Sistema de purificación por membrana de biogás

Thread Content

I. Áreas de aplicación: El equipo de purificación mediante membranas para biogás es un dispositivo que utiliza tecnología avanzada de membranas de separación de gases de fibra hueca para eliminar el dióxido de carbono del biogás (o del gas generado en rellenos sanitarios). Es adecuado para la purificación y refinamiento del biogás y del gas proveniente de rellenos sanitarios. Después de su purificación, el biogás puede utilizarse como sustituto del gas natural. La concentración de metano puede alcanzar más del 97%. Mediante un dispositivo de compresión/inflado integrado, se puede lograr una presión adecuada para que sirva como combustible para vehículos (GNC) con una presión estándar de 25 MPa. También es posible aumentar su presión hasta los estándares de la red de gas natural, permitiendo así su conexión a dicha red en las cercanías. II. Principio de funcionamiento: El equipo para la purificación del biogás mediante membranas está diseñado aprovechando la característica de que las membranas gaseosas permiten una permeación diferente de los distintos componentes que componen el gas mixto. Las figuras 1 y 2 muestran cómo las membranas gaseosas permiten una permeación selectiva de los diferentes componentes del gas mixto. Los componentes principales del biogás son el metano y el dióxido de carbono. La purificación del biogás consiste, fundamentalmente, en separar y eliminar el dióxido de carbono presente en él. Como se puede observar en la gráfica, la tasa de permeación del CO2 en el biogás es mayor que la del CH4. Se aprovecha la propiedad de permeabilidad selectiva de las membranas para separar rápidamente los componentes como el CH4 y el CO2, logrando así la purificación del biogás. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif
Figura 1: Permeabilidad selectiva de las membranas para la separación de gases.
Figura 2: Principio de separación de metano y dióxido de carbono mediante membranas.
El proceso de purificación del biogás mediante membranas se muestra en la Figura 3. Todo el equipo tiene una estructura simple; aparte del compresor primario, no hay otros componentes mecánicos relacionados con los gases. Por lo tanto, su tasa de fallos es baja y su consumo energético total también es bajo. file:///C:/Users/ThinkPad/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg Figura 3: Diagrama del proceso de purificación del biogás mediante membranas. III. Características de la tecnología de separación por membranas: ü El proceso es sencillo, su gestión es fácil, y se reduce en más del 50% la cantidad de personal necesario para su operación ； ü Bajos costos de inversión y operación, un 15-25% más bajos que los métodos de absorción química y lavado con agua a presión ； ü Ocupa poco espacio, utiliza contenedores estándar integrados y permite una expansión modular ； ü Alta pureza del producto y alto porcentaje de recuperación; pureza de CH4 ≥97%, porcentaje de recuperación ≥97% ； ü Tiene función de deshidratación sincrónica, sin necesidad de deshidratación previa. IV. Composición del sistema: El equipo para la purificación del biogás mediante el método de membranas está compuesto por lo siguiente: sistema de compresión del biogás, sistema de purificación del gas antes de pasar por las membranas, sistema de separación mediante membranas, sistema de presurización del biogás, sistema de adición de gas, entre otros. 4.1 Sistema de compresión de biogás: Para lograr el mejor rendimiento en la separación por parte de las membranas, el gas de entrada debe ser comprimido hasta alcanzar una presión adecuada para que las membranas funcionen correctamente. El sistema utiliza compresores con lubricación sin aceite, lo que garantiza que el biogás no se contamine nuevamente con lubricante, proporcionando así un gas limpio para la unidad de separación por membrana. 4.2 Sistema de purificación del gas antes de la membrana: Además del metano y el dióxido de carbono, el biogás contiene también diversos contaminantes como líquidos libres, partículas sólidas y microorganismos. El sistema de purificación elimina estos contaminantes, como el agua, el aceite y las partículas sólidas, con el fin de cumplir con los requisitos para el funcionamiento del sistema de separación por membranas. El sistema de purificación de gases es una condición esencial para garantizar el funcionamiento estable del dispositivo de purificación, y puede prolongar la vida útil del sistema de separación por membranas. 4.3 Sistema de separación por módulos de membrana: Se utilizan los módulos de membrana importados más avanzados del mundo para separar el dióxido de carbono y el vapor de agua presentes en el biogás, obteniendo así gas metano de alta pureza. Gracias a un proceso de separación en múltiples etapas diseñado científicamente, la pureza del metano en la salida del sistema de separación por membranas puede alcanzar más del 97%, y la tasa de recuperación de metano también puede superar el 97%. La aplicación de los sistemas de separación por membranas permite obtener el mejor rendimiento en el proceso de purificación del biogás. Cuenta con las siguientes ventajas: ü En comparación con otras técnicas físicas de purificación del biogás, ofrece una tasa de recuperación más alta ； El sistema de separación por membranas en sí mismo no consume energía, por lo que no es necesario su regeneración ； El sistema de separación por membranas está equipado con dispositivos de seguridad que controlan la presión y un sistema de cierre del suministro de aire. En caso de emergencia, el suministro de aire se cierra automáticamente para proteger los componentes de membrana ； ü En la salida del sistema de separación por membranas, se utiliza una válvula unidireccional para evitar problemas como el reflujo y las altas presiones. 4.4 El sistema de presurización del biogás sirve para garantizar que el biogás purificado alcance la presión requerida por los vehículos o por otros dispositivos que necesitan utilizar este gas. Para ello, se utiliza un compresor fiable y estable, capaz de elevar la presión del biogás a 25 MPa o a cualquier otra presión que sea necesaria para su uso. 4.5 Configuración del sistema de llenado de gas: Se utiliza un cilindro de llenado para transportar el gas a alta presión que sale del sistema de presurización del biogás hacia los vehículos especializados para almacenarlo. Cuando la presión en dichos vehículos alcanza el valor establecido, el sistema de presurización del biogás detiene automáticamente el proceso de compresión y suministro de gas. V. Parámetros técnicos: Tabla de los principales modelos y sus parámetros técnicos
Nº | Modelo y especificaciones | Dimensiones del equipo (L×B×H en m) | Cantidad de aire de entrada (m³/d) | Pureza del gas de entrada CH4 (%): 50-70 | Pureza del producto CH4 (%): ≥96.8; ≥99.09 | Tasa de recuperación de CH4 (%):
1 | TRJH-25 | 2500 m³/d | 12.3×2.4×2.5 | 2500 | 50-70 | ≥96.8 | ≥99.09
2 | TRJH-50 | 5000 m³/d | 12.3×2.4×2.5 | 5000 | 50-70 | ≥96.5 | ≥99.57
3 | TRJH-80 | 8000 m³/d | 12.3×2.4×2.5 | 8000 | 50-70 | ≥96.5 | ≥99.35
4 | TRJH-100 | 10000 m³/d | 2×12.3×2.4×2.5 | 10000 | 50-70 | ≥96.6 | ≥98.31

Nota: La configuración del equipo debe determinarse en función de la cantidad de aire a tratar, el contenido de CO2 y otros parámetros relevantes. También se pueden añadir equipos y dispositivos adicionales, como sistemas de desulfurización avanzada o instrumentos de análisis en tiempo real, según las necesidades reales