وضعیت فعلی تحقیقات در داخل و خارج از کشور و مزایا و معایب آن

Thread Content

وضعیت فعلی تحقیقات در داخل و خارج از کشور و مزایا و معایب: روش‌های تصفیه گاز بیوگاز شامل روش شستشو با آب، روش حلال، روش جداسازی با فیلترهای غشایی، روش جذب تحت فشار متغیر و روش سرمای شدید است. فناوری تصفیه گاز بیوگاز در چین دیرتر شروع به پیشرفت کرده است و روش‌های شستشو با آب و جذب تحت فشار به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. با پیشرفت‌های اخیر کشورهای توسعه‌یافته اروپایی و آمریکایی در زمینه کاربردهای جداسازی با فیلتر، کشور ما نیز شروع به فعالیت در این حوزه کرده است. از آنجایی که روش سرمایش عمیق در پروژه‌های بزرگ، متوسط و کوچک گاز بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، هزینه سرمایه‌گذاری آن بالا و مصرف انرژی نیز بسیار زیاد است و قابلیت گسترش ندارد، لذا در ادامه به آن پرداخته نمی‌شود. ۱ روش شستشوی آبی (نرخ بازیابی CH4: ۸۰-۹۰٪) اصل کار: استفاده از این ویژگی که حلالیت اکسیدهای اسیدی در آب بیشتر از CH4 است، برای حذف CO2 و H2S. آب می‌تواند از طریق کاهش فشار، استخراج با گاز و روش‌های دیگر بازسازی شده و مجدداً مورد استفاده قرار گیرد ； در صورت وجود شرایط مناسب، می‌توان از آب تازه برای همه موارد استفاده کرد و فرآیند بازیابی آب را حذف نمود. فرآیند شستشو در واقع یک فرآیند جذب فیزیکی نیز هست و برای مواردی با فشار جزئی بالای CO2 مناسب است. مزیت: فرآیند ساده ； بلوغ فنی ； آب به عنوان جاذب، بدون آلاینده است و در دسترس می‌باشد. معایب: نرخ اتلاف CH4 نسبت به سایر فناوری‌ها بالاتر است ； بهره‌وری مصرف انرژی نسبت به سایر فناوری‌ها پایین‌تر است ； مصرف آب زیاد، برای مناطق کم‌آب مناسب نیست ； میکروارگانیسم‌های رشدآسان باعث انسداد توربین می‌شوند ； پس از خالص‌سازی، نیاز به فرآیند خشک‌کردن وجود دارد. روند توسعه: فرآیند شستشوی آبی به مرحله بلوغ رسیده است و عمدتاً در اختیار شرکت‌هایی مانند Mamberg در سوئد، DMT در هلند و Flotech در نیوزیلند است. در خارج از کشور، استفاده از روش‌های تصفیه گاز بیوگاز رایج است؛ بر اساس آمار سازمان بین‌المللی انرژی (IEA) در سال ۲۰۱۴، تعداد دستگاه‌های مورد استفاده برای شستشو و میزان گاز تصفیه‌شده، هر دو بیش از یک‌سوم کل مقدار تولید شده را تشکیل می‌دهند؛ اما سهم بازار این روش‌ها در حال کاهش است. ۲ روش حلالی (نرخ بازیابی CH4: ۹۸.۵٪) اصل: روش حلالی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: روش حلال شیمیایی و روش حلال فیزیکی. نوع اول مصرف انرژی بالایی دارد و کاربردهای کمتری دارد ； دسته دوم، با استفاده از تفاوت در حلالیت گازهای اسیدی و CH4 در حلال، CO2 و H2S را جدا می‌کند. حلال‌های فیزیکی رایج شامل کربنات آلیل استر (روش PC)، پلی‌اتیلن گلیکول دی‌متیل اتر (روش NHD) و حلال Selexol می‌باشند ； مزیت: خلوص بالای گاز محصول ； نرخ بازیابی متان بالا است ； میزان چرخش حلال کم است و مصرف برق نیز پایین است. معایب: فرآیند بازیابی حلال نیازمند مصرف انرژی حرارتی زیادی است و مصرف انرژی آن بالاست ； فرآیند تولید گاز باتلاقی، بخار فرعی تولید نمی‌کند و نیاز به تهیه جداگانه آن وجود دارد؛ این کار موجب مصرف متان شده و باعث کاهش کل تولید گاز طبیعی زیستی می‌گردد ； حلال‌های شیمیایی بر محیط زیست تأثیر می‌گذارند و لازم است اقدامات