Системи VPSA для збагачення біогазу до біометану, 450–4.000 нм³/год

Системи VPSA перетворюють біогаз на біометан — відновлюване газове паливо для заміщення природного газу. Установки переробляють 450–4.000 нм³/год сирого біогазу сільськогосподарських підприємств, комплексів перероблення органічних відходів та очисних споруд. Підготовка газу й адсорбційне розділення об’єднані в автоматизований технологічний комплекс.

Біометан використовують для заправлення балонів за 250–300 бар, подавання в газові мережі загального користування та постачання у зрідженому вигляді. Наповнення балонів потребує додаткового стиснення, отримання рідкого біометану — зрідження. Компресор високого тиску, вузол подавання в газову мережу й установка зрідження постачаються окремо.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) — адсорбція за змінного тиску з вакуумною регенерацією. Під тиском біогаз проходить через твердий адсорбент: CO₂ утримується на його поверхні та в порах, а збагачений метаном газ виходить з апарата. Потім тиск знижується, і вакуумні насоси видаляють утриманий CO₂. Адсорбент відновлює ємність і знову очищує газ.

Адсорбційні апарати працюють почергово: поки одні очищують газ, інші регенеруються. Узгоджені цикли забезпечують безперервне вироблення біометану. Автоматика змінює тривалість циклів зі зміною подавання сирого газу та підтримує задану якість продукту. Регенерація дозволяє багаторазово використовувати адсорбент без заміни після кожного циклу.

Під час охолодження сирого біогазу водяна пара конденсується, а рідина відокремлюється та відводиться. Газодувка подає газ на наступні ступені очищення. Підігрів перед вугільними фільтрами запобігає утворенню конденсату у фільтрувальному завантаженні.

Сірководень видаляється на активованому вугіллі. Послідовно з’єднані робочий і захисний фільтри забезпечують двоступеневе очищення. Перемикальна обв’язка дозволяє змінювати порядок роботи фільтрів. Після знесірчення газ повторно охолоджується для видалення вологи перед стисненням.

Гвинтовий компресор створює тиск для адсорбційного розділення. Сухе стиснення виключає контакт технологічного газу з мастильною оливою компресора. Охолодження після стиснення відводить тепло та конденсує водяну пару. Подальший підігрів готує газ до подавання в адсорбційний модуль. Вхідна буферна ємність вирівнює подавання газу до компресора.

Вакуумна регенерація звільняє адсорбент від поглинутого CO₂ і відновлює його робочу ємність. Розділення відбувається без промивної води та амінового розчину: газ контактує з твердим адсорбентом. Конденсат від охолодження відводиться окремо. Поєднання стиснення й вакуумування забезпечує чергування робочих тисків в адсорбційних апаратах.

Збагачений CO₂ потік відводиться газовою лінією. Додатково система може комплектуватися установкою очищення та зрідження CO₂. Це дозволяє отримувати другий товарний продукт поряд із біометаном. Обладнання виділення та зрідження CO₂ постачається окремо від основного комплексу збагачення.

Установка працює автоматично. Оператор бачить технологічну схему, параметри процесу та стан обладнання на сенсорній панелі. Програмні послідовності виконують запуск і зупинку; журнал подій реєструє попередження та несправності з датою й часом. Лічильники напрацювання допомагають планувати обслуговування компресора, насосів і допоміжного обладнання.

Дистанційний доступ забезпечує моніторинг, діагностику та керування. Передбачені передавання аварійних повідомлень і попереджень, перегляд архівних даних та зміна робочих параметрів. Коло безпеки об’єднує аварійну зупинку й захисні сигнали обладнання.

Модульна конструкція із заводським складанням і перевіркою скорочує обсяг робіт на майданчику. Обладнання розміщене в контейнерах із сервісними отворами для огляду й обслуговування. Тепло- та шумоізоляція, вентиляція й освітлення створюють умови для експлуатації; газова сигналізація та виявлення пожежі доповнюють систему безпеки. Контейнерне виконання спрощує доставку модулів і їх розміщення на діючих біогазових станціях.

Точка роси біометану за водою — нижче −65 °C. Вміст H₂S після підготовки газу — менше ніж 3 ppm.