تعزيز الميثان في خليط الغاز الحيوي باستخدام الامتصاص الفيزيائي والكيميائي

الغاز الحيوي هو غاز عديم اللون وأخف من الهواء وقابل للاشتعال، يستخدام في الطهي والإنارة والتدفئة وتشغيل المحركات و
ماكينات الري وتوليد الكهرباء، وتختلف قيمته الحرارية باختلاف نسبة الميثان في المخلوط والذي يمثل الجزء القابل للاشتعال
فيه. يهدف هذا البحث إلى تنقية الغاز الحيوى من ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين ورفع القيمة الحرارية للغاز الناتج و
زيادة نسبة الميثان، حيث أن وجود كبريتيد الهيدروجين مع الغاز يعمل على تآكل الآلات وقصر عمرها الافتراضي ، وتواجد
ثانى أكسيد الكربون في الغاز يقلل من القيمة الحرارية للغاز الحيوى.
تم تصنيع وحدة تنقية الغاز الحيوي في ورشة خاصة بمدينة دمياط وتم إجراء التجارب العملية في قسم الهندسة الزراعية، كلية
الزراعة، جامعة دمياط في عام 2021 م، وذلك لتقييم أداء هذه الوحدة في عملية تنقية الغاز الحيوي . الأجزاء الرئيسية لوحدة
تنقية الغاز الحيوي هى: عمود تنقية كبريتيد الهيدروجين، عمود تنقية ثاني أكسيد الكربون، مضخة مياه ، ضاغط وإسطوانة
ضغط تستخدم لتخزين الغاز المضغوط.
أجريت التجارب الرئيسية لوحدة تنقية الغاز الحيوى على مرحلتين:
• المرحلة الاولى )تنظيف الغاز الحيوى(: حيث يتم إزالة كبريتيد الهيدروجين بإستخدام تقنية الامتصاص الكيميائي الجاف
لإزالة الكبريت ويترسب الكبريت على أكسيد الحديد )الصوف المعدنى(.
• المرحلة الثانية )ترقية الغاز الحيوي(: حيث يتم إزالة ثاني أكسيد الكربون بإستخدام تقنية الامتصاص الفيزيائي التى تعتمد
على إذابة ثاني أكسيد الكربون فى الماء، وتمتاز المواد الخام المستخدمة بأنها رخيصة ومتوفرة محلي ا .
وتحددت أهداف الدراسة الرئيسية فيما يلي:
• تصميم وتصنيع وحدة محلية الصنع لتنقية الغاز الحيوى.
• اختبار أنسب عوامل التشغيل التي تؤثر على أداء وحدة تنقية الغاز الحيوى.
• تقييم أداء وحدة تنقية الغاز الحيوى للحصول على أعلى كفاءة تنقية للغاز الحيوى.
• إنتاج غاز الميثان المخصب المطابق لمعيار الغاز الطبيعي وتحقيق مساهمة كبيرة في متطلبات الطاقة المستقبلية في مصر.
تم تقييم أداء وحدة تنقية الغاز الحيوي بأخذ عوامل التشغيل التالية:
• فى المرحلة الأولى )إزالة كبريتيد الهيدروجين في عمود تنقية كبريتيد الهيدروجين(: معدل تدفق الغاز الحيوى ) 2 ، ٣ ، ٤ ، ٥ ،
٦ ، ٩ ، 10 و 12 لتر/ دقيقة( وعمق طبقة الصوف الفولاذى فى عمود التنقية ) ٣00 ، ٥00 ملم(.
• فى المرحلة الثانية )إزالة ثاني أكسيد الكربون في عمود تنقية ثاني أكسيد الكربون(: ضغط الغاز الحيوى ) 1،2 ، ٣ و ٤ بار(
ومعدل تدفق الغاز الحيوى ) 2 ، ٣ ، ٤ ، ٦ لتر/ دقيقة( ومعدل تدفق ماء الغسيل ) ٤ ، ٦ ، ٨ و 12 لتر/ دقيقة(.
تم تقييم أداء وحدة تنقية الغاز الحيوى من خلال القياسات التالية:
1 . نسب مكونات الغاز الحيوى قبل وبعد عملية تنقية كبريتيد الهيدروجين.
2 . نسب مكونات الغاز الحيوى قبل وبعد عملية تنقية ثاني أكسيد الكربون.
٣ . كفاءة تنقية الغاز الحيوي.
أظهرت النتائج التجريبية أن تقنية إزالة كبريتيد الهيدروجين التي تتضمن استخدام طبقة من الصوف الفولاذي عمقها ٥00 ملم
في عمود التنقية ومعدل تدفق للغاز الحيوي يبلغ ٦ لتر/ دقيقة حققت كفاءة إزالة لكبريتيد الهيدروجين تبلغ ٩٥,٤0 ٪. كما
أظهرت النتائج التجريبية فى مرحلة تنقية ثاني أكسيد الكربون أنه فى المعاملة التجريبية رقم 1٣ )عند ضغط ٤ بار، 2 لتر/ دقيقة
من معدل تدفق الغاز الحيوي و 12 لتر/ دقيقة من معدل تدفق الماء( تم الحصول على أعلى محتوى من الميثان فى الغاز الحيوي
المنقى ٩٣,٨٦ ٪ وفى المقابل تم خفض نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى ,٥٤ ٣٪. بعد تنقية الغاز الحيوى الخام باستخدام عوامل
التشغيل المثلى للتجربة، لوحظ أن الغاز الحيوي الذي تم الحصول عليه يلبي معيار BIS 16087: 2013 لمحتوى CH4 و
CO2 و H2S .
قد أظهرت النتائج المتحصل عليها بعد التنقية أن أقصى قيمة حرارية للغاز الحيوى بلغت ٣٥،٦٥ ميجا جول/متر مكعب و الطاقة
المتولدة من الغاز الحيوي ٣٥ ، ٩ ميجا جول/متر مكعب )عند ضغط ٤ بار، ومعدل تدفق الغاز الحيوي 2 لتر/ دقيقة ومعدل
تدفق المياه 12 لتر/ دقيقة( ، وذلك عند استهلاك طاقة لتنقية الغاز الحيوى بلغت 1،٥ كيلو واط .