كارخانه متان methan plant
كارخانه متان
متان يك تركيب طبيعي است كه از متلاشي شدن و تجزيه شيميايي حيوانات و گياهان بدست مي‌آيد. متان به عنوان جزء اصلي تشكيل دهنده گاز طبيعي شناخته شده است. گاز طبيعي سوخت فسيلي تجديد نشدني است كه از بقاياي حيوانات و گياهان كوچك دريايي كه 400-200 ميليون سال پيش مي‌زيسته اند، تشكيل شده است. متان به خودي خود گازي بي‌بو، بي‌رنگ و بي‌مزه است. با اين وجود متان منبع توليد ديگري دارد، يعني فرسايش و تجزيه زباله‌ها.
گاز متان منبعي سرشار از انرژي است و بطور گسترده براي جريان الكتريسته مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
مواد اوليه‌اي كه براي توليد متان استفاده مي‌شود، شامل زباله‌هاي و فضولات آلي مي‌باشند. فرآيند توليد گاز متان شامل تجزيه اين فضولات آلي است. اين فرآيند در غياب اكسيژن انجام مي‌گردد و بعد از پردازش به متان و دي اكسيدكربن تبديل مي‌شود.
كارخانه گاز متان
طرح بنيادين كارخانه گاز متان شامل يك دستگاه گوارش، لوله‌هاي ورودي و خروجي كه در بالا و پايين دستگاه گوارش قرار گرفته‌اند. هر لوله در داخل محفظه خودش قرار مي‌گيرد و اطراف آنها بتون كاري مي‌شود تا از هر گونه تراوش جلوگيري شود. سپس يك اتاقك براي مواد اوليه وجود دارد به همراه ابزارهايي جهت ارسال مواد به داخل اين اتاقك، اين اتاقك بايد كاملاً مهر و موم شود تا از تراوش رطوبت ممانعت گردد.
اين دستگاه گوارش توسط ديواري به دو قسمت تقسيم مي‌شود كه در بالاي آن ساختار محافظ آهني به همراه يك لوله راهنما براي گاز جمع‌كن وجود دارد. اين ساختار در ديواره‌هاي دستگاه گوارش نصب شده است. لوله‌ها دقيقاً در مركز دستگاه گوارش قرار دارند. و بدين ترتيب اين امكان ايجاد مي‌شود كه گاز جمع كردن Callector Gas هنگامي كه خالي است پايين آورده شود در مواقع پر بودن بالا آورده شود.
گاز جمع‌كن به شكل استوانه درداري است كه توسط آهن‌هاي زاويه‌داري در ارتفاع‌هاي مختلف محكم شده است. همچنين بالاي گاز جمع‌كن يك شير و يك سوپاپ وجود دارد و لوله قابل انعطافي به آن متصل شده است كه به طرف دستگاه گاز مي‌رود و گودال بزرگي براي تخليه نيز وجود دارد.
كارخانه توليد بيوگاز (گاز زيستي) bio gas plant در كارخانه متان
اين كارخانه با استفاده از فضولات انساني و حيواني گاز توليد مي‌كند. مواد باقي مانده از اين كارخانه به عنوان غذاي ماهي استفاده مي‌شود. اين سيستمي براي پردازش فضولات حيوانات اهلي و تبديل آنها به كودهاي آلي و با كيفيت است و هيچگونه گاز گلخانه‌اي در اين سيستم در هوا منتشر نمي‌شود.
اين كارخانه‌ها همچنين نقش عمده‌اي در پاكيزه‌سازي و ايمني سازي محيط زيست دارند بدين‌ترتيب كه از بوي بد و آلودگي زيرزمين ممانعت مي‌كنند. همچنین اين كارخانه‌ها از طريق پردازش گاز متان كه در حين فرآيند تخمير توليد مي‌شود، قادر به توليد انرژي الكتريكي و آب گرم هستند.
استفاده گسترده از كارخانه‌هاي BioGas مي‌تواند نياز شديد به انرژي را برآورده سازد و ساختار غيرمتمركز كارخانه‌هاي بيوگاز به اين معني است كه نياز كمتري به توزيع انرژي در مناطق روستايي است.
روند كار كارخانه بيوگاز در كارخانه متان
اين كارخانه از دو بخش تشكيل شده است:
– دستگاه گوارش كه مخزن تخمير نيز ناميده مي‌شود.
– نگهدارنده ي گاز
مخزن تخمير: اين مخزن به صورت استوانه‌اي يا مكعبي شكل است كه ضد آب بوده و داراي يك ورودي مي‌باشد مواد اوليه به شكل مايع وارد آن مي‌شوند.
