستثناء الضاغط الأولي، مما يقلل من معدل الأعطال ويخفض استهلاك الطاقة بشكل عام. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg الشكل 3: مخطط عملية تنقية غاز الحفر بواسطة الأغشية. ثالثًا: خصائص تقنية الفصل بالأغشية: ü العملية بسيطة، وإدارتها سهلة، كما يقل عدد العمال بأكثر من 50% ； تكاليف الاستثمار والتشغيل منخفضة، حيث تقل بنسبة 15-25% مقارنة بطريقة الامتصاص الكيميائي وطريقة الغسيل بالماء تحت الضغط ； مساحته صغيرة، يستخدم حاويات قياسية متكاملة، ويمكن توسيعه بشكل معياري ； ü نقاء المنتج عالٍ ومعدل إعادة التدوير مرتفع، حيث يبلغ نقاء CH4 ≥97% ومعدل إعادة التدوير ≥97% ； يتمتع بوظيفة التجفيف المتزامن، مما يلغي الحاجة إلى التجفيف في المرحلة الأولى. رابعًا، يتكون جهاز تنقية وتخصيب غاز البيوجاس باستخدام طريقة الغشاء من المكونات التالية: نظام ضغط غاز البيوجاس، نظام تنقية الغاز قبل المرور عبر الغشاء، نظام الفصل باستخدام الغشاء، نظام زيادة ضغط الغاز الحيوي، بالإضافة إلى نظام إضافة الغاز. 4.1 نظام ضغط الغاز الحيوي: من أجل تحقيق أفضل نتائج في عملية الفصل باستخدام الأغشية، يجب ضغط الغاز الخام إلى الضغط المناسب الذي يسمح للأغشية بأداء وظيفتها بشكل فعال. يستخدم هذا النظام مضخات تبريد بدون زيت، مما يضمن عدم تلوث غاز البيوغاز بزيت التشحيم، وبالتالي توفير غاز نقي لوحدة الفصل بالأغشية. 4.2 نظام تنقية الغاز قبل الفلترة: بالإضافة إلى غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون الموجود في غاز البيوغاز، يحتوي هذا الغاز عادةً على العديد من الشوائب مثل السوائل الحرة والجسيمات الصلبة والميكروبات. يقوم نظام تنقية الغاز بإزالة الماء والزيوت والجسيمات الصلبة وغيرها من الشوائب من غاز البيوغاز، وبذلك يتم تحقيق متطلبات نظام الفصل باستخدام الأغشية. يُعد نظام تنقية الغازات شرطًا أساسيًا لضمان عمل جهاز التنقية بشكل مستقر، كما يمكنه زيادة عمر نظام الفصل باستخدام الأغشية. 4.3 نظام الفصل بواسطة الأغشية: يتم استخدام أحدث مكونات الأغشية المستوردة في العالم، لفصل غاز ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء الموجودين في غاز البيوغاز، وبذلك الحصول على غاز الميثان ذو النقاء العالي. من خلال عملية فصل متعددة المراحل مصممة بشكل علمي، يمكن أن تصل نسبة نقاء الميثان عند مخرج نظام الفصل بواسطة الأغشية إلى أكثر من 97٪، كما يمكن أن تصل نسبة استرداد الميثان إلى أكثر من 97٪. يوفر نظام الفصل بالأغشية أفضل أداء في عملية تنقية غاز البيوجين، وله الميزات التالية: يتمتع بمعدل استرداد أعلى مقارنةً بتقنيات تنقية غاز البيوجين الفيزيائية الأخرى ； نظام فصل الأغشية في حد ذاته لا يستهلك طاقة، ولا يحتاج إلى تجديد ； يحتوي نظام فصل الأغشية على جهاز أمان للتحكم في الضغط ونظام لإيقاف تدفق الهواء؛ حيث يتم إيقاف تدفق الهواء تلقائيًا في حالات الطوارئ، وذلك لحماية مكونات الأغشية الليفية ； يتم في مخرج نظام الفصل بواسطة الأغشية، استخدام صمامات اتجاهية لمنع حدوث تدفق عكسي وارتفاع الضغط. 4.4 يهدف نظام زيادة ضغط الغاز الحيوي إلى ضمان أن يصل الغاز الحيوي بعد معالجته إلى الضغط المطلوب للاستخدام في السيارات أو في أي أغراض أخرى. ولتحقيق ذلك، يتم استخدام مضخات موثوقة ومستقرة في العمل، والتي يمكنها رفع ضغط الغاز الحيوي إلى 25 ميجا باسكال أو إلى الضغط المطلوب للاستخدام في الأغراض الأخرى. 4.5 تكوين نظام الغاز: يتضمن النظام عمودًا لإضافة الغاز، حيث يتم استخدامه لنقل الغاز ذو الضغط العالي الصادر عن نظام ضغط الغاز الحيوي إلى مركبات تخزين الغاز من نوع CNG. وعندما يصل ضغط الغاز في هذه المركبات إلى الضغط المحدد، يتوقف نظام ضغط الغاز الحيوي تلقائيًا عن ضخ الغاز. الخامس: المواصفات التقنية وجدول الطرازات الرئيسية ومواصفاتها
رقم الترتيب، الطراز والمواصفات، أبعاد الجهاز (طول × عرض × ارتفاع بالأمتار)، كمية الغاز الوارد (م³/يوم)، نسبة نقاء غاز CH4 الخام (%)، نسبة نقاء منتج CH4 (%)، معدل استرداد CH4 (%)
1. TRJH-25: 2500 م³/يوم، أبعاد الجهاز: 12.3×2.4×2.5 متر، كمية الغاز الوارد: 2500 م³/يوم، نسبة نقاء غاز CH4 الخام: 50-70%， نسبة نقاء منتج CH4: ≥96.8%， معدل استرداد CH4: ≥99.09%
2. TRJH-50: 5000 م³/يوم، أبعاد الجهاز: 12.3×2.4×2.5 متر، كمية الغاز الوارد: 5000 م³/يوم، نسبة نقاء غاز CH4 الخام: 50-70%， نسبة نقاء منتج CH4: ≥96.5%， معدل استرداد CH4: ≥99.57%
3. TRJH-80: 8000 م³/يوم، أبعاد الجهاز: 12.3×2.4×2.5 متر، كمية الغاز الوارد: 8000 م³/يوم، نسبة نقاء غاز CH4 الخام: 50-70%， نسبة نقاء منتج CH4: ≥96.5%， معدل استرداد CH4: ≥99.35%
4. TRJH-100: 10000 م³/يوم، أبعاد الجهاز: 2×12.3×2.4×2.5 متر، كمية الغاز الوارد: 10000 م³/يوم، نسبة نقاء غاز CH4 الخام: 50-70%， نسبة نقاء منتج CH4: ≥96.6%， معدل استرداد CH4: ≥98.31%
ملاحظة: يجب تصميم المعدات الرئيسية والفرعية وفقًا لكمية الغاز الوارد ومحتوى ثاني أكسيد الكربون والمواصفات الأخرى، كما يمكن إضافة معدات وأجهزة مساعدة مثل أجهزة إزالة الكبريت وأجهزة القياس المباشر حسب الحاجة