Қытай: биогаз – метан технологиясының болашағы? 

Қытайдағы адамдар биогаз туралы айтқанда, бірден алып газ тазарту қондырғылары немесе ауылдық қолөнер шұңқырлары туралы айтады. Бірақ нақты сурет, әсіресе дәл алу үшін технологиялар тұрғысынанметан, әлдеқайда күрделі және қызықты. Көптеген әріптестер негізгі технологиялық ауысуды – жай газдан желіге айдауға немесе мотор отыны ретінде пайдалануға жарамды жоғары калориялы, тұрақты метанға дейін жіберіп, барлығын қателесіп «көңнен газ өндіруге?» деп қысқартады. Міне, нағыз қиындықтар мен мүмкіндіктер осы жерден басталады.

Шикі газдан коммерциялық метанға дейін: тістері сынған жерде

Мен негізгі ауырсынудан бастайын. Органикалық заттардан газ алу - бұл шайқастың жартысы және жиі аз. Өсімдіктерден алынатын типтік биогаз 50-65% метан, қалғаны СО2, күкіртті сутек, су буы. Сайттағы қазандықта жану үшін бәрі дұрыс, бірақ коммерция үшін жоқ. Алу үшінбиометан, күрделі тазалауды және жаңартуды қажет етеді. Міне, осыдан көптеген жобалар, әсіресе бес-жеті жыл бұрын сүрінді. Олар, мысалы, PSA (қысым өзгермелі адсорбция) немесе мембраналық бөлінуді белгіледі, бірақ шикі газдың құрамындағы ауытқуларды немесе кейбір тамақ қалдықтарынан силоксандардың мазмұнын ескермеді. Мембраналар тез істен шықты, ал автоматика жеңе алмады. Мен осы «сақталғандардың» бірнешеуін көрдім. Сычуань провинциясындағы нысандар - қымбат жабдықтар тот басып жатыр.

Енді тәсіл әлдеқайда ақылды болды. Олар барлығын бірден және толық қуатта жасауға тырыспайды. Біріншіден, олар тұрақты ақша ағынын алу және шикізаттың нақты әрекетін түсіну үшін когенерациялық электр энергиясын өндіру желісін іске қосады. Сонымен бірге алдын ала өңдеу жүйесі әзірленуде — H2S жою және кептіру. Содан кейін ғана, екінші кезеңде метанды тазарту қондырғысы қосылады. Бұл көп уақытты қажет етеді, бірақ сенімдірек. Ең бастысы - «қорапты» сатып алу емес, барлық кезеңдерді бір технологиялық тізбекке біріктіру. шешімдер.

Бұл жерде, айтпақшы, құрылыста ғана емес, арнайы химиялық технологияда тәжірибесі бар жобалау институттарының рөлі айқын көрінеді. Абсорбция, адсорбция, каталитикалық реакциялар процестерін түсіну қажет. Мысалы, СО2-ден терең тазарту үшін қазір әдістер жиі біріктіріледі - мембраналар өрескел кесуді қамтамасыз етеді, содан кейін газ аминді жуумен өңделеді. Бірақ бұл нақты есептеулер мен материалдарды таңдауды талап етеді. Химиялық инженерияда тәжірибе болмаса, сәтсіздікке ұшырау оңай.

Шикізат: көң ғана емес, қарапайымнан алыс

Ауыл шаруашылығы қалдықтары классикалық, бірақ оның өзіндік проблемалары бар. Маусымдық, дисперсиялық, логистика. Бірақ, менің ойымша, тамақ өнеркәсібінің шикізаты мен ҚҚҚ органикалық фракциясының болашағы бар. Концентрация жоғарырақ, көлемді болжауға болады. Біз крахмал өңдейтін зауыттың жобасында жұмыс істедік – бұл жерде процестің қалдықтары, қалдықтар, негізінен жоғары BOD бар дайын субстрат сұйықтығы бар. Бұл анаэробты ас қорыту үшін өте қолайлы болып көрінеді.

Бірақ мәселе ингибиторлар болып шықты. Дәл сол өлкеде шикізатты өңдеудің белгілі бір кезеңдерінен кейін антибиотиктердің немесе басқа биоцидтердің іздері қалуы мүмкін, бұл метаногендік консорциумды басып тастады. Реакторға шикізатты алдын ала бақылау жүйесін және адаптивті мөлшерлеу жүйесін енгізу қажет болды. Бұл бастапқы техникалық сипаттамада көрсетілмеген; сол жерде импровизация жасауға тура келді. Тәжірибе көрсеткендей, биодеградацияға арналған зертханалық сынақтар қандай «стандартты» болса да, жобалау алдында міндетті қадам болып табылады. шикізат түрі көрінді.

