Reator de biogás CSTR em aço com gasômetro de membrana

O reator de biogás CSTR foi projetado para digestão anaeróbia de substratos orgânicos líquidos e mixáveis. Dentro do tanque selado, bactérias quebram matéria orgânica para produzir biogás. É adequado para plantas de biogás agrícolas e industriais. Composição da matéria-prima, teor de matéria seca e entrada diária determinam o volume de trabalho, sistema de mistura e temperatura de operação. O projeto combina um tanque de digestão com um suporte flexível acima dele.

A casca é montada no local de painéis de aço feitos na fábrica. Um revestimento de vidro fundido protege o aço do meio de processo, combinando uma superfície lisa com a resistência de uma estrutura de aço. Juntas parafusadas são seladas com um selante selecionado para o substrato, biogás e temperatura de operação. Bordas, buracos e zona de gás requerem atenção especial onde a condensação pode ocorrer. Espessuras de painel e endurecedores dependem do diâmetro, altura e cargas de projeto.

A construção modular simplifica o transporte e montagem: painéis são enviados em pacotes compactos e a parede é construída em anéis sucessivos. Os painéis principais não requerem solda no local. Diâmetro depende do número de painéis por anel, altura depende do número de linhas e do módulo de montagem. Isso permite que o volume combine com o espaço disponível e o layout do processo. Substituir partes individuais ou mudanças estruturais requer uma avaliação da casca e um cálculo de projeto revisto.

O gás flexível absorve a produção de biogás e fornece aos consumidores. Em um design de membrana dupla, a membrana interna se move à medida que o volume do gás muda, enquanto a membrana externa fornece proteção contra o tempo. Um soprador de ar de suporte mantém a forma externa. As fixações da membrana devem se adequar ao anel superior, uma estrutura de suporte pode ser necessária. A capacidade do suporte de gás é selecionada separadamente do volume de trabalho líquido.

A mistura distribui substrato fresco, calor e bactérias por todo o reator e reduz crostas flutuantes e sedimentos. Tipo de agitador, posição, potência e ciclo de operação dependem da viscosidade, matéria seca e material fibroso. Agitadores de baixa velocidade podem fornecer uma mistura suave. A velocidade deve manter o movimento do substrato sem estresse local excessivo, a baixa velocidade sozinha não pode substituir a seleção e posicionamento corretos do impulsor.

O aquecimento compensa a perda de calor e aquece a matéria-prima. Dependendo do projeto, o calor é fornecido por tubos internos ou um circuito de circulação de substrato externo. Isolamento de parede com revestimento protetor ajuda a manter a temperatura de operação e reduz os efeitos do tempo. O regime de temperatura segue o processo de digestão. Tubos, suportes e agitadores são arranjados juntos para fornecer circulação e acesso à manutenção.

bicos de processo e flanges servem alimentação, descarga, recirculação, extração de gás e instrumentos. Mangueiras permitem o acesso após o reator ter sido desligado e preparado para manutenção. Janelas mostram a superfície do substrato, escadas e plataformas fornecem acesso aos pontos de serviço. O número, tamanho e posição das aberturas são acordados antes da fabricação do painel para que o equipamento e tubulação possam ser conectados sem modificações no local.

Monitoramento de nível, temperatura e pressão ajuda a manter a operação estável. Válvulas de alívio de pressão e vácuo pertencem ao pacote de suporte de gás, não ao reator. A concha, âncoras e fundações são projetadas para o peso do substrato, vento, neve, sísmica e cargas de equipamentos. As juntas, revestimento e aperto são verificados após a montagem. O escopo inclui a concha, acessórios, aquecimento e suportes de equipamentos. O suporte de membrana, agitadores e automação são especificados separadamente. O isolamento está incluído para o pacote de 2.000 a 4.000 m3.

O dimensionamento leva em conta o tempo de retenção, freeboard e possíveis espumantes. A tabela de tamanho dá o volume geométrico da concha cilíndrica. O volume de digestão utilizável e volume de armazenamento de gás sob a membrana são calculados separadamente para comparar as opções do reator de forma consistente.