Procesy wytwarzania, oczyszczania i wzbogacania biogazu

Transkrypt

1 Marcin Cichosz, Roman Buczkowski Procesy wytwarzania, oczyszczania i wzbogacania biogazu

2 Schemat ideowy pozyskiwania biometanu SUBSTRATY USUWANIE S, N, Cl etc. USUWANIE CO 2 PRZYGOTOWANIE BIOGAZ SUSZENIE PROCES FERMENTACYJNY ZAGOSPODAROWANIE CZĘŚCI STAŁYCH I CIEKŁYCH

3

4 Techniki oczyszczania i energetycznego wzbogacania biogazu: 1. Absorpcyjna fizyczna chemiczna 2. Adsorpcji ciśnieniowej 3. Membranowa

5 Metoda absorpcyjna fizyczna Dekarbonizacja Suszenie Dehalogenizacja Wzbogacony gaz V V V V V V V V Odsiarczanie Biogaz CO 2 Glikol Powietrze Woda

6 Metoda absorpcyjna chemiczna 2HO-C 2 H 4 -NH 2 + H 2 S (HO-C 2 H 4 -NH 3 ) 2 S 2HO-C 2 H 4 -NH 2 + CO 2 + H 2 O (HO-C 2 H 4 -NH 3 ) 2 CO 3

7 Metoda absorpcyjna chemiczna

8 Metoda adsorpcji ciśnieniowej Dekarbonizacja Wzbogacony gaz Odsiarczanie Dehalogenizacja Biogaz CO 2

9 Metoda membranowa Usuwanie związków siarki Oddzielanie dwutlenku węgla na membranach RETENTAT Usuwanie halogenów PERMEAT Biogaz Gaz wzbogacony H 2 S CH CH CH CH 4 CO CO 2 2 CO 2 CO CO 2 CH 2 4 CH 4 CO 2 Spalanie zanieczyszczeń

10 Metoda membranowa Usuwanie związków siarki Oddzielanie dwutlenku węgla na membranach Usuwanie halogenów Biogaz Gaz wzbogacony Spalanie zanieczyszczeń

11 Metoda membranowa NADAWA Nm / h 35 bar o 50 C PERMEAT 3 96 Nm / h 1 bar o 40 C CH4 CO2 N2 O2 H 2 S 57 % 38 % 4,5 % 0,5 % 5 ppm RETENTAT Nm / h 34 bar o 50 C CH CO N2 O ,9 % 76,1 % 2,3 % 0,7 % CH CO N2 O ,5 % 4,8 % 6,4 % 0,3 %

12 Absorpcja NH 3 Absorpcja H 2 S Biogaz Absorpcja CO2 Filtry Gaz CH 4 > 98% v/v CO 2 < 1% v/v CO 2 > 99,5% v/v H 2 SO 4 Na 2 CO 3 Desorpcja Nawóz H 2 O 2

13 Absorpcja CO 2 Biogaz Absorpcja NH 3 Absorpcja H 2 S Usuwanie wilgoci Filtry Oczyszczony gaz Sprężanie I-go stopnia Sprężanie II-go stopnia H 2 SO 4 Na 2 CO 3 50% NaOH Nawóz H 2 O 2

14 Absorpcja NH 3 Absorpcja H 2 S Usuwanie wilgoci Filtry Biogaz Sprężanie I-go stopnia Sprężanie II-go stopnia Sprężanie III-go stopnia Kondensator Gaz wzbogacony w CH 4 CH 4 78% v/v CO 2 19% v/v Gaz zubożony w CH 4 CH 4 43% v/v CO 2 57 % v/v H 2 SO 4 Na 2 CO 3 Nawóz H 2 O 2

15 Absorpcja NH 3 Absorpcja H 2 S Biogaz Absorpcja CO2 Filtry Gaz CH 4 > 98% v/v CO 2 < 1% v/v Sprężanie I-go stopnia Sprężanie II-go stopnia Sprężanie III-go stopnia H 2 SO 4 Na 2 CO 3 Desorpcja Sprężanie II-go stopnia Sprężanie III-go stopnia Kondensator Nawóz H 2 O 2 CO 2 > 99,5% v/v

16 Metody odsiarczania biogazu - utlenianie biokatalityczne - z wykorzystaniem rud darniowych - utlenianie katalityczne - mokra - adsorpcja na węglu aktywnym

17 Metoda utleniania biokatalitycznego W procesie tym siarkowodór jest utleniany przez bakterie na drodze biochemicznej do siarki elementarnej. Reaktor, w którym ten proces jest prowadzony posiada znaczną nadwyżkę pojemności biologicznej, dzięki temu jest on w stanie przyjąć zwiększone obciążenia ładunkiem H 2 S. Zaletami tej technologii są: bardzo wysoka efektywność usuwania siarkowodoru (powyżej 99%) brak wymogów stosowania drogich katalizatorów i odczynników chemicznych wysoka aktywność biochemiczna wysoka elastyczność w stosunku do zmiennych obciążeń krótkie okresy rozruchu brak produkcji odpadów niebezpiecznych niskie koszty eksploatacyjne prosta eksploatacja pod ciśnieniem atmosferycznym i w temperaturach otoczenia

18 Metoda utleniania biokatalitycznego

19 Metoda z wykorzystaniem rud darniowych 2Fe 2 (OH) 3 + 3H 2 S = 2FeS + S + 6H 2 O 2Fe(OH) 3 + 3H 2 S = Fe 2 S 3 + 6H 2 O + 42,3 kj

20 Metoda katalitycznego utleniania W metodzie tej zamiast rudy darniowej wykorzystuje się masę tlenków żelaza, co pozwala na konstrukcję urządzeń mniejszych i lżejszych.

21 Metoda mokrego odsiarczania 2H 2 S + CO 2 + 3NaOH = 2NaHS + NaHCO 3 +2H 2 O Metoda odsiarczania mokrego zalecana jest dla ilości biogazu w granicach Nm 3 h -1.

22 Metoda adsorpcyjna na węglu aktywnym 2H 2 S + O 2 ¼S 8 + 2H 2 O

23 Dziękuję za uwagę