Тағы бір нүкте - басқа процестермен когенерация. Мысалы, шошқа өсіру кешенінде биогаз қондырғысы иіс мәселесін шешіп, энергиямен қамтамасыз етеді. Бірақ жақын жерде жылыжайлар болса, онда когенерациялық қондырғыдан жылуды және тіпті СО2 (тазартудан кейін) өсімдіктерді азықтандыру үшін қайта өңдеу жобаның мүлдем басқа экономикасы болып табылады. Ол іс жүзінде қалдықсыз болады. Мұндай кешенді шешімдер болашақ, бірақ олар салааралық кешенді жоспарлауды қажет етеді.

Технологиялық нюанстар: олар брошюраларда не туралы жазбайды

Жарнамалық каталогтарда бәрі тегіс көрінеді: шикізат → ферментер → газ → тазарту → метан. Шындығында, ондаған тұзақтар бар. Мысалы, реактордың өзін алайық. Жоғары концентрациялы ағынды сулар үшін толық араластырылған реакторлар (КТР) жиі қолданылады. Бірақ егер шикізатта тоқтатылған қатты заттар көп болса, олар шөгіп, «өлі аймақтарды» құрайды және тиімділікті төмендетеді. Не қымбатқа түсетін шикізатты қайта ұнтақтау керек, не алдында гидролиз реакторы бар екі сатылы схемаға көшу керек.

Немесе процесті басқару. Метан мазмұнын, ұшпа май қышқылдарын және рН деңгейін онлайн бақылау енді сән-салтанат емес, тұрақты жұмыс үшін қажеттілік болып табылады. Бірақ сенсорлар, әсіресе ферментатордың ішіндегі агрессивті орта үшін - бұл таңқаларлық заттар. Көбінесе жанама көрсеткіштерге және оператор тәжірибесіне сүйенеді. Мен бір қондырғыда ескі шебердің жұмыс істеп тұрған сорғы дыбысы мен газдың иісі арқылы жаңадан орнатылған хроматографқа қарағанда реактордың қышқылданудың басталуын жақсы анықтай алатынын көрдім. Технология жай көшірмеу емес, жергілікті жұмыс жағдайларына бейімделуі керек.

Күкіртсутегін кетіру кезеңі әсіресе маңызды. Егер бұл жеткіліксіз болса, темір үгінділері бар қарапайым скруббер жеткілікті. Бірақ жоғары концентрацияларда күрделі химиялық немесе биологиялық өңдеу қажет. Биологиялық күкіртсіздендіру (мысалы, Thiopaq) тиімді, бірақ бактериялар үшін қатаң шарттарды сақтауды талап етеді. Қыста Хэйлунцзяндағы қондырғылардың бірінде тұрақсыз жылу кезінде бактериялар жай ғана «ұйықтап қалды», ал H2S одан әрі жарылып, келесі кезеңде катализаторды уланды. Бізге резервтік хемосорбциялық скрубберді шұғыл орнатуға тура келді.

Мамандандырылған машина жасау кәсіпорындарының рөлі

Дәл осындай күрделіліктен құрал-жабдықтарды сатумен ғана емес, толық циклмен айналысатын компаниялардың маңыздылығы артып келеді: шикізатты талдау мен техникалық-экономикалық негіздемеден бастап жобалау, іске қосу және персоналды оқытуға дейін. Бұл құрылыс мердігерлері емес, технологиялық серіктестер. Олардың құндылығы стандартты емес есептерді шешудің жинақталған үлгілерінде жатыр.

Мұнда, мысалы,Chengdu Yizhi Technology Co.(олардың веб-сайтыhttps://www.yzkjhx.ru). Бұл химия-технологиялық білімі бар компания негізінде құрылған жобалау институты. Олардың жағдайында бұл Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. Жарғылық капиталы 120 миллион юань маңызды ниетті көрсетеді. Мен үшін бұл маңызды сигнал: жоба жай ғана монтаждау компаниясы емес, негізгі процестерді түсінетін институт болса, табысқа жету мүмкіндігі жоғары болады. Олар, менің түсінігімде, жиі күрделі, біркелкі емес шикізат ағындарымен жұмыс істейді, мұнда стандартты жоба емес, жеке технологиялық регламенттер қажет.

