Thread Content
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước cùng ưu nhược điểm: Các kỹ thuật tinh chế khí mê-tan bao gồm phương pháp rửa bằng nước, phương pháp sử dụng dung môi, phương pháp tách bằng màng, phương pháp hấp phụ áp suất thay đổi và phương pháp làm lạnh sâu. Công nghệ tinh chế khí mê-tan ở Trung Quốc bắt đầu phát triển khá muộn; phương pháp được sử dụng phổ biến là phương pháp rửa bằng nước và phương pháp hấp thụ áp suất thay đổi. Với sự phát triển của các nước phương Tây trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật tách bằng màng trong những năm gần đây, Trung Quốc cũng bắt đầu phát triển lĩnh vực này. Do phương pháp làm lạnh sâu được áp dụng trong các dự án khí đốt sinh học quy mô lớn, trung bình và nhỏ, chi phí đầu tư cao và mức tiêu thụ năng lượng cực lớn, nên phương pháp này không thể được áp dụng rộng rãi; vì vậy sẽ không đề cập đến nó nữa. 1 Phương pháp rửa bằng nước (Tỷ lệ thu hồi CH4: 80–90%) – Nguyên lý: Tận dụng tính chất là các oxit axit có độ hòa tan trong nước cao hơn CH4 để loại bỏ CO2 và H2S. Nước có thể được tái tạo và sử dụng lại thông qua các phương pháp như hạ áp, khí hóa ； Trong trường hợp điều kiện cho phép, có thể sử dụng toàn bộ nước tinh khiết, qua đó loại bỏ quy trình xử lý nước tái chế. Quá trình rửa bằng nước thực chất cũng là quá trình hấp thụ vật lý, phù hợp với những trường hợp có áp suất khí CO2 cao. Ưu điểm: Quy trình đơn giản ； Công nghệ đã trưởng thành ； Nước, với vai trò là chất hấp thụ, không gây ô nhiễm và dễ tìm kiếm. Nhược điểm: Tỷ lệ mất CH4 cao hơn so với các công nghệ khác ； Hiệu suất sử dụng năng lượng thấp hơn so với các công nghệ khác ； Tiêu thụ nước lớn, không phù hợp với các khu vực thiếu nước ； Vi sinh vật dễ phát triển gây tắc ống ； Sau khi tinh chế cần tiến hành xử lý sấy khô. Xu hướng phát triển: Công nghệ tẩy rửa bằng nước đã đạt đến giai đoạn trưởng thành, và hiện chủ yếu nằm trong tay các công ty như Mamberg của Thụy Điển, DMT của Hà Lan, Flotech của New Zealand. Ở nước ngoài, phương pháp tinh chế khí mê-tan được sử dụng rộng rãi. Theo thống kê của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA) vào năm 2014, số lượng thiết bị sử dụng phương pháp rửa nước cùng lượng khí mê-tan được tinh chế bằng phương pháp này chiếm hơn 1/3 tổng số. Tuy nhiên, tỷ lệ thị phần của phương pháp này đang có xu hướng giảm dần. 2 Phương pháp sử dụng dung môi (Tỷ lệ thu hồi CH4: 98,5%) Nguyên lý: Phương pháp sử dụng dung môi có thể được chia thành hai loại: phương pháp sử dụng dung môi hóa học và phương pháp sử dụng dung môi vật lý. Loại đầu tiên tiêu hao năng lượng cao nên ít được ứng dụng ； Phương pháp sau sử dụng sự khác biệt về độ hòa tan của các khí axit và CH4 trong dung môi để loại bỏ CO2 và H2S. Các chất dung môi vật lý thường được sử dụng bao gồm axit propylenic carbonat (phương pháp PC), polyethylene glycol dimethyl ether (phương pháp NHD), và chất dung môi Selexol ； Ưu điểm: Độ tinh khiết của khí sản phẩm cao ； Tỷ lệ thu hồi metan cao ； Lượng dung môi tuần hoàn ít, tiêu thụ điện năng thấp. Nhược điểm: Quá trình tái chế dung môi cần tiêu hao một lượng lớn năng lượng, do đó chi phí năng lượng khá cao ； Quá trình sản xuất khí đầm lầy không tạo ra hơi nước phụ, vì vậy cần phải tổng hợp hơi nước một cách riêng biệt. Việc này khiến lượng metan bị tiêu hao, đồng thời làm giảm tổng lượng khí sinh học