مناسبی برای کنترل آن‌ها انجام شود؛ در مناطقی که الزامات حفاظت از محیط زیست سختگیرانه است، استفاده از این حلال‌ها محدود شده است. روند توسعه: در زمینه سهم بازار تصفیه گاز بیوگاز در کشورهای خارجی، روش حلال‌ها بیش از یک‌سوم را تشکیل می‌دهد. کل فرآیند تولید به فرآیندهای شیمیایی مربوطه منتقل شده است و حلال‌های مورد استفاده شامل سلکسول، ژنوسورب و غیره می‌باشند. فرآیندهای حذف کربن با روش حلال در کشور، در صنعت شیمیا به خوبی توسعه یافته‌اند؛ می‌توان از روش‌های بهبودیافته‌ای مانند روش MDEA، روش PC و روش NHD که توسط موسسات طراحی مانند موسسه طراحی نانهوا و موسسه طراحی چوانهوا توسعه یافته‌اند، الهام گرفت. کاربرد محلول‌های یونی در خالص‌سازی گاز بیوگاز، یک موضوع جدید و مورد توجه فراوان در سطح بین‌المللی است. ۳. اصل جداسازی با روش غشایی (نرخ بازیابی CH4: ۹۵٪): در روش جداسازی غشایی، از تفاوت‌های قابلیت جذب اجزای مختلف گازها در سطح غشا و همچنین تفاوت‌های سرعت حل شدن و انتشار آن‌ها استفاده می‌شود. تحت تأثیر تفاوت فشار در دو طرف غشا، بخش عمده‌ای از اجزایی مانند CO2 و مقدار کمی از CH4 از طریق دیواره غشا به سمت طرف نفوذی منتقل شده و جدا می‌شوند؛ در حالی که بخش عمده‌ای از CH4 در طرف با فشار بالا، به عنوان جزء اصلی گاز طبیعی زیستی خارج می‌شود. مزایا: فضای کمی اشغال می‌کند، کاربرد آن ساده و راحت است و مصرف انرژی آن پایین است. معایب: قطعات فیلتر گران‌قیمت هستند، به راحتی خراب می‌شوند؛ فرآیندهای پلاستیک‌سازی و پیر شدن، عمر فیلتر را کوتاه می‌کنند و هزینه‌های نگهداری آن نیز بالاست ； اجزای غشایی نسبت به روغن و گرد و غبار حساس هستند و الزامات پیش‌تر برای حذف روغن و گرد و غبار بسیار سختگیرانه است ； نرخ بازیابی CH4 (≥۹۵٪) پایین است. کاربردها و وضعیت توسعه: بر اساس آمار سازمان بین‌المللی انرژی (IEA)، در کشورهای اروپایی و آمریکایی، **از سال ۲۰۱۰ به بعد، تعداد دستگاه‌های تصفیه گاز متان با استفاده از روش جداسازی فیلمی و همچنین مقیاس پردازش آن‌ها، به طور چشمگیری افزایش یافته است. بر اساس پیش‌بینی‌های مربوط به روند توسعه، تا سال ۲۰۱۶، سهم بازار دستگاه‌های جداسازی فیلمی می‌تواند به حدود ۱۰ درصد برسد.** ۴ جذب تحت فشار متغیر: جذب تحت فشار متغیر، به عنوان کم‌هزینه‌ترین روش تصفیه گاز شناخته می‌شود؛ اما به دلیل نرخ بازیابی پایین متان، نمی‌تواند در زمینه خالص‌سازی گاز بیوگاز به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرد. با توسعه جذب‌کننده‌های ویژه برای گاز بیوگاز، افزایش ضریب جداسازی CH4/CO2 و افزایش ظرفیت جذب CO2 می‌تواند این مشکل را حل کند و پایه فنی لازم برای کاربرد گسترده فناوری جذب تحت فشار در زمینه خالص‌سازی گاز بیوگاز را فراهم کند. ۵. فناوری جذب تحت فشار شرکت هونگهو: این فناوری برای خالص‌سازی گاز حاصل از باتلاق‌ها استفاده می‌شود؛ نرخ بازیابی CH4 در این روش به ۹۹٪ می‌رسد، میزان CH4 در گازهای خروجی کمتر از ۱٪ است و خلوص گاز تولید شده بین ۹۷٪ تا ۹۹٪ است (قابل تنظیم). با ترکیب مزایای جذب فشاری سنتی، مشکل بازیابی پایین را برطرف کرده و در عین حال اندازه دستگاه را کاهش داده، هزینه‌های کلی سرمایه‌گذاری را کمتر کرده و هزینه‌های عملیاتی را نیز به حداقل رسانده است. هزینه عملیاتی تولید SNG از گاز باتلاقی، ۰٫۲۵ یوان برای هر متر مکعب گاز باتلاقی است.