الوضع الحالي للأبحاث المحلية والدولية ومزاياها وعيوبها

Thread Content

الوضع الحالي للأبحاث المحلية والدولية ومزاياها وعيوبها: تشمل تقنيات تنقية الغاز الحيوي طريقة الغسل بالماء، وطريقة الذوبان في المذيبات، وطريقة الفصل بالأغشية، وطريقة الامتصاص تحت ضغط متغير، بالإضافة إلى طريقة التبريد العميق. بدأ تطوير تقنيات تنقية الغاز الحيوي في الصين متأخرًا، ويتم استخدام طريقة الغسل بالماء وطريقة الامتصاص بضغط متغير على نطاق واسع. مع التطورات التي حدثت في مجال تقنيات الفصل بالأغشية في الدول المتقدمة في أوروبا وأمريكا خلال السنوات الأخيرة، بدأت الدول المحلية أيضًا في التقدم في هذا المجال. نظرًا لاستخدام طريقة التبريد العميق في مشاريع الغاز الحيوي الكبيرة والمتوسطة والصغيرة، فإن تكلفة الاستثمار فيها مرتفعة جدًا واستهلاكها للطاقة كبير أيضًا، مما يجعلها غير قابلة للتطبيق على نطاق واسع، ولذلك لن يتم شرحها هنا. ١. طريقة الغسل بالماء (معدل استرداد CH4: 80-90%) المبدأ: يتم استخدام خاصية انحلال الأكاسيد الحمضية في الماء بشكل أفضل من CH4، لإزالة غازي CO2 وH2S. يمكن إعادة تدوير الماء واستخدامه مرة أخرى عن طريق خفض الضغط أو الإزالة بالغاز ； في حالة توفر الظروف المناسبة، يمكن أيضًا استخدام الماء النقي بالكامل، مما يلغي الحاجة إلى عملية إعادة تدوير المياه. عملية الغسل بالماء هي في الواقع عملية امتصاص فيزيائي، وهي مناسبة للحالات التي يكون فيها ضغط ثاني أكسيد الكربون مرتفعًا. الميزة: العملية بسيطة ； نضج تقني ； الماء كمادة امتصاصية خالٍ من التلوث وسهل الحصول عليه. العيوب: معدل فقدان الميثان أعلى من التقنيات الأخرى ； كفاءة استخدام الطاقة أقل مقارنة بالتقنيات الأخرى ； استهلاكه الكبير للمياه يجعله غير مناسب للمناطق التي تعاني من نقص المياه ； تسبب الميكروبات سريعة النمو انسداد الأبراج ； بعد التنقية، يلزم إجراء عملية تجفيف. الاتجاهات التطورية: وصلت تقنية الغسيل بالماء إلى مرحلة النضج، وهي في الأساس في أيدي شركات مثل Mamberg في السويد، وDMT في هولندا، وFlotech في نيوزيلندا. يُستخدم تقنية تنقية الغاز الحيوي على نطاق واسع في الخارج، ووفقًا لإحصائيات الوكالة الدولية للطاقة لعام 2014، فإن عدد أجهزة التنقية بالغسيل المائي وكمية الغاز المنقى تشكلان أكثر من ثلث الكمية الإجمالية، لكن حصتها في السوق في تناقص. 2 طريقة المذيبات (معدل استرداد CH4: 98.5%) المبدأ: يمكن تقسيم طريقة المذيبات إلى نوعين: الطريقة الكيميائية باستخدام المذيبات، والطريقة الفيزيائية باستخدام المذيبات. الأول يستهلك طاقة كبيرة ولا يُستخدم كثيرًا ； يستخدم الأخير الاختلاف في قابلية الذوبان للغازات الحمضية وCH4 في المذيب لإزالة CO2 وH2S. من المذيبات الفيزيائية المستخدمة عادةً كربونات البروبيلين (طريقة PC)، والبولي إيثيلين جلايكول ثنائي الميثيل إيثر (طريقة NHD)، ومذيب Selexol المُعد خصيصًا وغيرها ； الميزة: نقاء الغاز المنتج مرتفع ； معدل استرداد الميثان مرتفع ； كمية السائل المستخدم في الدورة قليلة، واستهلاك الطاقة منخفض. العيوب: تتطلب عملية إعادة تدوير المذيبات كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، مما يؤدي إلى استهلاك طاقة عالٍ ； عملية إنتاج الغاز الحيوي لا تنتج بخارًا كمنتج ثانوي، ويجب تحضيره