Đối với thành phần khí sử dụng máy đo đầu dị detector xác định hàm lượng thành phần các khí trong hỗn hợp, sau đó nhập nhập thành phần khí vào phần mềm Aspen Hysys để tính tốn một số tính chất của biogas.
4.5.2 Giới thiệu về phần mềm Hysys :
Hysys là phầm mềm chun dụng dùng để tính tốn và mơ phỏng cơng nghệ được dùng cho chế biến dầu và khí, trong đó các q trình xử lý và chế biến khí được sử dụng nhiều nhất.
Hysys chạy trên Windows là phiên bản mới của Hysim, phần mềm này trước đây dùng trên hệ điều hành Dos.
Hysys là sản phẩm của công ty Hyprotech-Canada thuộc công ty AEA Technologie Engineering Software - Hyprotech Ltd. Bây giờ, nó đã được mua lại bởi hãng Aspentech của Mỹ nằm trong gói phần mềm Aspen One. Là một phần mềm có khả năng tính tốn đa dạng, cho kết quả có độ chính xác cao, đồng thời cung cấp nhiều thuật toán sử dụng, trợ giúp trong q trình tính tốn cơng nghệ, khảo sát các thơng số trong q trình thiết kế nhà máy chế biến khí. Ngồi thư viện có sẵn, Hysys cho phép người sử dụng tạo các thư viện riêng rất thuận tiện cho việc sử dụng. Ngoài ra Hysys cịn có khả năng tự động tính tốn các thơng số cịn lại nếu thiết lập đủ thơng tin. Đây chính là điểm mạnh của Hysys giúp người sử dụng tránh những sai sót và đồng thời có thể sử dụng những dữ liệu ban đầu một cách an toàn nhất.
4.5.3 Sử dụng phần mềm Aspen Hysys 7.1 tính tốn một số tính chất của Biogas :
Xác định tính chất của 3 mẫu khí Biogas tại điều kiện thường và sau khi nén đa cấp để tách CO2 ra khỏi khí dưới dạng lỏng:
Với mẫu khí thứ nhất : thành phần ban đầu chứa CH4 51,52%V, CO2 47,06%V, N2 1,07%V, H2O 0,0319%V, H2S 0,027%V, lưu lượng 3m3/h
Sau khi khí Biogas được xử lý tách loại CO2, thành phần hỗn hợp có sự thay đổi như sau CH4 87%V, CO2 10,8%V, N2 1,88%V, H2S 1E-4%V, H2O 2E-3%V. Tại điều kiện nhiệt độ 150C, áp suất 1bar Hysys cho kết quả tính tốn như sau:
Bảng 4-2: So sánh một số tính chất của mẫu 1 trước và sau khi xử lý tách CO2:
Tính chất Biogas Ở điều kiện thường Sau khi xử lý CO2
Phân tử khối 29,34 19,34 Tỷ trọng gas so với khơng khí 1,01 0,667 Thành phần CO2 (%V) 47,062 10,8 Thành phần H2S (%V) 27 E-03 1 E-04
Critical Pressure (bar) 88,26 55,84
Critical Temperature (0C)
-14,41 -68,33
Low heat value (MJ/kg) 14,1 36,13
Chỉ số Wobbe 14,64 35,8
Mẫu khí thứ 2 có thành phần ban đầu chứa CH4 61,52%V, CO2 37,06%V, N2 1,07%V, H2O 3,19E-02%V, H2S 2,7E-02%V, lưu lượng 3m3/h. Tại điều kiện thường với nhiệt độ T = 150C, P=1bar
Sau khi khí Biogas được xử lý thành phần hỗn hợp có sự thay đổi như sau CH4 92%V, CO2 6,2%V, N2 1,79%V, H2S 1,34E-4%V, H2O 1,91E-3%V. Tại điều kiện nhiệt độ 150C áp suất 1 bar Hysys cho kết quả tính tốn như sau:
Bảng 4-3: So sánh một số tính chất của biogas ở mẫu 2 trước và sau khi xử lý tách CO2
Tính chất Biogas Ở điều kiện thường Ở trạng thái nén
Phân tử khối 26,55 17,99 Tỷ trọng gas so với khơng khí 0,916 0,62 Thành phần CO2 (%V) 37,06 6,2 Thành phần H2S (%V) 27 E-03 1 E-04
Critical Pressure (bar) 82,43 51,47
Critical Temperature (0C)
-25,82 -75,33
Low heat value (MJ/Kg) 18,61 41,05
Hệ số A/F 4,37 7,93
Mẫu khí thứ 3 có thành phần ban đầu chứa CH4 70%V, CO2 28,58%V, N2 1,07%V, H2O 0,0319%V, H2S 0,027%V, lưu lượng 3m3/h. Tại điều kiện thường với nhiệt độ T = 300C, P=1bar.
Sau khi khí Biogas được xử lý tách loại CO2 thành phần hỗn hợp có sự thay đổi như sau CH4 96,1%V, CO2 %V, N2 1,54%V, H2S 1,8381E-4%V, H2O 1,8246E-3%V. Tại điều kiện nhiệt độ 150C, áp suất 1 bar Hysys cho kết quả như
Bảng 4-4: So sánh một số tính chất của khí biogas ở mẫu 3 trước nén và sau khi xử lý tách CO2
Tính chất Biogas Ở điều kiện thường Sau khi xử lý CO2
Phân tử khối 24,18 16,92 Tỷ trọng gas so với khơng khí 0,83 0,58 Thành phần CO2 (%V) 28,58 2,5 Thành phần H2S (%V) 27 E-03 2 E-04
Critical Pressure (bar) 74,97 48,48
Critical Temperature (0C)
-36,93 -80,17
Low heat value (MJ/kg) 23,25 45,55
Chỉ số Wobbe 25,77 42,22
Hệ số A/F 5,21 8,53
Nhận xét chung:
Qua việc phân tích 3 mẫu khí (có thành phần CH4 thay đổi từ 51,52%V đến 70%V) ta thấy sau quá trình nén nhiều cấp tách loại CO2 thành phần mẫu khí cịn lại chủ yếu cịn lại là CH4 (từ 87%V đến 96%V) kèm theo đó là nhiệt trị cháy tăng lên rất đáng kể.
Sau quá trình xử lý CO2 chỉ số Wobbe lớn hơn nhiều so với bình thường do đó tỷ lệ cháy hồn tồn lý thuyết tăng lên theo tỷ lệ thuận.
Q trình nén với hiệu suất rất cao, nếu thực hiện được trong thực tế thì sẽ cung cấp lượng nhiên liệu biogas “sạch” cung cấp cho động cơ.
So sánh tính chất 3 mẫu biogas vừa khảo sát so với xăng, diesel và lpg