Sistemas VPSA de purificação de biogás, 450–4.000 Nm³/h

Os sistemas VPSA convertem biogás em biometano, um combustível gasoso renovável que substitui o gás natural. As instalações processam 450–4.000 Nm³/h de biogás bruto de unidades agropecuárias, plantas de tratamento de resíduos orgânicos e estações de tratamento de esgoto. O pré-tratamento do gás e a separação por adsorção formam um processo automatizado integrado.

O biometano é utilizado para encher cilindros a 250–300 bar, injetar gás nas redes públicas e fornecer combustível na forma líquida. O enchimento de cilindros exige compressão adicional; a obtenção de biometano líquido requer liquefação. O compressor de alta pressão, a unidade de injeção na rede e a planta de liquefação são fornecidos separadamente.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) significa adsorção por oscilação de pressão com regeneração a vácuo. O biogás pressurizado atravessa um adsorvente sólido: o CO₂ fica retido na superfície e nos poros, enquanto o gás enriquecido em metano sai do vaso. Em seguida, a pressão diminui e as bombas de vácuo removem o CO₂ retido. O adsorvente recupera sua capacidade para o próximo ciclo.

Os adsorvedores operam alternadamente: alguns purificam o gás enquanto outros se regeneram. Os ciclos coordenados garantem um fluxo contínuo de biometano. A automação ajusta a duração dos ciclos às variações da vazão de gás bruto e mantém a qualidade definida do produto. A regeneração permite reutilizar o adsorvente sem substituí-lo a cada ciclo.

O resfriamento do biogás bruto condensa o vapor de água; o líquido é separado e drenado. Um soprador envia o gás às etapas seguintes de purificação. O reaquecimento antes dos filtros de carvão ativado evita a condensação no leito filtrante.

O carvão ativado remove o sulfeto de hidrogênio. Um filtro de trabalho e um de proteção, ligados em série, realizam a purificação em duas etapas. A tubulação de comutação permite inverter a ordem dos filtros. Após a dessulfurização, o gás é novamente resfriado para remover umidade antes da compressão.

Um compressor de parafuso gera a pressão necessária à separação por adsorção. A compressão a seco evita o contato do gás com o óleo lubrificante. O resfriamento após a compressão dissipa calor e condensa vapor de água. O reaquecimento prepara o gás para o módulo de adsorção. Um vaso pulmão na entrada estabiliza a alimentação do compressor.

A regeneração a vácuo libera o CO₂ retido e restaura a capacidade útil do adsorvente. A separação utiliza material sólido, sem água de lavagem ou solução de aminas. O condensado do resfriamento é drenado separadamente. Compressão e vácuo produzem os níveis alternados de pressão nos adsorvedores.

A corrente rica em CO₂ sai por uma linha de gás. Como opção, pode ser acrescentada uma planta de purificação e liquefação de CO₂, permitindo obter um segundo produto comercial além do biometano. Os equipamentos de recuperação e liquefação de CO₂ são fornecidos separadamente do sistema principal.

A instalação opera automaticamente. A tela sensível ao toque exibe o fluxograma, os parâmetros do processo e o estado dos equipamentos. Sequências programadas executam a partida e a parada; o registro de eventos armazena alertas e falhas com data e hora. Os horímetros apoiam o planejamento da manutenção do compressor, das bombas e dos equipamentos auxiliares.

O acesso remoto permite monitoramento, diagnóstico e controle. Inclui notificações de alarmes e alertas, consulta ao histórico e alteração de parâmetros operacionais. O circuito de segurança integra a parada de emergência e os sinais de proteção dos equipamentos.

A construção modular, montada e testada em fábrica, reduz os trabalhos no local. Os equipamentos ficam em contêineres com aberturas de serviço para inspeção e manutenção. Isolamento térmico e acústico, ventilação e iluminação garantem as condições de operação; detecção de gás e de incêndio complementam a segurança. Os contêineres facilitam o transporte e a instalação dos módulos em plantas de biogás existentes.

O ponto de orvalho de água do biometano é inferior a −65 °C. O teor de H₂S após o pré-tratamento do gás é inferior a 3 ppm.