Kolobrodov

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА БИОГАЗА ПРИ ПОМОЩИ АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Колобродов В.Г., Хажмурадов М.А., Карнацевич Л.В., Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт" (г. Харьков, Украина)
Санковский А., ICF Consulting, USA

Биогаз - газовая смесь, образующаяся в результате анаэробного сбраживания органических отходов в присутствии метанообразующих бактерий. Основными источниками биогаза являются свалки и полигоны бытовых отходов, очистные сооружения, отходы сельского хозяйства и промышленности, содержащие органику. Выделение биогаза зависит от многих параметров: влажности, температуры, состава отходов, кислотности и т.д. Метанообразующие микроорганизмы появляются в отходах при водосодержании > 50%, температуре, превышающей 30°С, значении рН более 7. Состав биогаза зависит от состава отходов и представляет собой газовую смесь метана (50-70%) и диоксида углерода. В зависимости от исходного сырья биогаз может содержать сероводород, азот, кислород, аммиак, водород, пары воды и другие примеси в незначительных количествах. Биогаз является горючей смесью, однако его теплотворная способность значительно (примерно на 50%) снижена из-за присутствия в его составе диоксида углерода, который является в нем ненужным балластом. Отрицательное влияние оказывает также наличие в составе биогаза сероводорода и паров воды, что может привести к образованию сернистой кислоты, вызывающей коррозию металлического оборудования.
Сейчас биогаз в основном используется в виде энергетического топлива для сжигания в тепловых котлах и различных двигателях-генераторах. Если биогаз не используется, то его факельно сжигают для предотвращения эмиссии метана в атмосферу. Эффективность использования биогаза в значительной степени зависит от его качества. Если повысить содержание метана в биогазе до 90%, то его можно использовать в качестве топлива для двигателей, работающих на метане. Увеличив содержание метана в биогазе до 96%, т. е. доведя его до качества природного газа, можно использовать биогаз вместо метана в различных технологических процессах. Существует много способов повышения качества биогаза путем снижения содержания примесей в нем. Основными из них являются адсорбционный, абсорбционный, криогенный, мембранный и некоторые другие.
Нами проведены исследования поглощения диоксида углерода и паров воды из потока биогаза синтетическими цеолитами производства НИОХИМ (г. Харьков). Исследовались адсорбционные характеристики цеолитов типа А и Х по диоксиду углерода и парам воды при комнатной температуре. Установлено, что наибольшей емкостью по диоксиду углерода обладает цеолит СаА, а по парам воды - NaA. В условиях проведенных нами экспериментов она составляет соответственно ~ 0,05г/г и ~ 0,18г/г. Из исследованных адсорбентов для осушки биогаза наиболее эффективным является цеолит NaA, а для поглощения диоксида углерода - СаА. Поэтому для осушительных установок можно рекомендовать использование цеолита NaA, а для установок по поглощению СО2 из потока биогаза - цеолит СаА. Возможно также применение адсорбентов для очистки биогаза от сероводорода.
Использование адсорбционных процессов для повышения качества биогаза реализуется главным образом в виде адсорбционных установок периодического действия. Установки, применяемые для поглощения примесей из потока биогаза, обычно имеют две параллельные газовые линии, одна из которых находится в стадии адсорбции, а вторая - в стадии десорбции. После насыщения примесными компонентами первой линии, в стадию адсорбции включается вторая линия, а первая переходит в стадию десорбции. Продолжительность цикла может быть от нескольких секунд до нескольких десятков часов, в зависимости от производительности и конструкции адсорбционной установки. Основные энергозатраты при работе периодической адсорбционной установки - это затраты на десорбцию примесных компонент с адсорбента. Повышение качества биогаза при помощи адсорбционных процессов является перспективным направлением в технологиях утилизации биогаза.
Работа выполняется по проекту УНТЦ.

BIOGAS QUALITY IMPROVEMENT BY MEANS OF ADSORBTION PROCESSES

Kolobrodov V. G., Khazhmuradov M. A., Karnatsevich L. V., National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Kharkov, Ukraine
Sankovski A., ISF Consulting, USA

The adsorptive characteristics of synthetic ceolites of А and Е type (produced by NIOCHIM, Kharkov) for taking carbon dioxide and water vapour from a biogas stream have been researched under the room temperature. Ceolite CaA has the most absorbing capacity regarding carbon dioxide, and the ceolite NaA - regarding water vapour. The recommendations to use ceolites for the biogas quality improvement are given.

Главная страница
Сведения об авторах