Мұндай ұйымдардың әдетте шикізатты сынау үшін жеке зертханалары мен тәжірибелік зауыттары болады. Бұл тұтынушы үшін тәуекелдерді азайтады. Проблеманы қазірдің өзінде салынған миллион долларлық нысанда табудан гөрі пилоттық желіде модельдеу әлдеқайда арзан. Олардың көзқарасы жиі жүйелік болып табылады: олар жобаның бүкіл өмірлік циклін, соның ішінде қорытуды (қалдықтарды) кәдеге жаратуды қарастырады. Оны тыңайтқыш ретінде сату немесе беру - бұл мақұлдауды және кейде қосымша өңдеуді қажет ететін тұтас оқиға.

Экономика және саясат: нарықты қозғайтын нәрсе

Бұл аспектіні түсінбей, сурет толық емес болады. ТехнологияларбиометанҚытайда олар инженерлердің ынта-жігерінің арқасында ғана емес, дамып келеді. Әсіресе халқы тығыз орналасқан және дамыған аймақтарда экологиялық қатаң ережелер бар. Жоғары концентрациялы органикалық қалдықтарды су объектілеріне немесе егістік алқаптарына шығаруға қазір іс жүзінде тыйым салынған. Кәсіпорындар шешімдер іздеуге мәжбүр, ал ағынды суларды тазартатын биогаз қондырғысы көбінесе оңтайлы шешім болып табылады.

Екінші жағынан, мемлекеттік қолдау бар. Биогаздан алынатын «жасыл» электр энергиясының тарифтері, газ желісіне қосылуға субсидиялар. Бірақ мұнда да бәрі қарапайым емес. Субсидия алу үшін сіз газ сапасына қатысты бірқатар шарттарды орындауыңыз керек және сертификатталған тазалау жабдығына ие болуыңыз керек. Бюрократия бұл процесті жылдарға кешіктіруі мүмкін. Орнату жұмыс істеп тұрған жағдайларды білемін, бірақ қосылу және субсидиялау құжаттары әлі келісіліп жатқан.

Ең қызығы олар тазартылған биометанды қалалық газ желісіне айдағысы келгенде басталады. Мұнда сапаға қойылатын талаптар өте жоғары: шық нүктесі, метанның нақты мөлшері, оттегінің біркелкі іздерінің болмауы. Бұл газ өңдеу зауыттарының технологиясының деңгейі. Мұны кез келген жоба көтере алмайды. Көбінесе ол тасымалдау үшін сығылған (CNG) немесе сұйытылған (СТГ) газ түрінде қолданылады. Бірнеше ірі қалаларда биометанды қолданатын қоқыс таситын көліктерге немесе автобустарға жанармай құю қазірдің өзінде шындық. Бұл логикалық және символдық: қалдықтар оны шығаратын көлікті тамақтандырады.

Алға күту: болашақ интеграция мен смарт жүйелерде

Сонымен, Қытайдағы метан технологияларының болашағы қарапайым қондырғыларды жаппай көшіруде емес, күрделі, интеграцияланған және «ақылды» қондырғыларды дамытуда көрінеді. жүйелер Биогаз қондырғысы органикалық қалдықтарды қайта өңдеу, энергия, жылу және тыңайтқыштар өндіру кешенінің бір ғана түйіні болып табылатын жобалар туралы айтып отырмыз.

Мен қазірдің өзінде байқап отырған негізгі тенденциялар: цифрландыру. Нақты уақытта мыңдаған параметрлерді бақылау және алгоритмдер арқылы процесті адаптивті басқару үшін IoT жүйелерін енгізу. Бұл шикізат құрамының өзгеруіне икемді жауап беруге және метан шығаруды барынша арттыруға мүмкіндік береді. Екіншісі - басқа жаңартылатын энергия көздерімен біріктіру. Мысалы, газды тазарту процесінде компрессорларды немесе салқындату жүйелерін іске қосу үшін күн батареяларынан артық электр энергиясын пайдалану.

Ең бастысы, «газ өндіруден?» назар аудару. «тауар ретінде жоғары сапалы, стандартталған метан өндіру?» үшін. Бұл технологтар, химиктер, экологтар мен экономистер арасындағы ынтымақтастықты қажет етеді. Жобалар үлкенірек және күрделірек болады және ұсынылған сияқты терең технология инженериясының рөліChengdu Yizhi Technology Co., тек артады. Өйткені реактордың сызбасын көшіруге болады, бірақ белгілі бір шикізатта силоксандармен проблеманы болжау және дизайн сатысында шешімді енгізу мүмкіндігі қазірдің өзінде қондырғының жай ғана бар немесе ондаған жылдар бойы тиімді жұмыс істейтінін анықтайтын нақты сараптама болып табылады.