نگهدارنده گاز: اين يك ظرف فولادي هوابندي شده‌اي (airproof) است كه گاز توليد شده در مخزن را جمع مي‌كند. به اين طريق كه همانند توپي در مخزن تخمير شناور مي‌شود. مخزن‌هاي تخمير كه تعدادشان روز به روز افزايش مي‌يابد، داراي سقف هستند تا اينكه تا جايي كه امكان دارد گاز بيشتري جمع كنند.
بيوگاز حاوي دي اكسيدكربن و مقدار اندكي هيدروسولفيت و نيز گاز متان است. هيدروسولفيت مانعي براي كاربرد بيوگاز است زيرا گازي فرساينده است. بدين‌ترتيب بيوگاز بعد از گوگردزدايي از طريق روش‌هاي بيولوژيكي مي‌تواند براي توليد انرژي مورد استفاده قرار گيرد. تمام كارخانه‌هاي توليد بيوگاز در مقياس بزرگ توسط يك سيستم كنترل كلي كنترل مي‌شوند و همچنين ابزارهاي مختلفي براي اندازه‌گيري و اهداف ايمني دارند.
يكي از ويژگي‌هاي كليدي كه اخيراً در بيشتر انواع كارخانه‌هاي بيوگاز يافت مي‌شود. اين است كه مخزن نگهدارنده گاز به يك لوله خروجي گاز مجهز است و دستگاه تخمير داراي مجراي سرريزي است كه فاضلاب را به داخل حفره زه كشي هدايت مي‌كند. مهمترين معيارهايي كه براي ساخت كارخانه بيوگاز بايد در نظر گرفته شود، شامل مقدار گاز مورد نياز و مقدار فضولات و به عنوان مواد اوليه موجود در محل است.
مواد اوليه جايگزين در كارخانه متان
به منظور توسعه اقتصاد كارخانه‌هاي بيوگاز دانشمندان مواد آلي ديگري را كشف كرده‌اند كه مي‌توان همراه با فضولات حيواني از آنها نيز استفاده كرد. از جمله موادي مثل چربي‌ها، آشغال‌ها، پس‌مانده‌هاي صنايع غذايي و بسياري مواد مشابه ديگر. استفاده از اين مواد همچنين سطح توليد كارخانه‌هاي گاز زيستي را افزايش مي‌دهد.
كارخانه گاز زيستي كه براي توليد گاز از اين مواد اوليه استفاده مي‌كند داراي مراحل زير مي‌باشد:
– تجزيه مواد آلي موجود در فضولات
– توليد اسيد استيك از ماده تجزيه شده
– توليد گاز متان از اسيد استيك از طريق فعاليت ميكروارگانيسمي به نام متانوژن
كارخانه plant CNG در كارخانه متان
از دهه 1960، CNG به عنوان جايگزيني براي بنزين و سوخت‌هاي ديزلي در نظر گرفته شده است تا ميزان آلودگي هوا كاهش يابد. CNG گازي طبيعي است و تا اندازه‌اي فشرده شده كه مي‌توان به عنوان يك ذخيره سوختي قابل حمل از آن استفاده كرد. گاز طبيعي فشرده (CNG) درست همانند گاز طبيعي كه براي آشپزي و گرم كردن خانه‌ها استفاده مي‌شود پاك و ايمن است.
گاز طبيعي نسبت به هر سوخت ديگري داراي كربن كمتري است، بنابراين دي‌اكسيد كمتري توليد مي‌كند. استفاده از اين گاز همچنين توليد مونو اكسيدكربن (CO) را نيز كاهش مي‌دهد. همچنين نسبت به سوخت‌هاي بنزيني قابليت احتراق كمتري دارد.
گاز طبيعي فشرده (CNG) از طريق فشرده سازي گاز طبيعي تصفيه شده ساخته مي‌شود، و معمولاً در مخزن‌هاي محكمي ذخيره و توزيع مي‌گردد. غالباً ايستگاه سوخت CNG توسط اتصال يك كمپرسور سوخت به نزديك‌ترين سيستم توزيع خط لوله گاز طبيعي زيرزميني فراهم مي‌شود.
كارخانه CNG در كارخانه متان
CNG معمولاً از طريق فشرده سازي گاز طبيعي در فشار Psi000/3 توليد مي‌شود.
