Thread Content
Современное состояние исследований внутри страны и за рубежом, а также преимущества и недостатки технологий очистки биогаза включают методы промывки, использования растворителей, мембранной сепарации, адсорбции при изменяющемся давлении и глубокого охлаждения. Технология очистки биогаза в Китае начала развиваться поздно; в основном используются методы промывки и адсорбции при изменении давления. В связи с развитием технологий мембранной сепарации в развитых странах Европы и США в последние годы, Китай также начал активно развиваться в этой области. Поскольку метод глубокого охлаждения применяется в проектах по производству биогаза любого масштаба, он сопряжен с высокими затратами на инвестиции и значительными энергозатратами, что делает его непригодным для широкого использования; поэтому далее мы не будем рассматривать этот метод. 1. Метод промывки водой (коэффициент восстановления CH4: 80–90%). Принцип: используется свойство кислых оксидов растворяться в воде лучше, чем CH4, для удаления CO2 и H2S. Вода может быть восстановлена и повторно использована путем снижения давления, аэрации и другими способами ； При подходящих условиях также можно использовать исключительно чистую воду, тем самым избегая процесса её восстановления. Процесс промывки по сути является процессом физического поглощения и подходит для случаев высокого давления CO2. Преимущества: простота технологии ； Технологическая зрелость ； Вода как абсорбент не загрязняет окружающую среду и легко доступна. Недостаток: уровень потерь CH4 выше, чем у других технологий ； Эффективность использования энергии ниже, чем у других технологий ； Большое потребление воды делает его непригодным для районов с нехваткой воды ； Микроорганизмы, легко размножающиеся, вызывают засорение труб ； После очистки необходимо провести процедуру сушки. Тенденции развития: технология промывки достигла зрелой стадии и находится в основном в руках таких компаний, как шведская Mamberg, голландская DMT и новозеландская Flotech. В зарубежных странах этот метод широко используется для очистки биогаза. Согласно статистике Международного агентства по энергетике (IEA) за 2014 год, доля устройств, работающих по принципу промывки, и объем очищаемого биогаза составляют более 1/3 от общего объема. Однако доля этого метода на рынке имеет тенденцию к снижению. 2 Метод с использованием растворителей (коэффициент восстановления CH4: 98,5%). Принцип действия: метод с использованием растворителей можно разделить на два типа: химический метод и физический метод. Первый имеет высокий уровень энергопотребления, поэтому используется реже ； Во втором случае для удаления CO2 и H2S используется различие в растворимости кислородсодержащих газов и CH4 в растворителе. Распространенными физическими растворителями являются пропиленкарбонат (метод PC), диметилэтер полиэтиленагликоля (метод NHD), растворитель Selexol и другие ； Преимущество: высокая чистота газа продукта ； Высокий уровень восстановления метана ； Объем циркулирующего растворителя невелик, энергопотребление низкое. Недостаток: процесс восстановления растворителя требует большого количества тепловой энергии, что приводит к высоким энергозатратам ； В процессе производства биогаза не образуется пар как побочный продукт, его необходимо получать отдельно; это приводит к расходу метана и снижению общего объема производимого биогаза ； Химические растворители оказывают воздействие на окружающую среду, поэтому необходимо принимать соответствующие меры по их контролю. В регионах с строгими экологическими требованиями применение растворителей ограничено. Тенденции развития: на зарубежном рынке очистки биогаза доля метода с использованием растворителей превышает 1/3. Весь технологический процесс перенесен в соответствующие химические процессы; в качестве растворителей используются Selexol, Genosorb и другие. Методы декарбонизации с использованием растворителей на внутреннем рынке хорошо развиты в химической промышленности; можно опираться на усовершенствованные методы, разработанные такими организациями, как Институт проектирования Наньхуа и Институт проектирования Чуаньхуа, такие как метод MDEA, метод PC и метод NHD. Применение ионных растворов для очистки биогаза является в мире актуальной и новой темой, привлекающей большое внимание. 3. Принцип мембранной сепарации (коэффициент восстановления CH4: 95%): Метод мембранной сепарации основан на том, что различные газовые компоненты имеют разную способность к адсорбции на поверхности мембраны, а также разный скорость растворения и диффузии. Под действием разницы давлений по обе стороны мембраны большая часть таких компонентов, как CO2, и небольшое количество CH4 проникают через мембрану на сторону пермеатата, тем самым отделяясь от остальных компонентов. Большая часть CH4 остается на стороне высокого давления и выступает в качестве основного компонента биогаза. Преимущества: устройство занимает мало места, имеет простую и удобную в эксплуатации конструкцию, а также потребляет небольшое количество энергии. Недостатки: элементы мембраны дороги, легко повреждаются; процессы пластификации и старения сокращают срок службы мембраны; затраты на техническое обслуживание высоки ； Мембранные элементы чувствительны к маслу и пыли; на ранних этапах требуются строгие условия для удаления масла и пыли ； Коэффициент восстановления CH4 (≥95%) низкий. Применение и развитие: согласно статистике Международного агентства по энергетике (IEA), в Европе и США **с 2010 года количество устройств для очистки биогаза с использованием мембранной технологии, а также объемы их использования значительно возросли. Согласно прогнозам, к 2016 году доля рынка устройств на основе мембранной технологии может достичь примерно 10%. 4. Трансформационная адсорбция. Трансформационная адсорбция считается технологией очистки газов с наименьшими затратами на эксплуатацию. Однако из-за низкого уровня восстановления метана она не может находить широкое применение в процессе очистки биогаза. Решение этой проблемы возможно путем разработки специальных адсорбентов для биогаза, что позволит повысить коэффициент разделения CH4/CO2 и увеличить объем адсорбции CO2. Это создаст техническую основу для широкого применения технологии адсорбции под изменяющимся давлением в области очистки биогаза. 5. Технология очистки биогаза с использованием процесса адсорбции под изменяющимся давлением от компании Honghu Technology: степень восстановления CH4 достигает 99%, содержание CH4 в отходящих газах составляет менее 1%. Чистота получаемого газа находится в диапазоне 97%–99% (можно регулировать). Сочетая преимущества традиционной процедуры трансформативной адсорбции, он решает проблему низкой степени восстановления, при этом сокращает размеры устройства, уменьшает общую сумму инвестиций и снижает эксплуатационные расходы. Затраты на производство SNG из биогаза составляют 0,25 юаня за 1 кубический метр биогаза.