Меню Рубрики

Установки для производство синтетического газа

Биогаз и биосингаз: перспективы, особенности и характеристики

Природный и синтетический природный газ являются одними из основных энергоносителей в мире. Но современные тенденции развития теплоэнергетического комплекса, изменения климата и удорожание природного газа требуют новые и альтернативные источники энергии. Наука не стоит на месте, позволяя зачастую использовать нестандартные пути получения энергии.

В данной статье мы рассмотрим вопрос о перспективах биогаза и био-синтетического газа, полученных из биомасс, а также их (биогаза и био-СНГ) характеристики.

Сначала давайте разберемся в терминологии. Биогаз — это газ, полученный за счет естественных природных процессов, искусственно «повторенных» в промышленных масштабах, в то время как био-синтетический газ (сингаз, синтез-газ)— эта газ, полученный в результате био-химических реакций.

Биогаз и биосинтетический газ универсальны. Они могут применяться для производства электричества, тепла, в качестве биотоплива (био-метан). Сырьем для биогаза выступают органические отходы (городские, промышленные, сельскохозяйственные), осадки сточных вод, навоз и удобрения, лесоматериалы, энергетические сельскохозяйственные культуры, отходы сельскохозяйственных культур, силос и проч., которые подвергаются анаэробному дигерированию. Древесные же биомассы, в том числе уголь, не подходят для именно этого процесса из-за высокого содержания лигнина, полимера природного происхождения, но могут быть использованы для получения био-синтетического газа путем термохимической газификации.

Производство биогаза из органических отходов путем анаэробного дигерирования более экономически выгодно по сравнению с получением био-синтетического газа путем газификации. Примерная стоимость комплекса оборудования для получения биогаза объемом до 7500 нм 3 /ч путем анаэробного дигерирования доходит до 5000$. Для производства биометана из биомасс (метанирование) требуется дополнительно до 2600$ за каждый нм 3 /ч. Производство биосингаза может обойтись до 20$ за ГДж. Если он еще перерабатывается в синтетический природный газ SNG (метан), капиталовложения увеличиваются дополнительно на 25%.

Эти цены приблизительны и даны по состоянию на 2013 год. В ближайшие 10-15 лет необходимые инвестиции в производство могут увеличиться на 10-15%.

Получение биогаза из биомасс

Процесс анаэробного дигерирования — это микробиологический процесс разложения биомасс в биореакторах в отсутствие кислорода, в результате которого образуется биогаз и сброженный осадок, используемый в последствие в качестве органического удобрения. Данный процесс состоит из гидролиза, кислотогенеза, ацетогенеза и метаногенезиса. На последнем этапе происходит образование метана.

Основными показателями, которые влияют на стоимость производства, являются температура дигерирования (мезофильное аэробное разложение при t 30-45ºC, термофильное аэробное разложение при 50-60ºC), водородный показатель (pH 6,5-8), поддержание постоянного перемешивания рабочей среды, присутствие биогенных веществ (отношение органического углерода к азоту 20-30), время выдержки (до или более 20 дней в зависимости от температуры), присутствие токсических веществ в исходном материале. Также дегирирование может происходить с веществами высокой (концентрация сухого вещества 5-15%) и низкой (более 15%) влажности: первый вариант требует меньше инвестиций, в то время как последний требует меньше эксплуатационных расходов и имеет более высокую производительность по газу на единицу сырья.

Биогаз из растительных остатков

Также существует третий, менее распространенный вариант — получение биогаза из растительных остатков, когда происходит так называемое пассивное (естественное) анаэробное дигерирование. Применение данного способа имеет ограничения, особенно в развивающихся странах, из-за высокого экологического влияния на окружающую среду. Но благодаря внедрению Киотского протокола и Механизма экологического чистого развития* ограничения могут быть сняты.

Сравнительная таблица характеристик биогаза и природного газа

Состав Биогаз Газ из отходов
органического происхождения
Природный газ
Метан 50-70% 35-65% 80-90%
Двуокись углерода 25-45% 15-50% 0,7-1%
Пары воды 1-5% 3 0-4000 0-100 3 100 5
Водород 3 6,5 4,4 9-11
Максимальный индекс Воббе, кВт/нм 3 6-10 5-7 12-15

Таблица соотношений некоторых видов биомасс и объема получаемого биогаза

Источник биомасс Объем получаемого биогаза, нм 3 /год
1 дойная корова (20 м 3 в год жидкого навоза) 500
1 свинья (1,5-6 м 3 в год жидкого навоза) 42-168
крупный рогатый скот (3-11 м 3 в год сухого навоза) 42-168
100 куриц (1,8 м 3 куриного помета в год) 240-880
кукурузный силос с 1 Га при условии получения 40-60 т продукции с 1 Га 7040-10560
трава с 1 Га при условии получения 24-43 т продукции с 1 Га 4118 — 6811

Производство биосингаза, в том числе из угля

Био-синтетический газ получается путем термической газификации различных углеродосодержащих биомасс. В процессе газификации происходит образование синтетического газа, соединений водорода и оксидов/диоксидов углерода.

