बायोगैस अपग्रेडर

बायोगैस अपग्रेडर एक ऐसी सुविधा है जिसका उपयोग बायोगैस में मीथेन को प्राकृतिक गैस मानकों पर केंद्रित करने के लिए किया जाता है। प्रणाली बायोगैस से कार्बन डाईऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फ़ाइड, जल और दूषित पदार्थों को हटाती है। ऐसा करने की एक तकनीक एमीन गैस शोधन का उपयोग करती है। इस शुद्ध बायोगैस को बायोमीथेन भी कहा जाता है। इसे प्राकृतिक गैस के साथ परस्पर उपयोग किया जा सकता है।

पाचन से उत्पादित कच्ची बायोगैस लगभग 60% मीथेन और 29% CO2 H₂S के ट्रेस तत्वों के साथ है; यह मशीनरी के लिए ईंधन गैस के रूप में उपयोग करने के लिए पर्याप्त उच्च गुणवत्ता वाला नहीं है। अकेले H₂S की संक्षारक प्रकृति एक संयंत्र के आंतरिक भाग को नष्ट करने के लिए पर्याप्त है।

अवयव	श्रेणी	औसत
मीथेन	45–70%	60%
कार्बन डाईऑक्साइड	25–55%	35%
जल वाष्प	0–10%	3,1%
नाइट्रोजन	0,01–5%	1%
ऑक्सीजन	0,01–2%	0,3%
हाइड्रोजन	0–1%	< 1%
अमोनिया	0,01–2,5 mg/m3	0,7 mg/m3
हाइड्रोजन सल्फ़ाइड	0–30'000 mg/m3	500 mg/m3

विलयन बायोगैस उन्नयन या शुद्धिकरण प्रक्रियाओं का उपयोग है जिससे कच्ची बायोगैस धारा में दूषित पदार्थों को अवशोषित या साफ़ किया जाता है, जिससे गैस की प्रति इकाई मात्रा में अधिक मीथेन निकलता है। उन्नयन के चार मुख्य प्रकार हैं: जल की धुलाई, दबाव डालकर पोछते हुए सोखना, सेलेक्सोल अवशोषण और एमीन गैस शोधन।

जल धोना

सबसे प्रचलित विधि जल की धुलाई है जिससे उच्च दबाव वाली गैस एक स्तंभ में प्रवाहित होती है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ट्रेस तत्वों को सोपानी जल द्वारा गैस के विपरीत प्रवाह से साफ़ किया जाता है। यह व्यवस्था 98% मीथेन वितरित कर सकती है और निर्माता प्रणाली में अधिकतम 2% मीथेन हानि की गारंटी देते हैं। बायोगैस उन्नयन प्रणाली को चलाने के लिए गैस में कुल ऊर्जा उत्पादन का लगभग 3% और 6% के बीच लगता है

दबाव डालकर पोछते हुए सोखना

बायोगैस के लिए एक विशिष्ट पीएसए प्रणाली में चार चरण होंगे, जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन प्रत्येक के लिए एक। उन्नयन की जाने वाली गैस प्रत्येक बर्तन में प्रवेश करती है, उच्च दबाव के लिए संपीड़ित होती है जिससे निकाली जाने वाली गैस को अधिशोषक की सतह पर सोख लिया जाता है, और फिर असंपीड़ित किया जाता है जिससे मीथेन निकल जाता है। इसके बाद अधिशोषक का पुनरुत्पादन होता है। ऑक्सीजन के लिए आणविक छलनी का उपयोग किया जाता है, नाइट्रोजन के लिए जिओलाइट, कार्बन डाइऑक्साइड और जल के लिए जिओलाइट या सक्रिय कार्बन।

सेलेक्सोल

सेलेक्सोल प्रक्रिया(अब यूओपी एलएलसी द्वारा लाइसेंस प्राप्त) में, सेलेक्सोल विलायक अपेक्षाकृत उच्च दबाव, सामान्यतः 300 से 2000 पीएसए(2.07 से 13.8 एमपीए) पर फ़ीड गैस से अम्ल गैसों को घोला(अवशोषित) करता है। अम्ल गैसों से युक्त समृद्ध विलायक को तब दबाव में छोड़ दिया जाता है और/या अम्ल गैसों को छोड़ने और पुनर्प्राप्त करने के लिए भाप अनावृत ली जाती है। सेलेक्सोल प्रक्रिया अलग-अलग धाराओं के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड को पुनर्प्राप्त करने के लिए उत्तम रूप से संचालित हो सकती है, ताकि हाइड्रोजन सल्फाइड को सल्फ्यूरिक अम्ल में रूपांतरण के लिए तात्त्विक सल्फर या डब्ल्यूएसए प्रक्रिया इकाई में रूपांतरण के लिए खंड इकाई में भेजा जा सके। उसी समय, कार्बन डाइऑक्साइड को अलग किया जा सकता है या बढ़ाया तेल पुनः प्राप्ति के लिए उपयोग किया जा सकता है।

सेलेक्सोल एक भौतिक विलायक है, एमीन आधारित अम्ल गैस हटाने वाले विलायक के विपरीत जो अम्ल गैसों के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया पर विश्वास करते हैं। चूंकि कोई रासायनिक प्रतिक्रिया सम्मिलित नहीं है, सेलेक्सोल को सामान्यतः एमीन आधारित प्रक्रियाओं की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यद्यपि, लगभग 300 पसिआ(2.07 MPa) के नीचे फ़ीड गैस के दबाव में, सेलेक्सोल विलायक क्षमता(विलायक की प्रति मात्रा अवशोषित अम्ल गैस की मात्रा में) कम हो जाती है और एमीन आधारित प्रक्रियाएं सामान्यतः ठीक होंगी।

