146
Biokaasuteknologia
Selvästi yleisin adsorbentti biokaasun jalostuksessa on aktiivihiili. Muita vaihtoehtoja ovat zeoliitit, silikonigeelit, MOFit (Metal-organic framework) ja molekyyliseulat. Molekyyliseulat ovat varta vasten tiettyjen yhdisteiden erottamiseen valmistettuja suuren erotustarkkuuden adsorbentteja, jotka useimmiten ovat synteettisiä zeoliittejä, mutta nanoteknologia mahdollistaa muidenkin materiaalien käytön. Ne sopivat rajoitetusti myös typen erottamisen, kun muut adsorbentit soveltuvat vain hiilidioksidin erottamiseen. Koska molekyylien koot ovat lähellä toisiaan, ja menevät osin päällekkäin, kaikkea typpeä ei saada erotettua, vaan sitä jää kaupallisissa laitoksissa ainakin 4 %:n osuus jalostettuun kaasuun. Adsorbenttipedit voidaan regeneroida joko painevaihteluiden avulla (PSA = Pressure Swing Adsorption) tai lämpötilavaihteluiden avulla (TSA = Temperature Swing Adsorption). Biokaasun jalostuksessa TSA:ta ei käytetä, mutta sitä hyödynnetään biokaasun puhdistuksessa, erityisesti veden poistamisessa. Koska nykyään jalostuksessa käytetään vain PSA-tekniikkaa, adsorptioprosessia kutsutaan usein PSA:ksi. PSA-regenerointia käyttävän adsorptioprosessin yksinkertaistettu prosessikaavio on Kuviossa 7.6. Adsorptioprosessi edellyttää biokaasun puhdistamista rikkivedystä ja vesihöyrystä. Puhdistettu biokaasu syötetään paineistettuna yhteen adsorptioastiaan, joka sisältää aktiivihiiltä tai muuta adsorbenttia. Samanaikaisesti yhtä tai useampaa adsorptioastiaa regeneroidaan. Useimmiten käytetään neljää astiaa (Kuva 7.5), joista yhdessä absorboidaan ja muissa regeneroidaan Charles Skarstromin vuonna 1960 patentoiman ja hänen nimeään kantavan syklin mukaisesti. Desorptio tehdään alentamalla painetta useammassa vaiheessa ja huuhtomalla hiilidioksidipitoinen kaasu pois. Metaanihävikkiä pienennetään kierrättämällä ensimmäisen regeneraatiovaiheen jälkeinen kaasu uudestaan sisään järjestelmään eli menetellään samoin kuin käytettäessä paisuntahöyrystintä fysikaalisessa absorptiossa.
Kuvio 7.6
Hiilidioksidin fysikaalisen adsorption prosessikaavio käytettäessä neljän astian PSA-regeneraatiota.