có thể thu được ； Các chất dung môi hóa học gây ảnh hưởng đến môi trường, vì vậy cần có các biện pháp xử lý phù hợp. Ở những khu vực có quy định bảo vệ môi trường nghiêm ngặt, việc sử dụng các chất dung môi này bị hạn chế. Xu hướng phát triển: Trên thị trường tinh chế khí mê-tan ở nước ngoài, phương pháp sử dụng dung môi chiếm hơn 1/3 tổng thị phần. Toàn bộ quy trình công nghệ được chuyển giao từ các quy trình hóa chất tương ứng; các chất dung môi được sử dụng bao gồm Selexol, Genosorb và những loại khác. Quy trình khử carbon bằng phương pháp dung môi tại trong nước đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành hóa chất. Có thể tham khảo các phương pháp được phát triển bởi các viện thiết kế như Nam Hóa Thiết Kế Viện, Xuyên Hóa Thiết Kế Viện, chẳng hạn như phương pháp MDEA cải tiến, phương pháp PC, phương pháp NHD, v.v. Việc ứng dụng dung dịch ion trong việc tinh chế khí métan là một chủ đề mới thu hút nhiều sự quan tâm trên thế giới. Nguyên lý của phương pháp tách bằng màng (tỷ lệ thu hồi CH4: 95%): Phương pháp này tận dụng sự khác biệt về khả năng hấp phụ của các thành phần khí trên bề mặt màng, cũng như sự khác biệt về tốc độ hòa tan và khuếch tán của chúng. Dưới tác động của sự chênh lệch áp suất ở hai bên màng, phần lớn các thành phần như CO2 cùng một lượng nhỏ CH4 sẽ đi qua thành màng để được tách ra. Phần lớn CH4 thì ở lại phía có áp suất cao, trở thành thành phần chính của khí tự nhiên sinh học. Ưu điểm: Thiết bị chiếm diện tích nhỏ, dễ sử dụng và vận hành, mức tiêu thụ năng lượng thấp. Nhược điểm: Các thành phần màng có giá khá cao, dễ bị hư hỏng; quá trình đồng hóa và lão hóa sẽ làm giảm tuổi thọ của màng; chi phí bảo trì cũng khá cao ； Các thành phần màng rất nhạy cảm với dầu và bụi; yêu cầu loại bỏ dầu và bụi ở giai đoạn đầu rất khắt khe ； Tỷ lệ thu hồi CH4 (≥95%) ở mức thấp. Ứng dụng và tình hình phát triển: Theo thống kê của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA), ở châu Âu và Mỹ, kể từ năm 2010, số lượng thiết bị sử dụng công nghệ tách khí metan bằng màng cũng như quy mô xử lý khí metan bằng công nghệ này đều tăng lên một cách đáng kể. Dựa trên xu hướng phát triển này, dự kiến đến năm 2016, thị phần của các thiết bị sử dụng công nghệ tách khí bằng màng có thể lên tới khoảng 10%. 4. Thu hồi khí bằng phương pháp thấm hút có áp suất thay đổi: Đây là công nghệ lọc khí có chi phí vận hành thấp nhất. Tuy nhiên, do tỷ lệ thu hồi metan khá thấp, nên công nghệ này không thể được ứng dụng rộng rãi trong việc tinh chế khí mê-tan. Bằng cách phát triển các chất hấp phụ dành riêng cho khí mêtan, có thể nâng cao hệ số tách CH4/CO2 và tăng khả năng hấp phụ CO2. Điều này sẽ giúp giải quyết vấn đề trên, từ đó tạo ra cơ sở kỹ thuật để ứng dụng công nghệ hấp phụ áp suất biến thiên rộng rãi trong lĩnh vực tinh chế khí mêtan. 5. Công nghệ hấp phụ biến áp của Honghu Technology: Công nghệ này giúp tinh chế khí mê-tan, với tỷ lệ thu hồi CH4 lên đến 99%. Hàm lượng CH4 trong khí thải dưới 1%, còn độ tinh khiết của khí sản xuất ra dao động từ 97% đến 99% (có thể điều chỉnh được). Kết hợp những ưu điểm của phương pháp hấp phụ biến áp truyền thống, giải quyết được vấn đề tỷ lệ thu hồi thấp; đồng thời giúp giảm kích thước của thiết bị, giảm tổng chi phí đầu tư và giảm chi phí vận hành. Chi phí vận hành để chuyển đổi khí mê-tan thành SNG là 0,25 nhân dân tệ/m³ khí mê-tan.