Данный способ был известен уже давно: впервые он начал использоваться в конце XVIII века, широко применялся в Германии во время Второй мировой войны, а первый газогенератор с псевдоожиженным слоем был запотентован в 1921 году.

В зависимости от соотношения водорода и оксидов углерода под действием катализаторов, биосингаз может быть использован как в промышленных целях в различных химических процессах, для получения метана и производства метанола и аммиака, так и для производства биотоплива, различных химикатов и получения электричества.

Процесс газификации угля происходит в реакторах, где осуществляется сначала процесс пиролиза при температуре выше 400°C. В результате происходит образование водородосодержащих летучих веществ, смол, фенола и паров углеводородов. Далее обуглившаяся субстанция газифицируется при температуре 800-1800°C с получением синтез-газа с высоким содержанием водорода и углерода. Коэффициент преобразования энергии в результате газификации угля составляет 70-80%.

Стоимость производства биосингаза зависит от состава завода, является ли он частью предприятия по производству, например, аммика или только синтез-газа, от требований к его составу и комплекса оборудования.

Сводная таблица характеристик синтетического природного газа и синтез-газа из угля с теплотой сгорания 20700 — 27300 кДж/кг

Параметры Биосингаз Биосингаз/Н2 SNG
Производительность, МВт 210-310 210-310 170-260
Поступление угля, ГДж/час 800-1200 800-1200 800-1200
Выход основного продукта, ГДж/час сингаз — 670-1000 сингаз — 560-810
H2 — 110-190
SNG — 560-840
Выход сопутствующих веществ: серной кислоты, кг/ч 120-1350 120-1350 120-1350
Термический КПД процесса газификации, % 73-75 73-75 60
Выброс двуокиси углерода CO2, кт/ПДж 55 55 78
Выброс метана CH4, кт/ПДж 0,0061 0,0061 0,0061
Выброс оксида азота N2O, кт/ПДж
При использовании системы улавливания и удержания углерода
выбросы CO2 уменьшатся до:
до 99% до 99% до 99%

Биометан

Из биогаза и синтез-газа путем метанирования производится биометан, который используется в газораспределительных сетях или в качестве биотоплива. Этот процесс заключается в удалении окисей углерода из сырьевого газа, богатого водородом. Для этого используются такие технологии, как мокрая очистка газа, аминовая очистка, механическая очистка органическими растворителями, а также адсорбция с помощью циклов давлений. А для сжижения метана используются криогенные производственные методы.

Получение биометана началось в 80-ые года XX века на одном из крупнейших заводов промышленного масштаба, который расположен в Северной Дакоте (США) и функционирует уже с 1984 года.

Выводы

Целью данного обзора не было подробное описание технической стороны процесса получения биогаза и сингаза, а лишь экскурс в данную тематику с точки зрения перспектив использования данных видов топлива, их характеристик. В результате проведенного анализа можно с уверенностью сделать вывод, что максимальный производственный потенциал отмечается именно за получением биосингаза, что уже подтверждается широкой распространенностью заводов и предприятий по его производству.

*Обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой по уменьшению выбросов парниковых газов в атмосферу

Energy technology system analysis programme: Biogas and Bio-syngas Production,

Energy technology system analysis programme: Syngas Production from Coal

источник

Получение синтетического природного газа SNG

Синтетический природный газ является, по сути, пропан-бутановоздушной смесью, теплотворные характеристики которой идентичны метану. Газ SNG (Syntetic Natural Gas) — это искусственно полученный газ, использование которого позволяет бесперебойно поставлять топливо в котельные, на производства, в технологические линии и другое газоиспользующее оборудование.

Почему нельзя использовать, например, непосредственно метан? Его подача может быть приостановлена в связи с форс-мажорными обстоятельствами, а некоторые производства не могут позволить приостановку технологического процесса. Или социально значимые объекты: прекращение поступления топлива в отопительную систему и систему ГВС просто недопустимо. Кроме того, в негазифицированных районах выгодным источником тепла также может стать синтетический природный газ.

