Çin: Biyogaz – metan teknolojisinin geleceği mi? 

İnsanlar Çin'de biyogaz hakkında konuştuğunda genellikle akıllarına hemen dev gaz arıtma tesisleri veya kırsal zanaat ocakları gelir. Ancak gerçek resim, özellikle kesin olarak elde edilecek teknolojiler açısındanmetan, çok daha karmaşık ve ilginç. Pek çok meslektaş, yanlışlıkla her şeyi "gübreden gaz üretimi"ne indirgiyor ve temel teknolojik geçişi kaçırıyor - sadece gazdan yüksek kalorili, kararlı metana, ağlara enjeksiyona veya motor yakıtı olarak kullanıma uygun. Gerçek zorlukların ve fırsatların başladığı yer burasıdır.

Ham gazdan ticari metana: dişlerin kırıldığı yer

Ana acıyla başlayacağım. Organik maddelerden gaz elde etmek işin yarısıdır, hatta çoğunlukla daha azdır. Bitkilerden elde edilen tipik biyogazın %50-65'i metan, geri kalanı CO2, hidrojen sülfür ve su buharıdır. Sahada bir kazanda yanma için sorun yok, ancak ticaret için hayır. Almak içinbiyometan, ciddi temizlik ve iyileştirme ihtiyacı var. Ve özellikle beş ila yedi yıl önce pek çok projenin tökezlediği yer burası. Örneğin, PSA'yı (basınç salınımlı adsorpsiyon) veya membran ayırmayı belirlediler, ancak ham gazın bileşimindeki veya bazı gıda atıklarından gelen siloksanların içeriğindeki dalgalanmaları hesaba katmadılar. Membranlar hızla arızalandı ve otomasyon bununla başa çıkamadı. Bu "korunmuş" olanlardan birkaçını gördüm. Sichuan eyaletindeki tesisler - pahalı ekipmanlar paslanıyor.

Artık yaklaşım daha akıllı hale geldi. Her şeyi hemen mükemmel ve tam kapasiteyle yapmaya çalışmıyorlar. Öncelikle istikrarlı bir nakit akışı elde etmek ve hammaddelerin gerçek davranışını anlamak için kojenerasyon elektrik üretim hattını devreye alıyorlar. Aynı zamanda ön arıtma sistemi (H2S'nin uzaklaştırılması ve kurutulması) üzerinde çalışılmaktadır. Ve ancak o zaman, ikinci aşamada metan için ince bir arıtma ünitesi eklenir. Daha fazla zaman alır ancak daha güvenilirdir. Kilit nokta, tüm aşamaların tek bir teknolojik zincire entegre edilmesi ve sadece "kutulu" bir zincir satın alınması değil. çözümler.

Bu arada, sadece inşaatta değil, özellikle kimya teknolojisinde deneyime sahip tasarım enstitülerinin rolü burada açıkça görülüyor. Emilim, adsorpsiyon ve katalitik reaksiyon süreçlerini anlamak gerekir. Örneğin, CO2'den derinlemesine saflaştırma için yöntemler artık sıklıkla birleştiriliyor; membranlar kaba bir kesme sağlıyor ve ardından gaz, amin yıkamayla işleniyor. Ancak bu, hassas hesaplamalar ve malzeme seçimi gerektirir. Kimya mühendisliğinde deneyim olmadan başarısız olmak kolaydır.

Hammaddeler: sadece gübre değil, basit olmaktan da uzak

Tarımsal atıklar bir klasiktir ancak kendi sorunları da vardır. Mevsimsellik, dağılım, lojistik. Ancak benim görüşüme göre, gıda endüstrisinden elde edilen hammaddeler ve MSW'nin organik kısmı daha umut verici hale geliyor. Konsantrasyon daha yüksek, hacimler daha öngörülebilir. Nişasta işleme tesisi için bir proje üzerinde çalıştık - süreçten kaynaklanan atıklar var, durgunluk, esasen yüksek BOİ'ye sahip hazır bir substrat sıvısı. Anaerobik sindirim için ideal görünüyor.

Ancak sorunun engelleyici olduğu ortaya çıktı. Aynı gübrelemede, ham madde işlemenin belirli aşamalarından sonra, metanojenik konsorsiyumu baskılayan antibiyotik veya diğer biyosit izleri kalabilir. Hammaddelerin ön izlenmesi için bir sistemin ve reaktöre uyarlanabilir bir dozaj sisteminin yerleştirilmesi gerekliydi. Bu, orijinal teknik özelliklerde belirtilmemişti; yerinde doğaçlama yapmak zorunda kaldık. Deneyimler, “standart” olan ne olursa olsun, biyobozunmaya yönelik laboratuvar testlerinin tasarımdan önce zorunlu bir adım olduğunu göstermiştir. hammadde türü görünüyordu.

