Avec le développement rapide de l'économie, la demande mondiale d'énergie augmente. Une dépendance excessive à l'égard des combustibles fossiles traditionnels dans la structure énergétique peut conduire à une crise énergétique importante. Le biogaz, en tant que source d'énergie verte émergente, attire l'attention et devient de plus en plus important.
Cet article se penche sur le rôle, les avantages et les perspectives de développement du charbon actif dans la désulfuration du biogaz.
Technologies de désulfuration du biogaz
Le biogaz est un gaz mixte, principalement composé de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2), de sulfure d'hydrogène (H2S), de composés organiques volatils (COV) et d'azote (N).
Le sulfure d'hydrogène (H2S) présent dans le biogaz peut provoquer une forte corrosion des équipements et des tuyaux métalliques pendant son utilisation, ce qui entraîne l'émission de gaz nocifs tels que le dioxyde de soufre, polluant ainsi l'environnement. Il est donc essentiel d'éliminer le sulfure d'hydrogène avant toute utilisation.
Voici quelques technologies courantes de désulfuration du biogaz.
Méthode d'absorption des liquides alcalins
Le biogaz entre dans la tour de réaction par le bas et entre en contact avec le liquide absorbant à contre-courant, et le biogaz purifié est évacué par le haut de la tour. Cette méthode de désulfuration, connue sous le nom de méthode d'absorption liquide alcaline, utilise l'oxygène pour régénérer l'absorbant.
Méthode PDS
Dans la méthode PDS, la réaction entre l'hydrosulfure de sodium, le bicarbonate de sodium et le soufre élémentaire ne résout pas seulement le problème des substances nocives générées par la réaction de l'hydrosulfure de sodium avec l'oxygène, mais produit également des produits de réaction avec une capacité de soufre plus élevée et des particules de soufre plus grandes, ce qui facilite la flottation et la séparation.
Méthode d'oxydation et de régénération de l'air HPAS
Les composés à haute teneur en polymères (HPC) peuvent éliminer le H2S du biogaz et recycler le soufre élémentaire généré. La méthode HPAS, avec son excellente capacité d'oxydo-réduction, convertit le H2S en soufre élémentaire, ce qui consiste en des processus de désulfuration et d'oxydo-régénération.
Méthode de désulfuration à sec à l'oxyde de fer
L'oxyde de fer, également connu sous le nom de fer spongieux, est un ancien agent de désulfuration. Le potentiel d'oxydo-réduction élevé du Fe3+ oxyde le H2S en soufre élémentaire, qui peut être recyclé. Le soufre élémentaire généré a un effet catalytique sur l'ensemble du processus d'absorption.
Méthode du charbon actif
La méthode du charbon actif consiste en un processus de désulfuration et de régénération du charbon actif. Lors de la désulfuration, le charbon actif catalyse le sulfure d'hydrogène, réagit avec l'oxygène stocké pour produire du soufre élémentaire et l'adsorbe. Lorsque le charbon actif est saturé, il peut être régénéré à l'aide d'une solution de sulfure d'ammonium, et le polysulfure d'ammonium généré est chauffé à la vapeur pour se décomposer en sulfure d'ammonium et en soufre élémentaire, ce qui permet de poursuivre le cycle.
Méthode de séparation par membrane
La séparation par membrane est un processus axé sur la concentration. En raison de la perméabilité relative plus élevée des impuretés telles que le CO2 et le H2S par rapport au CH4, ces impuretés passent du côté basse pression pour former le gaz perméat, tandis que le gaz CH4 dans le biogaz devient un gaz résiduel qui s'écoule de l'autre côté.
Charbon actif pour le biogaz
Il existe plusieurs technologies de désulfuration du biogaz, mais beaucoup d'entre elles sont très coûteuses et présentent des risques de pollution secondaire. Le charbon actif est toutefois une technologie de désulfuration à faible consommation d'énergie et à faible pollution qui suscite de plus en plus d'intérêt.
Le charbon actif, avec sa surface, son taux d'adsorption et sa capacité élevés, permet d'atteindre une efficacité de désulfuration allant jusqu'à 99%.
Ses avantages comprennent une vitesse de réaction rapide avec le sulfure d'hydrogène, un temps de contact court, une grande capacité de traitement et un faible coût de désulfuration.
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Applications
En adsorbant les impuretés présentes dans le biogaz, le charbon actif peut améliorer la pureté du biogaz et jouer ainsi un rôle plus important dans la production d'énergie et la protection de l'environnement. Voici quelques substances présentes dans le biogaz que le charbon actif peut adsorber.
Élimination du sulfure d'hydrogène
Le sulfure d'hydrogène est un gaz incolore, inflammable et toxique, nocif pour la santé humaine et l'environnement. En outre, le sulfure d'hydrogène est corrosif et peut avoir un impact sur les équipements industriels. C'est pourquoi le charbon actif est utilisé pour l'éliminer afin d'éviter les problèmes opérationnels en aval.
Élimination des COV
Les composés organiques volatils (COV) sont couramment présents dans le biogaz et peuvent avoir un impact sur les processus en aval s'ils ne sont pas traités rapidement. Le charbon actif est efficace pour éliminer rapidement ces composés organiques volatils.
Élimination des siloxanes
Les siloxanes présents dans le biogaz sont des polymères organiques qui peuvent entraîner une pollution atmosphérique. Lorsque le biogaz contenant des siloxanes est brûlé, il produit du dioxyde de silicium (SiO2), qui se dépose sur les moteurs à biogaz, affectant leurs performances et réduisant considérablement leur durée de vie.
Élimination de l'azote
L'azote constitue 78% de l'atmosphère, et il est également présent dans le biogaz. Les matériaux à base de charbon actif sont généralement utilisés pour l'adsorption modulée en pression (AMP) afin d'adsorber préférentiellement le CH4 par rapport au N2 avant de l'injecter dans les pipelines.
Adsorption du dioxyde de carbone
Le CO2, l'un des gaz à effet de serre, représente généralement 20%-40% du biogaz.
Choisir le bon charbon actif
Charbon actif en granulés
- Disponible en version imprégnée
- Valeur de l'iode : 600-1100 mg/g
- Taille de la maille : 4×8, 8×16, 6×12, 8×16, 12×40 (autres dimensions sur demande)
- Densité apparente : 450-550g/L
Pour le traitement du biogaz, nous recommandons d'utiliser du charbon actif imprégné de hydroxyde de potassium (KOH) ou iodure de potassium (KI) pour de meilleurs résultats de purification.
KOH peut adsorber efficacement le sulfure d'hydrogène et le convertir en sulfures non volatils, ce qui réduit considérablement les effets néfastes sur l'environnement. KI peut réagir avec les siloxanes et les adsorber efficacement pour protéger les équipements de la corrosion.
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Réflexions finales
Après avoir lu le contenu ci-dessus, vous avez maintenant une compréhension plus approfondie des méthodes et des applications du charbon actif dans la désulfuration du biogaz.
Le choix du bon charbon actif permet de maximiser l'effet de purification du biogaz et d'assurer la stabilité et la fiabilité de son utilisation.
Bamboo Forest Activated Carbon est un excellent fournisseur et fabricant de charbon actif en Chine avec plus de 20 ans d'expérience dans l'industrie. Contactez-nous pour obtenir du charbon actif de haute performance et de coût élevé qui répond à divers besoins.