Водяные очистки под давлением от сероводорода и диоксида углерода основывается на различной растворимости в воде диоксида углерода. При невысоких парциальных давлениях растворимость СО2 в воде невелика, но с увеличением давления она возрастает. При дальнейшем снижении давления растворенный диоксид углерода выделяется из раствора.
Водяное очистки газа от диоксида углерода под давлением эффективно при высоком содержании СО2 в газе. Этот способ отличается простотой и позволяет многократно использовать оборотную воду. Соотношение между концентрацией газа, растворенного в жидкости, и его равновесным парциальным давлением p над поверхностью жидкости описывается законом Генри [67]:
С = р × к, (4.2)
где С - весовая концентрация газа в насыщенном растворе;
р - парциальное давление;
к - коэффициент пропорциональности, называемый константой Генри.
Растворимость углекислого газа составляет 87,7 мл в 100 мл воды при атмосферном давлении и температуре 20 ° С. Увеличение коэффициента Генри (константы фазового равновесия) при изменении температуры свидетельствует об уменьшении растворимости диоксида углерода в этих условиях.
В практических расчетах растворимость диоксида углерода удобнее выражать в объемах газа (приведенного к нормальным физическим условиям), которые поглощает один объем воды.
В технической оборотной воде, используемой для водородного очистки от СО2, содержатся растворенные соли, снижают растворимость СО2 в технической воде по сравнению с чистой.
Для очистки биогаза от примесей можно использовать газопромыватели, принципиально-технологическая схема которого приведена на рис. 4.8.
Существенное значение для экономичности процесса водяного очистки имеет расход воды на очистку и расход энергии на подачу этой воды. Расход воды на очистку биогаза от углекислого газа зависит от степени очистки от СО2, температуры, общего и парциального давления СО2 в газовой смеси к очистке. Если биогаз в процессе конверсии получают при атмосферном давлении, то перед водяным очисткой газ сжимают. Выбор давления водяного очистки от СО2 зависит от нескольких факторов. С увеличением давления возрастает растворимость углекислого газа в воде и уменьшается количество воды необходимой для промывки почти обратно пропорционально давлению. При этом снижается расход энергии для подачи воды. С другой стороны, работа на сжатие диоксида углерода от исходного низкого давления до давления абсорбции с увеличением давления возрастает. Суммарный расход энергии на водородное промывки газа в пределах 1-3 МПа практически не зависит от давления. Однако с увеличением давления уменьшаются размеры абсорбера и возрастает степень очистки газа от СО2.