Bir diğer nokta ise diğer süreçlerle kojenerasyondur. Örneğin bir domuz yetiştirme kompleksinde biyogaz tesisi koku sorununu çözüyor ve enerji sağlıyor. Ancak yakınlarda seralar varsa, kojenerasyon ünitesinden gelen ısının ve hatta CO2'nin (saflaştırmadan sonra) tesisleri beslemek için geri dönüştürülmesi projenin tamamen farklı bir ekonomisidir. Neredeyse atıksız hale gelir. Bu tür entegre çözümler geleceğin ta kendisidir, ancak bunlar karmaşık sektörler arası planlama gerektirir.

Teknolojik nüanslar: Broşürlerde yazmadıkları şeyler

Reklam kataloglarında her şey düzgün görünüyor: hammaddeler → fermentör → gaz → arıtma → metan. Gerçekte onlarca tuzak var. Örneğin reaktörün kendisini ele alalım. Yüksek konsantrasyonlu atık sular için genellikle tam karıştırmalı reaktörler (CSTR'ler) kullanılır. Ancak ham maddede çok fazla askıda katı madde varsa bunlar çöker, "ölü bölgeler" oluşturur ve verimliliği azaltır. Ya ham maddeleri yeniden öğütmeniz gerekir ki bu pahalıdır ya da önde hidroliz reaktörü bulunan iki aşamalı bir şemaya geçmeniz gerekir.

Veya süreç kontrolü. Metan içeriğinin, uçucu yağ asitlerinin ve pH'ın çevrimiçi olarak izlenmesi artık bir lüks değil, istikrarlı çalışma için bir zorunluluktur. Ancak sensörler, özellikle de fermentör içindeki agresif ortam için kaprisli şeylerdir. Genellikle dolaylı göstergelere ve operatör deneyimine güvenir. Tek bir kurulumda eski bir ustanın, reaktörün asitleşme başlangıcını, çalışan bir pompanın sesi ve gaz kokusuyla yeni kurulmuş bir kromatograftan daha iyi nasıl belirleyebildiğini gördüm. Teknoloji yerel çalışma koşullarına uyarlanmalı ve basitçe kopyalanmamalıdır.

Hidrojen sülfürün uzaklaştırılması aşaması özellikle kritiktir. Yeterli değilse demir talaşlı ilkel bir yıkayıcı yeterlidir. Ancak yüksek konsantrasyonlarda ciddi kimyasal veya biyolojik arıtma gerekir. Biyolojik kükürt giderme (Thiopaq gibi) etkilidir ancak bakteriler için katı koşulların korunmasını gerektirir. Kışın, Heilongjiang'daki tesislerden birinde dengesiz sıcaklık nedeniyle bakteriler basitçe "uykuya daldı" ve H2S daha da ileri giderek bir sonraki aşamada katalizörü zehirledi. Acilen yedek bir kimyasal soğurma temizleyicisi kurmamız gerekiyordu.

Uzman mühendislik şirketlerinin rolü

Tam olarak bu tür karmaşıklıklar nedeniyle, yalnızca ekipman satışıyla değil, aynı zamanda hammadde analizi ve fizibilite çalışmasından tasarım, devreye alma ve personel eğitimine kadar tüm döngüyle ilgilenen şirketlerin önemi artıyor. Bunlar inşaat müteahhitleri değil, teknoloji ortaklarıdır. Değerleri, standart dışı problemleri çözmenin birikmiş kalıplarında yatmaktadır.

Örneğin burada,Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş.(kendi web sitelerihttps://www.yzkjhx.ru). Bu, kimyasal-teknolojik geçmişi olan bir şirket temelinde oluşturulmuş bir tasarım enstitüsüdür. Onların durumunda, Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd.'dir. 120 milyon yuan'lık kayıtlı sermaye, ciddi niyetlerin göstergesidir. Benim için bu önemli bir sinyal: Proje sadece bir kurulum şirketi değil, aynı zamanda temel süreçleri anlayan bir enstitü olduğunda, başarı şansı daha yüksek oluyor. Anladığım kadarıyla, standart bir proje yerine, bireysel teknolojik düzenlemelerin gerekli olduğu karmaşık, heterojen hammadde akışlarıyla çalışıyorlar.

