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): H 2 CO CO 2 N 2 CH 4 EGYÉB Fermentáció: 0 0 ~40 0 ~60 1-2 Száraz lepárlás: 3 47 38 ~0 9 3 [a fa 12 %(m/m)-a] Gázgenerátor: levegővel: 24 16 16 42 1 1 (generátorgáz) külső fűtéssel: 39 22 20 3 9 7 (vízgáz)
GÁZELEGYEK FŰTŐÉRTÉKE (MJ/m 3 ): (a kémiai összetételekből számolva) CO 2 mentesítés után Fermentáció: 21,5 35,8 (+67 %) Száraz lepárlás: 9,5 16,1 (+69 %) Gázgenerátor: levegővel: 5 6 (+20 %) külső fűtéssel: 10 13 (+30 %) Földgáz: 34 Egy kis visszatekintés következik a múltba:
Szénlepárlással, szén elgázosításával nyert gázok jellemzői az 1960-as évek adatai alapján: 5,67 MJ/m 3 15,27 MJ/m 3 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 0,8 0,7 Szén-dioxid oldhatósága vízben 25 Szén-dioxid oldhatósága 0,5 mol/dm 3 -es dietanolaminban Oldott szén-dioxid, kg/m 3 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Oldat CO 2 tartalma, kg/m 3 20 15 10 5 25 oc kg/m3 75 oc kg/m3 0 0 20 40 60 80 Szén-dioxid parciális nyomás, bar 0 0 200 400 600 800 Szén-dioxid parciális nyomás, Hgmm VÍZ DIETANOL-AMIN Biogáz CO 2 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: 3985 m 3 /h DEA-os mosás: 92 m 3 /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 O C-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)