바이오가스 정제 기술 문제는 사실 문제라고 할 수 없으며, 비즈니스와 전체적인 해결 방안이야말로 진짜 문제입니다
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이 게시글은 마지막으로 lianglikun이 2016-5-20 11:21에 수정했습니다. 우선, 저희 회사도 변압 흡착 방식을 이용해 바이오가스를 정제할 수 있다는 점을 말씀드리고 싶습니다. 또한, 시간당 5000Nm3의 바이오가스를 정제할 수 있는 장비도 만들어본 적이 있으며, 소형형 장비도 개발한 바 있습니다. 이러한 정보를 제공하는 것은 단지 데이터의 근거가 있다는 것을 보여주기 위함이며, 아무런 근거 없이 나온 것이 아닙니다. 현재 바이오가스 정제에 사용되는 기술로는 변압 흡착과 막 분리가 있습니다. 변압 흡착은 국내에서 오랫동안 사용되어 온 가스 분리 기술로, 메탄과 이산화탄소를 분리하는 데에도 충분히 효과적입니다. 물론 일반적인 장비의 경우 막 분리보다는 수율이 약간 낮지만, 막 분리는 여러 단계를 거치는 반면, 변압 흡착은 일반적으로 단일 단계만을 사용합니다. 다만, 역방향으로 가스를 다시 보내서 순환시키는 방식을 사용하면 더 높은 수율을 얻을 수 있습니다. 막 분리도 상당히 성숙된 기술입니다. 현재의 장비를 기준으로 할 때, 이산화탄소 함량이 40%인 경우 막 분리를 사용하면 15kg까지 줄일 수 있지만, 변압 흡착을 사용하면 5kg 이하로 줄일 수 있습니다. 따라서 변압 흡착이 더 에너지 효율적입니다. 배관에 공급될 때의 압력도 낮아서 변압 흡착의 에너지 절약 효과가 더욱 두드러집니다. 아래는 1000Nm3/h당 에너지 소비량을 나타낸 표입니다.| 공정 | 가압 세척 | 변압 흡착 | 막 분리 |
|------|----------|------------|----------|
| 작동 압력 (MPaG) | 1.5 | 0.6 | 1.3 |
| 바이오가스 압축기의 동력 (kW) | 144 | 102 | 136 |
| 이산화탄소 압축 시 발생하는 에너지 손실 (kW) | 57.6 | 40.8 | 54.4 |
| 40%로 계산한 경우의 압축 에너지 손실률 | 141% | 100% | 133% |
| 변압 흡착을 기준으로 한 다른 장비의 전력 소비량 | 세척용 펌프 + 냉각탑: 109kW | 진공펌프: 30kW | 냉동건조기: 12kW |
| 총 전력 소비량 (kW) | 253 | 132 | 148 |
| 전력 소비 비교 | 192% | 100% | 112% |
| 변압 흡착을 기준으로 한 경우 |
하지만 이 모든 것은 기술적인 문제에 불과합니다. 실제로 현재 여기서 발생하는 문제들은 자세히 설명하기 어렵습니다. 개인적으로 요약한 핵심 사항은 다음과 같습니다: 열값, 배관 연결에 관한 규제, 배관 연결 허가, 주유소 운영 허가, 짚 수집 범위, 바이오가스 찌꺼기 및 액체의 종합적 활용 등입니다.
기술은 당분간 논의하지 않고, 운영 문제는 정말 큰 문제입니다!!!
글쓴이의 말씀이 정말 좋습니다. 메탄가스 분리 기술과 관련해서는 천연가스 화학 분야에서 이미 활용되고 있는 다양한 성숙한 기술들이 있어 참고할 수 있습니다. 실제로 현재의 공학적 응용 분야에서도 사람들은 기술 선택 시 이러한 방식을 따르고 있으며, 그 결과 해당 기술의 실현 가능성이 입증되고 있습니다.물론 개선하고 최적화할 점들이 아직 많이 있지만, 기술적 문제가 이 산업의 발전을 가로막는 요인은 아닙니다. 데이터 공유해 주셔서 감사합니다. 전력 소비에 관한 이 설계값은 꽤 큰 편이네요. 진공 상태에서는 30KW입니다
에너지 소비량에 관해서는, 글쓴이는 1단계 압력 상승에 필요한 전력만 계산했을 뿐, 그 이후 가스를 압축하는 데 드는 에너지는 계산하지 않았습니다. PSA 과정에서는 초기 단계에서의 압력 상승은 적고, 후기 단계에서의 압력 상승은 크기 때문에, 전체적으로 보면 그 차이는 그다지 크지 않겠죠?