Bu tür kuruluşların genellikle hammaddeleri ve pilot tesisleri test etmek için kendi laboratuvarları vardır. Bu, müşteri açısından riskleri azaltır. Bir sorunu pilot hatta simüle etmek, halihazırda inşa edilmiş milyon dolarlık bir tesiste bulmaktan çok daha ucuzdur. Yaklaşımları genellikle sistemiktir: çürütücü atık (atık çamur) bertarafı da dahil olmak üzere projenin tüm yaşam döngüsüne bakarlar. Gübre olarak satmak veya vermek de onay ve bazen ek işlem gerektiren bir hikayedir.

Ekonomi ve politika: piyasayı yönlendiren şey

Bu husus anlaşılmadan resim eksik kalacaktır. TeknolojilerbiyometanÇin'de sadece mühendislerin coşkusu sayesinde gelişmiyorlar. Özellikle nüfusun yoğun olduğu ve gelişmiş bölgelerde katı çevre düzenlemeleri bulunmaktadır. Yüksek konsantrasyonlu organik atıkların su kütlelerine veya tarlalara boşaltılması artık fiilen yasaklanmıştır. İşletmeler çözüm aramak zorunda kalıyor ve bir biyogaz tesisi ve ardından atık su arıtımı genellikle en uygun çözüm oluyor.

Bir yandan da devlet desteği var. Biyogazdan "yeşil" elektrik tarifeleri, gaz şebekesine bağlantı için sübvansiyonlar. Ancak burada da her şey basit değil. Sübvansiyon alabilmek için gaz kalitesiyle ilgili bir dizi koşulu yerine getirmeniz ve sertifikalı temizlik ekipmanına sahip olmanız gerekir. Bürokrasi süreci yıllarca geciktirebilir. Kurulumun zaten çalıştığı durumları biliyorum, ancak bağlantı ve sübvansiyonlarla ilgili belgeler üzerinde hâlâ anlaşma sağlanıyordu.

En ilginç şey, arıtılmış biyometanı şehrin gaz şebekesine pompalamak istediklerinde başlıyor. Buradaki kalite gereklilikleri caydırıcı derecede yüksektir: çiğlenme noktası, kesin metan içeriği, oksijen izlerinin dahi bulunmaması. Bu, gaz işleme tesislerinin teknoloji seviyesidir. Her proje bunu karşılayamaz. Daha sıklıkla taşıma için sıkıştırılmış (CNG) veya sıvılaştırılmış (LNG) gaz formunda kullanılır. Biyometan kullanarak çöp kamyonlarına veya otobüslere yakıt ikmali yapmak birçok büyük şehirde halihazırda bir gerçektir. Bu mantıklı ve semboliktir: atık, onu dışarı çıkaran nakliyeyi besler.

İleriye bakıyoruz: Gelecek entegrasyon ve akıllı sistemlerde yatıyor

Dolayısıyla Çin'deki metan teknolojilerinin geleceği, basit tesislerin toplu olarak kopyalanmasında değil, karmaşık, entegre ve "akıllı" olanların geliştirilmesinde görülüyor. sistemler Bir biyogaz tesisinin organik atıkların işlenmesi, enerji, ısı ve gübre üretimi kompleksinin yalnızca bir noktası olduğu projelerden bahsediyoruz.

Halihazırda gözlemlediğim temel trendler: dijitalleşme. Binlerce parametrenin gerçek zamanlı olarak izlenmesi ve algoritmalar kullanılarak sürecin uyarlanabilir şekilde kontrol edilmesi için IoT sistemlerinin uygulanması. Bu, ham maddelerin bileşimindeki değişikliklere esnek bir şekilde yanıt vermenize ve metan çıkışını en üst düzeye çıkarmanıza olanak tanıyacaktır. İkincisi ise diğer yenilenebilir enerji kaynaklarıyla kombinasyondur. Örneğin, gaz arıtma sürecinde kompresörleri veya soğutma sistemlerini çalıştırmak için güneş panellerinden elde edilen fazla elektriğin kullanılması.

Ve en önemlisi, “gaz üretiminden” odak noktasının değişmesi? "bir emtia olarak yüksek kaliteli, standartlaştırılmış metanın üretimi" için. Bu, teknoloji uzmanları, kimyagerler, ekolojistler ve ekonomistler arasında işbirliğini gerektirir. Projeler daha büyük ve daha karmaşık hale gelecek ve derin teknoloji mühendisliğinin rolü daha da artacak.Chengdu Yizhi Teknoloji A.Ş., yalnızca artacaktır. Çünkü bir reaktör çizimini kopyalamak mümkündür, ancak belirli bir hammaddedeki siloksanlarla ilgili bir sorunu öngörme ve tasarım aşamasında bir çözüm uygulama yeteneği, zaten tesisin var olup olmayacağını veya onlarca yıl boyunca etkili bir şekilde çalışıp çalışmayacağını belirleyen gerçek bir incelemedir.