GÁZTISZTÍTÁSI, GÁZNEMESÍTÉSI ELJÁRÁSOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA Kotsis Levente, Marosvölgyi Béla Nyugat-Magyarországi Egyetem, Sopron
Miért előnyös gázt előállítani biomasszából? - mert egyszerűbb eltüzelni, mint a szilárd anyagot; - mert könnyebben tárolható, mint a biomassza; - mert a gáz egyszerűbben használható fel villamos energia termelésre, mint a biomassza; - mert ez az energiahordozó forma jobban illeszkedik az elterjedt fűtőberendezésekhez; - mert alapvető egyszerű molekulákból áll, amiket vegyipari célra is fel lehet használni.
Kérdés: valóban igazak ezek az állítások?
HOGYAN LEHET GÁZT NYERNI BIOMASSZÁBÓL? - FERMENTÁCIÓVAL biogáz komposzt
- A BIOMASSZA SZÁRAZ LEPÁRLÁSÁVAL fagáz faszén pirolízis olaj vizes fázis
- A BIOMASSZA TOTÁLIS ELGÁZOSÍTÁSÁVAL gáz (generátorgáz, vízgáz) kátrány hamu
AZ EGYES GÁZNYERÉSI TECHNOLÓGIÁK: FERMENTÁCIÓ: zárt gázterű zagytartály temperálással, hőszigeteléssel, gáztárolóval SZÁRAZ LEPÁRLÓ:
GÁZGENERÁTOR:
GÁZÖSSZETÉTELEK (% V/V): H2
CO
CO2
N2
CH4
EGYÉB
0
0
~40
0
~60
1-2
Száraz lepárlás: 3 [a fa 12 %(m/m)-a]
47
38
~0
9
3
24
16
16
42
1
1
külső fűtéssel: 39
22
20
3
9
7
Fermentáció:
Gázgenerátor: levegővel: (generátorgáz)
(vízgáz)
GÁZELEGYEK FŰTŐÉRTÉKE (MJ/m3): (a kémiai összetételekből számolva) CO2 mentesítés után Fermentáció:
21,5
35,8 (+67 %)
Száraz lepárlás:
9,5
16,1 (+69 %)
Gázgenerátor:
Földgáz:
levegővel:
5
6
(+20 %)
külső fűtéssel:
10
13
(+30 %)
34
Egy kis visszatekintés következik a múltba:
Szénlepárlással, szén elgázosításával nyert gázok jellemzői az 1960-as évek adatai alapján:
5,67 MJ/m3
15,27 MJ/m3 A táblázatból látható, hogy 50 évvel ezelőtt a teljes vegyipar ezen a bázison működött.
HOGY MIÉRT UTALOK ITT A SZÉN ELGÁZOSÍTÁSÁRA? Mert nincs új a nap alatt. Az ábra (1950-ből) alapján látszik, hogy a különböző szenek C-H-O összetételei egy diagramba rendezhetők, melybe a biomassza is beilleszkedik.
Vissza a jelenbe:
SZÓBAJÖHETŐ ABSZORBENS FOLYADÉKOK: -ipari víz -vegyszeres mosó oldat 3
Szén-dioxid oldhatósága 0,5 mol/dm -es dietanolaminban
Szén-dioxid oldhatósága vízben 0,8
25
3
0,6
20
Oldat CO tartalma, kg/m
0,5
15
0,4 0,3
2
Oldott szén-dioxid, kg/m
3
0,7
0,2 0,1 0
10
25 oC kg/m3 75 oC kg/m3
5
0 0
20
40
60
Szén-dioxid parciális nyomás, bar
VÍZ
80
0
200 400 600 Szén-dioxid parciális nyomás, Hgmm
800
DIETANOL-AMIN Biogáz CO2 nyomása 1 bar össznyomásnál
GÁZTISZTÍTÁSI MŰVELETEK FOLYAMATÁBRÁI:
?
Vizes mosás nagy nyomáson recirkuláltatott mosóvízzel
Termikusan regenerálható vegyszerrel történő gáztisztítás
A MEGOLDÁSOK KÖZÖTTI DÖNTÉST A BERUHÁZÁSI ÉS ÜZEMELTETÉSI KÖLTSÉGEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA ALAPJÁN LEHET MEGHOZNI: Anyagáramok az egyensúlyi érték 80 %-ánál: vizes mosás: DEA-os mosás:
3985 m3/h 92 m3/h
- A vizes mosásnál 40-szer nagyobb folyadékáramot kell mozgatni, mint a vegyszeresnél. - Ezen kívül kell egy többfokozatú dugattyús kompresszor és egy nagynyomású folyadékszivattyú. - A mosótoronynak is nagynyomásúnak kell lennie. - A vegyszeres mosásnál nem áll rendelkezésre a tisztított gáz 40 bar-on. Ha csővezetékbe akarjuk vezetni, akkor komprimálni és szárítani kell.
TOVÁBBI SZEMPONTOK: GÁZHÁLÓZATBA JELENLEG CSAK TISZTÍTOTT METÁN VEZETHETŐ -40 OC-OS HARMATPONNTAL (etilén-glikolos mosás). ENNEK A FELTÉTELNEK A BIOGÁZ FELEL MEG. A BIOMASSZA ELGÁZOSÍTÁSA SORÁN NYERT GÁZOK (fagáz, generátorgáz) CSAK HELYI FELHASZNÁLÁSÚAK LEHETNEK ENERGETIKAI, vagy KÉMIAI CÉLLAL. (pl. külső fűtéses generátorgáz)
Térjünk vissza a bevezetőben felsorolt kijelentésekhez: Miért előnyös gázt előállítani biomasszából? 1/- mert egyszerűbb eltüzelni, mint a szilárd anyagot; 2/- mert könnyebben tárolható, mint a biomassza; 3/- mert a gáz egyszerűbben használható fel villamos energia termelésre, mint a biomassza; 4/- mert ez az energiahordozó forma jobban illeszkedik az elterjedt fűtőberendezésekhez; 5/- mert alapvető egyszerű molekulákból áll, amiket vegyipari célra is fel lehet használni. Kérdés: valóban igazak ezek az állítások?
ad1: egy gázégő valóban egyszerűbb, mint egy faapríték tüzelő ad2: gázt tárolni nagyon nehéz (lásd földalatti gáztárolók) ad3: valóban, a gázturbina egyszerűbb ad4: igaz, de csak ha a hálózatba tudjuk vezetni (tartályban, palackban nem szállítható, mert nem cseppfolyósítható) ad5: igaz, de… LOGISZTIKA (régen a vegyi gyárakat szénbányák mellé telepítették)
