バイオガス膜法による浄化精製システム

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一、適用分野
バイオガス膜法による浄化・精製装置は、先進的な中空繊維型ガス分離膜技術を活用して、バイオガス（または埋立ガス）から二酸化炭素を除去するためのバイオガス処理用の補助装置であり、バイオガスやごみ埋立ガスの浄化・精製に適しています。バイオガスを浄化すると天然ガスの代替品として利用でき、メタン濃度は97％以上に達する。圧縮／充填一体型装置により同時に加圧することで、標準的な25MPaの車用燃料（CNG）として供給されるか、あるいは天然ガス管網の圧力基準まで加圧して地元のガス管網に接続することも可能である。 二、動作原理　膜法メタンガス浄化精製装置は、気体膜が混合ガス中の各成分に対して異なる透過速度を持つという特性に基づいて開発されたものである。図1および図2は、気体膜が混合ガス中の各成分を選択的に透過させる様子を示している。バイオガスの主な成分はメタンと二酸化炭素であり、バイオガスの浄化・精製とは、バイオガス中の二酸化炭素を分離除去することです。図からわかるように、バイオガス中のCO2の浸透速度はCH4よりも高いため、ガス膜の選択的浸透特性を利用して、バイオガス中のCH4やCO2などの成分を迅速に分離し、これによってバイオガスの浄化・精製を実現します。 file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
図1 ガス分離膜の選択的透過
図2 メタンと二酸化炭素のガス分離原理
膜法によるバイオガスの浄化・精製工程は図3の通りで、装置全体の構造はシンプルであり、一次圧縮機以外にガス駆動式の機器はなく、故障率も低く、全体的なエネルギー消費量も少ない。 file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg 図3 膜法メタンガス浄化精製工程図 三、膜分離技術の特徴 ü 工程がシンプルで運用管理も容易、労働力は50％以上削減可能；ü 投資および運用コストが低く、化学吸収法や加圧水洗法に比べて15～25％安い；ü 占地面積が小さく、標準的なコンテナを活用して統合され、モジュール式に拡張可能；ü 製品の純度が高く、回収率も高い。CH4の純度は97％以上、回収率も97％以上；ü 同期脱水機能を備えており、前方での脱水は不要です。 四、システム構成　バイオガス膜法による浄化・精製装置の構成は以下の通りである：バイオガス圧縮システム、膜前処理ガス浄化システム、膜分離システム、バイオガス加圧システム、ガス添加システムなど。4.1 バイオガス圧縮システム：膜モジュールの最適な分離効果を実現するため、原料ガスは膜モジュールが動作するのに適したプロセス圧力まで圧縮されなければならない。このシステムは無油潤滑圧縮機を採用しており、バイオガスが潤滑油によって二次的に汚染されないようにし、膜分離ユニットに清浄なガスを供給します。4.2 膜前ガス浄化システム：バイオガスにはメタンや二酸化炭素などのガスのほか、一般的に多種多様な液体、固体粒子、微生物などの不純物が含まれている。ガス浄化システムは、さらにバイオガス中の水分、油分、固体粒子などの不純物を除去し、膜分離システムが正常に動作するための条件を満たすようにする。ガス浄化システムは、浄化装置が安定して動作するための条件を確保し、膜分離システムの使用寿命を延ばすことができます。4.3 膜分離システム：世界で最も先進的な輸入膜コンポーネントを使用し、バイオガス中に含まれる二酸化炭素ガスと水蒸気を分離することで、より高純度のメタンガスを得る。科学的に設計された多段分離プロセスにより、膜分離システムの出口におけるメタンの純度は97％以上に達し、メタンの回収率も97％以上となる。膜分離システムの適用により、バイオガスの精製工程で最適な性能が得られ、以下の特長があります：ü 他の物理的なバイオガス精製技術と比べて、より高い回収率を誇ります；ü 膜分離システム自体はエネルギーを消費せず、再生の必要もない ；ü 膜組分離システムには、圧力オーバーコントロール安全装置と吸気遮断システムが装備されており、緊急時には繊維膜コンポーネントを保護するために吸気が自動的に遮断されます；ü 膜分離システムの出口において、逆流や圧力上昇などの問題を防ぐために逆止弁が設置されている。4.4 生物ガス加圧システムは、浄化された生物ガスが自動車用燃料やその他の利用先で求められる圧力に達するように、さらに加圧する必要がある。このシステムでは、信頼性の高いコンプレッサーを使用して、生物ガスを25MPa、またはその他の利用先で求められる圧力まで加圧する。4.5 加圧システムの構成：加圧柱を1基設置し、バイオガス加圧システムから排出される高圧ガスをCNGタンク車に送り、そこで貯蔵する。タンク車内の加圧圧力が設定値に達すると、バイオガス加圧システムは自動的に圧縮供給を停止する。 五、技術仕様　主要機種および技術仕様表
序号　機種及び規格　装置寸法（L×B×H m）　吸気量（m3/d）　原料ガスCH4純度（%）　製品CH4純度（%）　CH4回収率（%）
1　TRJH-25　2500m3/d　12.3×2.4×2.5　2500　50-70　≥96.8　≥99.09
2　TRJH-50　5000m3/d　12.3×2.4×2.5　5000　50-70　≥96.5　≥99.57
3　TRJH-80　8000m3/d　12.3×2.4×2.5　8000　50-70　≥96.5　≥99.35
4　TRJH-100　10000m3/d　2×12.3×2.4×2.5　10000　50-70　≥96.6　≥98.31

注：装置の構成は、処理対象となる吸気量やCO2含有量、その他の関連パラメータに応じて、主要機器および補助機器を設計する必要があります。また、実際のニーズに応じて、精密脱硫装置やオンライン分析監視装置などの付加的な機器や計測器も導入できます