एमीन गैस ट्रीटर

इस तकनीक से H₂S या दोनों H₂S और CO₂ दोनों को हटाया जा सकता है।

ऐसी गैसों के एमीन शोधन में सम्मिलित रसायन विशेष एमीन के उपयोग के साथ कुछ भिन्न होता है। अधिक सामान्य एमीनों में से एक के लिए, मोनोएथेनॉलमाइन(एमईए) को RNH₂ के रूप में निरूपित किया जाता है, रसायन शास्त्र को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

RNH₂ + H₂S ${\ce {->}}$ RNH+3 + SH⁻

विशिष्ट एमीन गैस शोधन प्रक्रिया में एक अवशोषक इकाई और एक पुनर्योजी इकाई सम्मिलित होती है। अवशोषक में, बहाव एमीन विलयन हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड से मुक्त एक गैस स्रोत का उत्पादन करने के लिए H₂S और CO₂ को एक उत्पाद के रूप में अवशोषित करता है और अवशोषित अम्ल गैसों में समृद्ध एक अमीन विलयन होता है। परिणामी समृद्ध एमीन को पुनर्जीवित या तनु एमीन का उत्पादन करने के लिए पुनर्योजी(एक पुनर्वाष्पित्र के साथ एक विपट्टक) में भेजा जाता है जिसे अवशोषक में पुन: उपयोग के लिए पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। पुनर्जनित्र से निकाली गई उपरि गैस सांद्रित H₂S और CO₂ है।

झिल्ली आधारित गैस पारगमन प्रणाली

झिल्ली-आधारित बायोगैस उन्नयन प्रणाली झिल्ली फाइबर के माध्यम से गैसों की विभिन्न पारगम्यता का उपयोग करते हैं। चूंकि बायोगैस एक सघन बहुलक झिल्ली से होकर गुजरती है, CO₂ प्रवाह से रोका जाता है और हटा दिया जाता है, जबकि CH₄ के माध्यम से गुजरता। झिल्ली-आधारित गैस पारगमन प्रणाली मात्र विद्युत शक्ति का उपभोग करती है, परन्तु इसके लिए किसी रसायन या जल की आवश्यकता नहीं होती है। अंतिम गैस में उच्च मीथेन पदार्थ(99% मीथेन तक) प्राप्त करने के लिए, गैस झिल्ली के सीरियल समूहों से गुजरती है। चूंकि झिल्लियां बायोगैस में जल और अन्य अशुद्धियों के प्रति संवेदनशील होती हैं, इसलिए गैस पारगमन/झिल्ली प्रणालियों को कुशल पूर्व-शोधन की आवश्यकता होती है(विशेषकर H₂S और जल निकालना)।

उद्देश्य और प्रकार

Main article: बायोमीथेन

बायोगैस और प्राकृतिक गैस पाइपलाइन

कच्चे बायोगैस के मूल शोधन के बीच एक अंतर निकाला जा सकता है, जो उदाहरण के लिए बायोगैस सह-उत्पादन संयंत्र में उपयोग के लिए आवश्यक है, और प्राकृतिक गैस की गुणवत्ता(बायोमीथेन) प्राप्त करने के लिए अधिक विस्तृत शोधन की आवश्यकता है।

उपरोक्त तालिका प्राथमिक शोधन और बायोमीथेन के बाद कच्ची बायोगैस की संरचना को दर्शाती है। कार्यद्रव, संयंत्र डिज़ाइन और अन्य कारकों के आधार पर कच्चे बायोगैस के भाग बहुत भिन्न हो सकते हैं। बायोमीथेन की प्रकृति प्राकृतिक गैस के संगत गुणों के अनुकूल होती है।

बायोगैस का उपयोग अधिकतर सीधे बायोगैस संयंत्र सह-उत्पादन संयंत्र में किया जाता है। सीएचपी में क्षरण से बचने के लिए इसके लिए विगंधकन और सुखाने की आवश्यकता होती है। बायोगैस को प्राकृतिक गैस नेटवर्क में या ईंधन के उपयोग के लिए सक्षम करने के लिए, अधिक व्यापक शोधन आवश्यक है। प्राकृतिक गैस के विनिर्देशों को पूरा करने वाले गुणों को प्राप्त करने के लिए सुखाने और विगंधकन के अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया जाना चाहिए और रासायनिक अनुकूलन करना चाहिए। इस बायोमीथेन को प्राकृतिक गैस नेटवर्क में इंजेक्षन किया जा सकता है और सीएचपी के माध्यम से विद्युत् और गर्मी में परिवर्तित किया जा सकता है, जहां गर्मी का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि एक तरण ताल, जिसमें पूर्ण वर्ष उच्च गर्मी की मांग होती है।

प्राकृतिक गैस 'ग्रिड' का उपयोग भी फुटकर ग्राहकों को उनके गैस आपूर्ति अनुबंधों में बायोमीथेन गैस के निश्चित अनुपात को खरीदने की अनुमति देता है।

यह भी देखें

• वातनिरपेक्ष पाचन