Системы VPSA для обогащения биогаза до биометана, 450–4.000 нм³/ч

Системы VPSA превращают биогаз в биометан — возобновляемое газовое топливо для замещения природного газа. Установки перерабатывают 450–4.000 нм³/ч сырого биогаза сельскохозяйственных предприятий, комплексов переработки органических отходов и очистных сооружений. Подготовка газа и адсорбционное разделение объединены в автоматизированный технологический комплекс.

Биометан используют для заправки в баллоны при 250–300 бар, подачи в газовые сети общего пользования и поставки в сжиженном виде. Для наполнения баллонов требуется дополнительное компримирование, для получения жидкого биометана — сжижение. Компрессор высокого давления, узел подачи в газовую сеть и установка сжижения поставляются отдельно.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) — адсорбция при переменном давлении с вакуумной регенерацией. Под давлением биогаз проходит через твёрдый адсорбент: CO₂ удерживается на его поверхности и в порах, а обогащённый метаном газ выходит из аппарата. Затем давление снижается, и вакуумные насосы удаляют удержанный CO₂. Адсорбент восстанавливает ёмкость и снова очищает газ.

Адсорбционные аппараты работают попеременно: пока одни очищают газ, другие проходят регенерацию. Согласованные циклы обеспечивают непрерывную выдачу биометана. Автоматика изменяет длительность циклов при изменении подачи сырого газа и поддерживает заданное качество продукта. Регенерация позволяет многократно использовать адсорбент без его замены после каждого цикла.

При охлаждении сырого биогаза водяной пар конденсируется, а жидкость отделяется и отводится. Газодувка подаёт газ на последующие ступени очистки. Подогрев перед угольными фильтрами предотвращает выпадение конденсата в фильтрующей загрузке.

Сероводород удаляется на активированном угле. Последовательно соединённые рабочий и защитный фильтры обеспечивают двухступенчатую очистку. Переключающая обвязка позволяет менять порядок работы фильтров. После обессеривания газ повторно охлаждается для удаления влаги перед компримированием.

Винтовой компрессор создаёт давление для адсорбционного разделения. Сухое сжатие исключает контакт технологического газа со смазочным маслом компрессора. Охлаждение после сжатия отводит тепло и конденсирует водяной пар. Последующий подогрев подготавливает газ к подаче в адсорбционный модуль. Буферная ёмкость на входе выравнивает подачу газа на компрессор.

Вакуумная регенерация освобождает адсорбент от поглощённого CO₂ и восстанавливает его рабочую ёмкость. Разделение проходит без промывочной воды и аминового раствора: газ контактирует с твёрдым адсорбентом. Конденсат, образующийся при охлаждении, отводится отдельно. Сочетание компримирования и вакуумирования обеспечивает чередование рабочих давлений в адсорбционных аппаратах.

Поток, обогащённый CO₂, выводится по газовой линии. В качестве дополнительной опции система может быть дополнена установкой очистки и сжижения CO₂. Это открывает возможность получать второй товарный продукт наряду с биометаном. Оборудование извлечения и сжижения CO₂ поставляется отдельно от основного комплекса обогащения.

Установка работает автоматически. Оператор видит технологическую схему, параметры процесса и состояние оборудования на сенсорной панели. Программные последовательности выполняют запуск и остановку; журнал событий регистрирует предупреждения и неисправности с датой и временем. Счётчики наработки позволяют планировать обслуживание компрессора, насосов и вспомогательного оборудования.

Дистанционный доступ обеспечивает мониторинг, диагностику и управление. Предусмотрены передача сообщений об авариях и предупреждениях, просмотр архивных данных и изменение рабочих параметров. Цепь безопасности объединяет аварийный останов и защитные сигналы оборудования.

Модульная конструкция с заводской сборкой и проверкой сокращает объём работ на площадке. Оборудование размещается в контейнерах, а сервисные проёмы обеспечивают доступ для осмотра и обслуживания. Тепло- и шумоизоляция, вентиляция и освещение создают условия для эксплуатации оборудования; газовая сигнализация и обнаружение пожара дополняют систему безопасности. Контейнерное исполнение упрощает доставку модулей и их размещение на действующих биогазовых станциях.

Точка росы биометана по воде — ниже −65 °C. Содержание H₂S после подготовки газа — менее 3 ppm.