Чтобы обеспечить постоянную подачу газового топлива, применение синтетического природного газа — один из наиболее экономически обоснованных и выгодных выходов для создания как резервной, так и основной системы газоснабжения.

Понятие и состав синтетического природного газа

Его назначение — заменить собой метан, который состоит до 97-98% из самого метана с примесями бутана, пропана, этана и 2-3% других веществ (сероводорода, кислорода, азота, гелия). Для того, чтобы искусственный газ мог заменить метан, первый должен обладать схожими характеристиками с последним, а именно иметь:

  • относительную плотность — 0,56;
  • теплоту сгорания — 40,98 МДж/м 3 ;
  • число Воббе — 54,76 МДж/м 3 .

Синтетический природный газ — это однородная смесь сжиженного углеводородного газа (пропан-бутановой смеси) и воздуха. При этом пропан и бутан имеют разные характеристики. Чтобы в результате их смешения получить необходимую теплоту сгорания, берется:

  • 68% пропана и 32% воздуха
  • 56% бутана и 44% воздуха
  • 59% пропан-бутановой смеси СУГ в соотношении 30/70 и 41% воздуха

При использовании пропана SNG обладает следующими характеристиками: относительная плотность — 1,361, теплота сгорания — 63,89 МДж/м 3 , число Воббе — 54,76 МДж/м 3 . Смешение бутана и воздуха дает газ с относительной плотностью 1,560, теплотой сгорания — 68,40 МДж/м 3 , числом Воббе — 54,76 МДж/м 3 , а СУГа и воздуха — относительной плотностью — 1,510, теплотой сгорания — 67,29 МДж/м 3 , числом Воббе — 54,76 МДж/м 3 .

Смесительные установки для получения синтетического природного газа

Для смешения пропан-бутановых смесей и воздуха используются смесительные установки, которые позволяют контролировать и регулировать соотношение исходных рабочих сред для получения газового топлива требуемых параметров.

Завод ГазСинтез Ⓡ выпускает смесительные установки СИНТЭК низкого, среднего и высокого давления на базе смесительных клапанов и трубок Вентури*, созданные на основании собственных научно-технических разработок в соответствии с действующими потребностями и государственными стандартами. Смесительные установки СИНТЭК синтезируют синтетический газ, калорийность которого идентична калорийности природного газа. Максимальная производительность оборудования по газу составляет до 50000 м 3 /ч.

Принцип работы смесительных комплексов

Смесительные установки включают в себя как непосредственно смесительную систему, так и «вспомогательное» оборудование, состоящее из резервуаров для хранения сжиженного углеводородного газа, насосов, испарителей, а также контрольно-измерительных приборов и регуляторной группы.

Принцип действия смесительных систем заключается в получении паровой фазы СУГ и смешении ее с воздухом для снижения калорийности. Смешение может происходить при высоком, среднем или низком давлении. Различие заключается только в конструктивных различиях смесительных установок, а именно, в использовании смесительных клапанов или трубок Вентури.

Сжиженный углеводородный газ хранится в газгольдерах в жидком агрегатном состоянии. Оттуда он откачивается насосом и подается на испаритель или испарительную установку, где происходит его испарение, т.е. повышается его температура для получения паровой фазы. И уже паровая фаза поступает в смесительную установку, где смешивается с сжатым воздухом в смесительном клапане или с атмосферным воздухом в трубках Вентури. Соотношение объема паровой фазы СУГ и воздуха зависит от заданных параметров.

Контрольно-измерительные приборы осуществляют контроль за характеристиками — температурой, давлением. Регуляторная группа устанавливается как на линию подачи жидкой и паровой фаз СУГ, так и на линию выдачи уже синтетического газа. Безопасность эксплуатации оборудования обеспечивается сбросной линией, запорным и предохранительным клапанами, которые необходимы для понижения давления путем сброса газа или прекращения его поступления.

Опционально установки комплектуются конденсатосборником для сбора влаги из полученного газа и приемным ресивером для хранения SNG.

При необходимости внедряется система автоматики и дистанционного управления, которая позволяет управлять подачей СУГ, воздуха и образованием синтетического природного газа, в том числе дистанционно без присутствия рабочего персонала.

