Система очистки и рафинации с использованием мембранной технологии для биогаза

Thread Content

I. Области применения. Оборудование для очистки и переработки биогаза с использованием мембранных технологий представляет собой устройство, основанное на современных технологиях использования мембран из полых волокон для разделения газов. Оно используется для удаления углекислого газа из биогаза (или газа, образующегося при захоронении отходов). Такое оборудование подходит для очистки биогаза и газа, получаемого в процессе захоронения отходов. После очистки биогаза его можно использовать в качестве заменителя природного газа; концентрация метана может достигать 97% и более. Благодаря устройствам для сжатия/нагнетания газа можно получить стандартный топливо для автомобилей CNG под давлением 25 МПа, либо повысить давление до уровня, характерного для сетей поставок природного газа, чтобы затем подключиться к местной газовой сети. II. Принцип работы. Оборудование для очистки и очищения биогаза с использованием мембранной технологии было разработано на основе свойства газовых мембран — различной скорости проникновения отдельных компонентов смеси газов. На рисунках 1 и 2 показано, как газовая мембрана обеспечивает селективное проникновение отдельных компонентов смеси. Основными компонентами биогаза являются метан и углекислый газ. Очистка биогаза заключается в отделении углекислого газа от остальных компонентов биогаза. Как видно из диаграммы, скорость проникновения углекислого газа в биогаз выше, чем скорость проникновения метана. Используя свойство селективной проницаемости газовых мембран, можно быстро разделять метан и углекислый газ, тем самым достигая цели очистки биогаза. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
Рисунок 1. Селективная проницаемость мембран для разделения газов.
Рисунок 2. Принцип разделения метана и углекислого газа с помощью мембран.
Процесс очистки биогаза с использованием мембран показан на рисунке 3. Вся установка имеет простую конструкцию; кроме первичного компрессора, в ней нет других газовых агрегатов. Уровень неисправностей низкий, а общее энергопотребление также невелико. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg Рисунок 3. Схема процесса очистки и выделения биогаза с использованием мембран. III. Особенности технологии мембранного разделения: простота процесса и управления; количество необходимых рабочих сокращается более чем на 50% ； ü Низкие затраты на инвестиции и эксплуатацию, на 15–25% ниже, чем у методов химического поглощения и промывки под давлением ； ü Малая площадь занимаемой территории, использование стандартных контейнеров для интеграции и возможность модульного расширения ； ü Высокая чистота продукта и высокий коэффициент восстановления: чистота CH4 ≥ 97%, коэффициент восстановления ≥ 97% ； ü Имеет функцию синхронной дегидратации, без необходимости предварительной дегидратации. IV. Состав системы. Оборудование для очистки и переработки биогаза с использованием мембранной технологии включает в себя следующие компоненты: систему компрессии биогаза, систему очистки газа перед использованием мембран, систему разделения с помощью мембран, систему повышения давления биогаза, а также систему добавления газа и т. д. 4.1 Система сжатия биогаза: Для обеспечения наилучшей эффективности разделения с помощью мембранного модуля, исходный газ необходимо сжимать до технологического давления, при котором мембранный модуль может эффективно функционировать. В этой системе используются компрессоры с безмасляной смазкой, что обеспечивает отсутствие вторичного загрязнения биогаза маслом и предоставляет чистый газ для блока мембранной сепарации. 4.2 Система очистки газа перед мембраной: Помимо метана и углекислого газа, в биогазе обычно присутствуют различные жидкости, твердые частицы и микроорганизмы в качестве примесей. Система очистки газа помогает удалить из биогаза воду, масло, твердые частицы и другие примеси, тем самым обеспечивая соответствие требованиям к работе системы разделения с использованием мембран. Система очистки газов является условием стабильной работы устройства очистки и способствует увеличению срока службы системы разделения с помощью мембран. 4.3 Система разделения с помощью мембран: используются самые современные импортные мембранные модули для отделения углекислого газа и водяного пара, содержащихся в биогазе, что позволяет получить метан высокой чистоты. Благодаря научно спроектированной многоступенчатой процедуре разделения, чистота метана на выходе из системы с использованием мембранных фильтров может достигать 97%, а коэффициент восстановления метана — также 97%. Применение систем разделения с помощью мембран обеспечивает наилучшие показатели в процессе очистки биогаза. У нее следующие преимущества: по сравнению с другими физическими методами очистки биогаза, она позволяет добиться более высокого уровня рекуперации ； Сама система разделения с помощью мембран не потребляет энергии и не требует регенерации ； Система разделения с помощью мембранных модулей оснащена устройствами безопасности для контроля давления и системой отключения подачи воздуха. В случае чрезвычайной ситуации подача воздуха автоматически прекращается, что позволяет защитить мембранные модули ； ü На выходе из системы сепарации с помощью мембран предохранительный клапан предотвращает обратный поток и чрезмерное повышение давления. 4.4 Система повышения давления биогаза предназначена для обеспечения того, чтобы очищенный биогаз имел давление, соответствующее требованиям к топливу для автомобилей или других устройств, использующих газ. Для этого очищенный биогаз подвергается дополнительному повышению давления с помощью надежных и стабильно работающих компрессоров. Благодаря им давление биогаза может быть повышено до 25 МПа или до уровня, необходимого для использования в других устройствах. 4.5 Конфигурация системы подачи газа: в системе предусмотрен один насос для нагнетания газа. Он используется для передачи высокодавленного газа, получаемого в результате компрессии биогаза, в транспортные средства для хранения CNG. Как только давление газа в этих транспортных средствах достигает установленного значения, система компрессии биогаза автоматически прекращает его подачу. V. Технические параметры. Таблица основных моделей и их технических характеристик.

| Номер | Модель и спецификации | Размеры оборудования (L×B×H, м) | Производительность по подаче газа (м³/д) | Чистота исходного газа CH4 (%) | Чистота получаемого газа CH4 (%) | Коэффициент восстановления CH4 (%) |
|-------|----------------------|----------------------------------|------------------------------------------|-------------------------------|-------------------------------|-----------------------------------|
| 1 | TRJH-25 | 2500 м³/д | 12,3×2,4×2,5 | 2500 | 50–70 | ≥96,8 |
| | | | | | ≥99,09 | |
| 2 | TRJH-50 | 5000 м³/д | 12,3×2,4×2,5 | 5000 | 50–70 | ≥96,5 |
| | | | | | ≥99,57 | |
| 3 | TRJH-80 | 8000 м³/д | 12,3×2,4×2,5 | 8000 | 50–70 | ≥96,5 |
| | | | | | ≥99,35 | |
| 4 | TRJH-100 | 10000 м³/д | 2×12,3×2,4×2,5 | 10000 | 50–70 | ≥96,6 |
| | | | | | ≥98,31 | |

Примечание: Конфигурация оборудования должна определяться в зависимости от конкретной производительности по подаче газа, содержания CO2 и других параметров. Также можно добавить дополнительное оборудование для точного десульфуризации, а также приборы для онлайн-анализа