2.5 Thiết kế bộ tạo hỗn hợp Biogas – Khơng khí cho động cơ
2.5.2 Công nghệ xử lý khí H2S vă CO2
2.5.2.1 Ngun tắc
Khử acide cho khí lă q trình tâch câc khí acide (CO2 vă H2S) ra khỏi thănh phần
khí biogas, thơng thƣờng loại bỏ H2S yíu cầu triệt để hơn vì vấn đề sức khoẻ con ngƣời, mơi trƣờng vă u cầu của việc vận chuyển (khả năng kết tinh của khí acide khi nó vận chuyển ở nhiệt độ thấp của CO2 vă ăn mòn của H2S).
2.5.2.2 Câc phƣơng phâp khử CO2 vă H2S
+ Phƣơng phâp hấp thụ. + Phƣơng phâp hấp phụ. + Phƣơng phâp sinh học.
2.5.2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý CO2 vă H2O
Dùng phôi sắt để hấp phụ H2S:
Phôi sắt lă những sợi mảnh phế liệu trong tiện, phay, băo ... rất dễ kiếm nín có hiệu quả kinh tế cao.
Phơi sắt có tính hấp phụ chọn lọc cao với H2S, có khả năng tâch triệt để H2S. Phƣơng phâp tâi sinh phơi sắt đơn giản bằng câch sục khơng khí nóng ở ( 20 ÷ 50oC) qua lớp phoi sắt.
Dùng nƣớc để hấp thụ:
H2O có khả năng hấp thụ chọn lọc H2S vă CO2 hơn so với CH4 nín khơng gđy mất mât.
H2O dễ dăng tâi sinh bằng phƣơng phâp phun để giảm âp. H2O lă dung mơi rẻ tiền, dễ kiếm nín có hiệu quả kinh tế cao.
Công nghệ đƣợc chọn thiết kế đơn giản, dễ vận hănh vă sữa chữa, rất phù hợp với điều kiện nông thôn.
2.5.2.4 Sơ đồ hệ thống thiết bị xử lý khí Biogas
Thiết bị tâch H2S
4 5 6 7 8 3 9 a b Hình 2.5. Thiết bị tâch H2S.
a- Hình chiếu đứng thiết bị. b- Hình chiếu bằng thiết bị.
a- Hình chiếu đứng thiết bị. b- Hình chiếu bằng thiết bị.
1- Tai cố định. 5- Đệm.
2- Nắp thiết bị. 6- Lƣỡi đỡ đệm.
3- Van dẫn khí văo. 7- Van dẫn khí ra.
4- Thđn thiết bị. 8- Bu lơng.
9- Lỗ lắp bulơng.
Q trình hấp phụ H2S trín bề mặt phoi sắt lă hấp phụ hơ học, dựa trín cơ sở câc phản ứng hô học sau:
Quâ trình hấp phụ: Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + H2O (2.1) Quâ trình nhả hấp phụ: 2Fe2S3 + 3O2 = 2Fe2O3+6S (2.2)
Phôi sắt trƣớc khi sử dụng phải đƣợc oxy hóa để tạo thănh một lớp oxit sắt trín bề mặt. Q trình năy có thể thực hiện tự nhiín bằng câch phơi ngoăi khơng khí một thời gian hoặc có thể đốt để oxy hóa nhanh hơn. Phản ứng xảy ra nhƣ sau:
Fe + 1/2 O2 -> FeO (2.3)
2Fe + 3/2O2 -> Fe2O3 (2.4)
Oxit sắt tạo thănh lă hỗn hợp của câc oxit FeO, Fe2O3, Fe3O4. Phôi sắt sau khi đƣợc đốt sẽ đƣợc trộn với vỏ băo cƣa với tỉ lệ 1:1 về thể tích, sau đó đƣợc cho văo thiết bị chứa để tăng khả năng tiếp xúc giữa biogas vă phôi sắt.
Hỗn hợp khí biogas đƣợc dẫn văo thiết bị, trong thiết bị hăm lƣợng khí H2S bị hấp phụ lại bằng câc phản ứng trín. Sau khi hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị hăm lƣợng H2S rất ít.
Thiết bị tâch CO2
Kết cấu thiết bị: 2 1 5 4 6 3 7 Hình 2.6. Thiết bị tâch CO2
1- Van đƣa khí Biogas ra. 5- Đệm.
2- Thđn thiết bị. 6- Van đƣa khí Biogas văo.
3- Lối văo của nƣớc. 7- Lối ra của nƣớc.
4- Vòi phun nƣớc.
CO2 chiếm một thănh phần lớn trong Biogas. Tuy nó khơng gđy ra ăn mịn, nhƣng nó lăm giảm cơng suất của động cơ phât điện do những ngun nhđn sau:
+ CO2 lăm giảm lƣợng khí CH4 nạp văo động cơ trong kỳ hút. + CO2 hấp thụ nhiệt tạo ra do khí chây.
Vì những ngun nhđn đó, nín CO2 cần đƣợc tâch ra căng nhiều căng tốt. Dựa văo khả năng hấp thụ của CO2 trong nƣớc, sử dụng phƣơng phâp hấp thụ CO2 bằng nƣớc. Nguyín lý của phƣơng phâp năy lă cho khí tiếp xúc ngƣợc chiều với nƣớc
của khí vă nƣớc, sử dụng câc vật liệu trơ nhƣ gỗ, đâ để lăm đệm. Để cố định lớp đệm trong bín trong thâp, dùng một đĩa đục lỗ, đặt ở phần dƣới của thâp.
Sơ đồ hệ thống tâch H2S vă CO2
BIOGAS TỪ HẦM NƯỚC 1 V-01 V-02 V-03 V-04 V-05 V-06 4 7 6 8 2 3 5
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống thiết bị xử lý khí Biogas.
1- Bình ổn định. 5- Bình điều âp.
2- Thiết bị hấp phụ H2S. 6, 7- Bình chứa nƣớc. 3- Thiết bị hấp phụ dự phịng. 8- Bơm nƣớc.
4- Thiết bị hấp thụ cacbonic. Nguyín lý lăm việc của hệ thống:
Khí biogas từ hầm chứa rất nhiều thănh phần khí đƣợc dẫn qua bình ổn định (1) để ổn định âp suất vă lƣu lƣợng, sau đó đƣợc dẫn văo thiết bị hấp thụ (2) vă H2S đƣợc hấp thụ trín bề mặt phoi sắt . Sau khi qua thiết bị hấp thụ (2) thì hỗn hợp khí chữa H2S với tỷ lệ rất thấp vă đƣợc đƣa văo thiết bị hấp thụ cacbonic (4), ở đđy CO2 đƣợc hấp thụ bằng câch phun nƣớc. Hỗn hợp khí sau khi qua thiết bị hấp thụ khí BIOGA TỪ
HẦM
NƢỚC
BIOGAS SẠCH
cacbonnic chứa hăm lƣợng CO2 vă H2S thấp đƣợc dẫn văo bình điều âp (5) để ổn định âp suất trƣớc khi văo động cơ. Sau khi đƣợc lọc hỗn hợp khí Biogas chứa khoảng 97,9% CH4.