* (особенности конструкции и принцип действия смесительных установок СИНТЭК Вы можете найти в соответствующем разделе Каталога продукции)

Для того, чтобы купить оборудование для получения SNG в Вашем городе, Вы можете:

  • позвонить нашим специалистам по телефону 8-800-505-4651 (для Москвы, Санкт-Петербурга и регионов) или +7 (8452) 250-933
  • прислать письменный запрос и техническую информацию на электронную почту
  • воспользоваться формой «Заказать услугу»

источник

Смесительные установки СИНТЭК

Смесительные установки SNG применяются для получения синтетического природного газа, который используется в качестве основного или резервного топлива в системах газообеспечения различных объектов и непрерывных технологических процессов.

Что же такое синтетический природный газ и где его используют?

Синтетический газ SNG — это смесь газа/смеси газов и воздуха. В основном, применяется сжиженный углеводородный газ СУГ (а, именно, паровая фаза пропан-бутановой смеси). SNG используется в тех случаях, когда невозможна поставка метана: район эксплуатации оборудования не газифицирован или возможны перебои в газоснабжении из-за ремонта или аварии. Поэтому синтетический газ должен обладать теми же теплотворными характеристиками, что и метан, чтобы не снижать эффективность работы оборудования.

Кроме того, получаемый газ должен обеспечивать перевод оборудования с основного вида топлива на резервное без потери КПД и порчи конструктивных элементов, для чего он должен иметь такую же плотность, температуру и другие характеристики, как и природный газ.

Принцип действия смесительных установок для получения синтетического природного газа

Схематично их работа заключается в следующем: из резервных емкостей жидкая фаза СУГ поступает в испаритель, откуда уже паровая фаза СУГ поступает в смесительную установку, где происходит смешение ее с воздухом; на выходе полученная газовоздушная смесь (синтетический природный газ) поступает уже Потребителю (например, в котельную, АГЗС) или в технологическую линию на производстве (например, стекольные или сталелитейные цеха).

Смешение сжиженного газа и воздуха может производиться с использованием различных схем, например, в трубках Вентури или смесительном клапане. На выходе Потребитель в зависимости от технической необходимости получает газ SNG при низком, среднем или высоком давлении.

Завод ГазСинтез изготавливает и доставляет до места эксплуатации следующие типы оборудования:

  • смесительные установки СИНТЭК низкого давления
  • смесительные установки СИНТЭК среднего давления на базе смесительного клапана
  • смесительные установки СИНТЭК среднего давления на базе трубок Вентури
  • смесительные установки СИНТЭК высокого давления

Каждый тип состоит из различного комплекта оборудования. Подробнее о каждой установке читайте в соответствующих разделах.

Состав смесительных установок СИНТЭК

Точная комплектация зависит от способа смешения — в трубках Вентури или смесительном клапане, а также от требований Заказчика.

Типовой состав смесительной установки SNG включает в себя:

  • цельносварной стальной корпус, блок-бокс или раму
  • испаритель
  • смесительную систему различного принципа действия
  • ресивер (для установок на базе трубок Вентури)
  • пост автоматического управления
Общий вид смесительной установки СИНТЭК на базе смесительного клапана Общий вид смесительной установки СИНТЭК на базе трубок Вентури

Дополнительно мы предлагаем:

  • газгольдеры для резервного хранения сжиженного углеводородного газа
  • насос или компрессор с разной функциональностью в зависимости от Ваших требований

Преимущества смесительных установок SNG нашего производства

  • калорийность получаемого синтетического газа не менее калорийности природного газа
  • использование нашего оборудования удобно и выгодно не только для обеспечения бесперебойного газоснабжения объектов, а также целесообразно их применение в качестве основного источника
  • экономически выгодно использовать наше оборудование для газоснабжения уже действующих объектов, которые планируется в будущем подключить к магистральному трубопроводу
  • смесительные установки SNG нашего производства мобильны, компактны, просты в монтаже, пуско-наладке и эксплуатации
  • если Вы уже эксплуатируете оборудование на природном газе, нет необходимости в его переоборудовании
  • возможность внедрения наших систем в уже имеющуюся систему газоснабжения
  • возможность автоматического регулирования работы, а также дистанционного управления

Как заказать изготовление смесительной установки СИНТЭК на Заводе ГазСинтез?

Наши специалисты предлагают разработку комплексного технического решения по газоснабжению Вашего объекта. Для того, чтобы рассчитать стоимость оборудования и его пуско-наладки в Вашем городе, Вы можете:

  • позвонить на Завод по одному из телефонов: 8-800-505-4651 и 8(8452)250–933
  • прислать на электронную почту технические требования к оборудованию

источник

Читайте также:  Установка 1din на lacetti