Повышение эффективности модернизации биогаза за счет арендной платы

Пресса о высшем образовании

изображение: графическая абстракцияпосмотреть больше

Авторы и права: Тао Сун, Вэньлун Ли, Цзяндун Вэй, Лун Цзи, Циняо Хе, Шуйпин Янь.

Биогаз обычно производится путем анаэробного сбраживания органических отходов, таких как навоз животных и соломенные отходы, что является типичным зеленым возобновляемым источником энергии и может использоваться в качестве топлива для производства электроэнергии и тепла. Китай владеет крупными масштабами производства биогаза с годовым объемом производства около 15 миллиардов м3 биогаза, а разработка и использование биогаза предоставляют новый выбор для преодоления энергетического кризиса. Фактически биогаз содержит около 60% CH4 и около 40% CO2, а также другие следовые примеси, такие как H2S и H2O. Присутствие CO2 в биогазе значительно снижает эффективность сгорания, а H2S в биогазе также вызывает коррозию трубопроводов и оборудования. Следовательно, эти примеси необходимо удалить, чтобы увеличить долю метана в продукте, в котором этот процесс удаления газа также известен как облагораживание биогаза. Появление технологии модернизации биогаза может не только увеличить экономический доход от биогазовых установок, но и снизить выбросы парниковых газов. Теоретически, поскольку биогаз уже давно считается типичным углеродно-нейтральным топливом, ожидается, что улавливание, использование и хранение CO2 из биогаза приведет к отрицательным выбросам углерода.

В настоящее время многие развитые технологии очистки биогаза включают очистку водой под давлением, адсорбцию при переменном давлении, химическую абсорбцию, мембранное разделение и криогенную технологию. Среди них очистка воды и адсорбция при переменном давлении могут одновременно удалять CO2 и H2S из биогаза, хотя они имеют фатальный недостаток высоких потерь CH4 (от 2% до 20%). Хорошо известно, что парниковый эффект CH4 примерно в 21 раз превышает парниковый эффект CO2. Поэтому многие исследователи сосредоточились на методе химической абсорбции, который обеспечивает незначительные потери CH4 и высокую скорость реакции. По совпадению, поскольку химическая реакция между абсорбентом и кислым газом может образовывать стабильную соль, в процессе химической абсорбции существуют проблемы высокого энергопотребления системы и потери абсорбента CO2.

Чтобы решить проблемы вышеупомянутого метода химической абсорбции, профессор Шуйпин Ян и его команда предложили возобновляемый водный абсорбент аммиака из суспензии биогаза (побочный продукт анаэробного сбраживания), сочетающий с принципом зеленой энергетики. Возобновляемый водный абсорбент аммиака, богатый CO2, можно использовать в качестве азотно-аммиачного удобрения для непосредственного внесения на сельскохозяйственные угодья, что позволяет избежать проблем, связанных с традиционными химическими абсорбентами. Кроме того, члены команды добились эффективного одновременного удаления CO2 и H2S из биогаза, используя возобновляемый водный растворитель аммиака в газожидкостном мембранном контакторе. По сравнению с обычной физической абсорбцией (эффективность удаления H2S: 48%), возобновляемый водный растворитель аммиака NH3 с концентрацией 0,1 моль/л может удалить 97% H2S из биогаза, а примеси в этом абсорбенте в меньшей степени влияют на эффективность удаления H2S. Когда водный раствор возобновляемого аммиака доводится до 0,5 моль·л-1 NH3, биогаз может быть очищен до трубопроводного биометана. Кроме того, путем исследования влияния различных рабочих параметров, таких как температура и скорость газожидкостного потока, в процессе мембранной абсорбции были определены оптимальные условия работы для одновременного удаления CO2 и H2S в половолоконном мембранном контакторе. основа и техническая поддержка для зеленого развития процесса модернизации биогаза. Это исследование было опубликовано в журнале Frontiers of Agricultural Science and Engineering в 2023 году, 10(3). DOI: 10.15302/J-FASE-2022473.

Границы сельскохозяйственной науки и техники

10.15302/J-ФАЗА-2022473

Экспериментальное исследование

Непригодный

ПОВЫШЕНИЕ БИОГАЗОВ ЗА СЧЕТ ОДНОВРЕМЕННОГО УДАЛЕНИЯ CO2 И H2S С ПОМОЩЬЮ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО ВОДНОГО РАСТВОРА АММИАКА В МЕМБРАННОМ КОНТАКТОРЕ