정말로... 운영이야말로 이 산업의 발전을 가로막는 진짜 문제입니다
저는 이 수치를 자세히 살펴보지도 않았습니다. 이건 이전의 방안에서 가져온 것입니다. 분리 기술이란 사실 탈탄소화 기술이며, 화학 산업에서는 이미 오래전부터 매우 성숙한 기술입니다. 변압 흡착은 처음에는 합성암모니아의 탈탄소화를 위해 개발되었으며, 해결하고자 하는 문제도 바로 탈탄소화 문제입니다.
이 전체 기량의 최종 압력은 모두 동일하게 적용됩니다. 따라서 메탄이 차지하는 60% 부분의 전체 에너지 소비량도 같습니다. 하지만 PSA를 저압으로 사용하면 그 40%의 이산화탄소를 제거할 수 있지만, 다른 방법들의 경우에는 그 40%의 이산화탄소를 10킬로그램 이상으로 높여야만 제거할 수 있습니다. 바로 이러한 에너지 소비의 차이가 여러 기술들 간의 에너지 효율 차이를 나타내는 것입니다
변압 흡착을 통해 얻어지는 제품 가스의 순도와 회수율은 어느 정도인가요?
순도는 CNG의 열가치 기준 하한선에 도달하므로 문제없을 것입니다... 회수율은 보통 95정도 되겠죠. 고객의 요구사항에 따라 달라집니다.
실제로 에너지 소비량 등을 비교해 보면, 세 가지 방식의 차이는 그다지 뚜렷하지 않습니다. 결국 상압 상태의 메탄가스를 6킬로그램으로 압축하는 경우와 13킬로그램 또는 15킬로그램으로 압축하는 경우의 압축비는 단지 2.5포인트 정도만 더 높아질 뿐입니다.세척 과정 이후에는 파이프라인을 통한 운송 요구사항을 충족시키기 위해 건조 단계가 필요하며, 그 다음으로는 에너지 소비도 있습니다. 비교적 높은 압력으로 압축하는 것은 중요하지만, 도시의 배관 시스템에서는 그렇게 높은 압력이 필요하지 않습니다. 또한 천연가스 지점으로 공급되는 압력도 낮기 때문에, 수세식 처리나 막 분리 방식을 사용하기가 어렵습니다.그리고 변압 흡착을 통해 얻어지는 가스의 압력은 도시의 배관 시스템이 견딜 수 있는 압력과 비슷합니다.그러므로 이 점에서 보면, PSA는 일정한 장점이 있습니다. 세척 후 물 처리 등도 꽤 골칫거리인데, 압력을 낮춰도 물속의 CO2를 완전히 제거할 수 없으며, 세척된 물의 순환량도 상당히 많습니다.전체 운영 비용도 조금 더 높아집니다. PSA 장비의 투자 비용은 분명히 많이 듭니다. 특히 프로그래밍 가능한 밸브가 자주 작동하기 때문에 신뢰성이 중요한 문제가 됩니다. 여러 번 압력을 조절함으로써 메탄을 최대한 회수할 수는 있지만, 이로 인해 장비의 생산 능력은 저하됩니다. 막 분리의 경우, 장기적으로 안정적으로 운영하는 데에는 일정한 어려움이 있을 것입니다.세 가지 기술은 각자 장단점이 있으니, 자신의 기술만 고집해서는 안 돼요
평가해 주셔서 감사합니다. 현재 메탄가스를 정제한 후의 비용은 2~2.5위안 정도가 될 것 같은데, 이 수치가 아직도 정확한지는 모르겠습니다. 메탄가스를 어떻게 상업적으로 활용할지는 분명히 큰 문제입니다. 자동차용 연료라면, 파이프라인을 통해 공급하는 것보다는 저항이 적을 것 같은데, 다만 투자 비용이 많이 듭니다