بشكل منفصل، مما يؤدي إلى استهلاك الميثان ويقلل من الإنتاج الكلي للغاز الطبيعي الحيوي ； للمذيبات الكيميائية تأثير على البيئة، ومن الضروري اتخاذ تدابير مناسبة للتعامل معها، وفي المناطق التي تفرض متطلبات صارمة بيئيًا، يتم تقييد استخدام هذه المذيبات. اتجاهات التطور: في سوق تنقية الغاز الحيوي في الخارج، تشكل طريقة المذيبات أكثر من ثلث الحصة السوقية. تم نقل جميع عمليات التصنيع إلى العمليات الكيميائية المقابلة، وتُستخدم مواد مثل سيليكسول وجينوسورب كمذيبات. لقد أصبحت تقنيات إزالة الكربون باستخدام المذيبات مستخدمة بشكل واسع في صناعة الكيماويات، ويمكن الاستفادة من الطرق المطورة مثل طريقة MDEA المحسنة، وطريقة PC، وطريقة NHD، وغيرها، والتي طورها معهد نانهوا للتصميم ومعهد تشوانهوا للتصميم. يُعد استخدام المحاليل الأيونية في تنقية غاز البيوغاز موضوعًا جديدًا يحظى باهتمام كبير على المستوى الدولي. مبدأ الفصل بواسطة الأغشية (معدل استرداد CH4: 95%): يعتمد أسلوب الفصل بواسطة الأغشية على اختلاف قدرة مكونات الغازات على الالتصاق بسطح الغشاء، بالإضافة إلى اختلاف معدلات الذوبان والانتشار لديها. وتحت تأثير فرق الضغط على جانبي الغشاء، يمر معظم غازات مثل CO2 وكمية صغيرة من CH4 عبر جدار الغشاء إلى الجانب المخصص للفصل، بينما يظل معظم غاز CH4 في الجانب ذو الضغط العالي كمكون رئيسي في الغاز الطبيعي الحيوي. المزايا: يشغل الجهاز مساحة صغيرة، وسهل التشغيل، كما أن استهلاكه للطاقة منخفض. العيوب: أسعار عناصر الغشاء مرتفعة، وهي عرضة للتلف، كما أن عملية البلمرة والتقادم تقلل من عمر الغشاء، بالإضافة إلى ارتفاع تكاليف الصيانة ； تكون عناصر الغشاء حساسة للزيت والغبار، وتكون متطلبات إزالة الزيت والغبار في المراحل الأولى صارمة ； معدل استرداد CH4 منخفض (≥95%). التطبيقات والتطورات: وفقًا لإحصائيات الوكالة الدولية للطاقة (IEA)، فقد شهدت أوروبا وأمريكا ارتفاعًا كبيرًا في عدد أجهزة تنقية غاز الميثان باستخدام التقنيات الفائقة، بالإضافة إلى زيادة حجم المعالجة منذ عام 2010. ووفقًا لتوقعات التطورات المستقبلية، من المتوقع أن يصل حصة هذه الأجهزة في السوق إلى حوالي 10% بحلول عام 2016. 4. الامتصاص بتغيير الضغط: يُعد الامتصاص بتغيير الضغط أحد أكثر تقنيات تنقية الغازات فعالية من حيث التكلفة التشغيلية، لكن لا يمكن استخدامه على نطاق واسع في مجال تنقية غاز البيوجين، وذلك بسبب انخفاض معدل استرداد الميثان. يمكن حل هذه المسألة من خلال تطوير مادة ماصة متخصصة للغاز الحيوي، لتحسين معامل فصل CH4/CO2 وزيادة السعة الامتصاصية لثاني أكسيد الكربون، مما يرسي الأساس التقني للتطبيق الواسع لتقنية الامتزاز الضغطي في مجال تنقية الغاز الحيوي. تقنية الامتصاص التحويلي لدى شركة هونغهو للتكنولوجيا، والتي تُستخدم في تنقية غاز البيوجين؛ حيث يصل معدل استرداد غاز CH4 إلى 99%، بينما يكون محتوى غاز CH4 في الغازات الناتجة أقل من 1%. كما يصل مستوى نقاء الغاز الناتج إلى 97%–99% (ويمكن تعديله حسب الحاجة). يجمع بين مزايا الترشيح بالتغيير الضغطي التقليدي، ويحل مشكلة انخفاض معدلات الاسترداد، كما يقلل من حجم الجهاز وإجمالي تكاليف الاستثمار وتكاليف التشغيل. تبلغ تكلفة تحويل الغاز الحراري إلى SNG حوي 0.25 يوان لكل متر مكعب من الغاز الحراري.