Выработка и использование биогаза не только в качестве топлива, но и в виде основных чистых компонентов (метана и диоксида углерода) значительно повышает экономическую ценность этого нетрадиционного источника энергии и сырья, улучшает экологическую ситуацию и позволяет получить ценные органические удобрения.
Метан может использоваться как топливо, а диоксид углерода - как инертный газ для сварочных работ, для заправки огнетушителей, в пищевой промышленности, как «удобрение» в тепличных хозяйствах и т.п..
Диоксид углерода (СО2) и сероводород (H2S) - это самые распространенные вредные примеси в биогазе. Количество H2S варьируется от процентов до десятых долей процента в зависимости от источника: метантенк очистной установки канализационных стоков, свалку бытовых отходов, биореактор для анаэробной переработки животноводческих отходов и др.. Действующие в Украине технические условия [43] на биогаз метантенков и, соответственно, биогазовых реакторов по утилизации органических отходов требуют снижения содержания H2S до 0,2 г/м3.
Биогаз содержит балластные и вредные примеси, способные вызвать коррозию и загрязнение аппаратуры. Для удаления этих примесей газ подвергается очистке. При выработке биогаза его очищают от сернистых соединений, диоксида и оксида углерода. В зависимости от требуемой степени очистки условно различают грубое, среднее и тонкая очистка. Часто для достижения необходимого, особенно высокого, степени очистки применяют несколько последовательных стадий очистки. При этом в каждой стадии создаются эффективные и экономичные условия работы [44, 45, 46, 67, 69, 81].
Основные свойства загрязнителей биогаза такие:
Диоксид углерода (углекислый газ, диоксид углерода, углекислота) - это кислотный оксид способен ограниченно растворяться в воде и хорошо взаимодействует со щелочами, растворами солей, имеющих щелочные свойства, карбонатами натрия и калия, органическими соединениями, содержащими гидроксильные группы (этанол ), и при пониженной температуре и повышенном давлении они хорошо растворяются в спиртах (метаноле, ацетоне и других органических растворителях). Диоксид углерода содержится в природном и коксовом газах в биогазе. В последнем содержание СО2 самый большой и составляет в зависимости от исходного сырья и метода биоконверсии 20 - 40% объемных частей [67].
Cирководень - бесцветный газ с характерным запахом белка, гниет. Он немного тяжелее воздуха, сжижается при - 60,8 ° С, затвердевает при минус 85,7 ° С. На воздухе сероводород горит с образованием диоксида серы и воды [67].
Для грубой очистки биогаза от примесей применяются следующие способы:
- Водяное очистки под давлением;
- Этаноламиновых очистки;
- Очистка горячим раствором поташа.
Для тонкой очистки газа применяются следующие способы:
- Щелочная очистки газа от СО2
- Очистка газа от СО2 методом низкотемпературной абсорбции метанолом;
- Биокаталитические безреагентная технология очистки от H2S природного газа и биогаза.
Выбор способа очистки зависит от требуемой чистоты биогаза и дальнейшего его использования. Грубая очистка позволяет использовать биогаз в горелках плит и водогрейных котлов, тонкая очистка нужно для использования биогаза как топлива в транспорте, при транспортировке его на большие расстояния и сжигании в котлах, предназначенных для работы на природном газе. Выбор способа очистки зависит также от финансовых возможностей хозяйства, которое производит, и требует соответствующего технологического оборудования. Рекомендуется выбор способа очистки биогаза от вредных примесей выполнять с помощью алгоритма, приведен на рис. 4.7. При выборе оптимального способа очистки биогаза от вредных примесей в соответствии со структурно-логической схеме (рис. 4.7) необходимо учитывать технологические особенности различных способов.