گاز طبيعي فشرده (CNG) معمولاً در محل ايستگاه سوخت‌گيري با استفاده از يك سيستم منجر به كمپرسور توليد مي‌شود. گاز طبيعي از طريق خطوط لوله به ايستگاه هاي سوخت‌گيري فرستاده
مي‌شود و در آنجا به كمك كمپرسور مخصوصي تا فشار Psi3000 فشرده مي‌شود. همچنين امكان پر كردن كپسول‌هاي گاز را نيز براي خودروها فراهم مي‌آورد.
در اين فرآيند گاز طبيعي توسط كمپرسور از خطوط لوله زيرزميني بيرون كشيده مي‌شود.
تركيبات گاز طبيعي در خط لوله به طور قابل توجهي بنابر زمان سال، تقاضاي خط لوله، و سيستم خط لوله متغير است. ممكن است داراي ناخالصي‌هايي باشد؛ از جمله روغن، ذرات، سولفيت هيدروژن، اكسيژن و آب. بدين‌ترتيب دستگاه هاي مدرن به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه اين مشكلات را تا جايي كه امكان دارد كاهش دهند.
استفاده از LNG به عنوان ماده اوليه‌اي جهت توليد CNG تا جايي كه امكان دارد هر يك از مشكلات و آلودگي‌هايي كه در بالا ذكر شد را از بين مي‌برد. زيرا در LNG هيچ آب يا ناخالصي وجود ندارد. بدين‌ترتيب ديگر نيازي نيست نگران فرسايش، مسدود شدن خطوط لوله سوخت، و تشكيل هيدرات‌ها باشيم. LNG همچنين در معرض تغييرات ساختاري به علت زمان سال، تقاضاي خط لوله، يا سيستم خط لوله قرار نمي‌گيرد و مي‌تواند به صورت گاز متان خالص در اختيار قرار گيرد، كه (گاز متان) در واقع سودمندترين جزء گاز طبيعي است.
ابداع مهم در كارخانه متان
نوع جديدي كه از تكنولوژي CNG در حال توسعه است كه نسبت به تكنولوژي گاز طبيعي مايع با شبكه حمل و نقل خط لوله كم هزينه‌تر بودن و به زمان برنامه‌ريزي كوتاه تري نياز دارد. اين تكنولوژي ممكن است راه‌حل منحصر به فردي براي توسعه ذخيره‌هاي گاز استاندارد فراهم آورد.
كارخانه گاز طبيعي natural gas plant در كارخانه متان
گاز طبيعي يك سوخت فسيلي است كه وقتي كه گياهان و حيوانات در طول هزاران سال در معرض گرما و فشار زياد قرار مي‌گيرند اين گاز توليد مي‌شود. گاز طبيعي به طور كل از متان تشكيل شده است. اين گاز را مي‌توان يا از طريق خطوط لوله يا به صورت گاز طبيعي مايع (LNG) توسط كشتي حمل و نقل كرد.
گاز طبيعي كه مولفه‌اي حياتي از ذخيره انرژي جهان است يكي از تميرترين و ايمن‌ترين و مفيدترين منابع انرژي به حساب مي‌آيد. از اين گاز استفاده‌هاي گوناگوني مي‌شود از جمله در الكتريسته، پروپان، نفت سفيد و گاز طبيعي در صنعت نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد از جمله تهيه اجزاء تشكيل دهنده بنيادين براي محصولات گوناگوني مثل پلاستيك، كود، ضد يخ، و صنعت نساجي. اين گاز عمدتاً در صنايع كاغذسازي، فلزات، صنايع شيميايي، پالايش نفت، صنعت شيشه، پلاستيك و غذاسازي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. همچنين به اين علت كه تميز سوخته مي‌شود و اين حقيقت كه از نفت ساخته نشده است، همانند بنزين و گازوئيل، بسياري از شركت‌هاي اتوموبيل سازي در سراسر دنيا در حال توسعه و ساخت خودروهايي هستند كه با استفاده از گاز طبيعي كار كند. تمام اين عوامل باعث افزايش ميزان تقاضاي اين گاز شده است و در نتيجه نياز به كارخانه‌هاي توليد گاز طبيعي نيز افزايش يافته است.
گاز طبيعي به اين علت كه در زيرزمين وجود دارد كاملاً مشابه گاز طبيعي كه توسط مصرف كننده استفاده مي‌شود نيست. فرآيند تصفيه و توليد گاز طبيعي قابل استفاده با حفاري چاه و كسب مجوز وجود نفت در منطقه شروع مي‌شود، گام بعدي بالا آوردن گاز طبيعي يا نفت از زمين و تصفيه آن است. به اين علت كه گاز طبيعي از ميان خطوط لوله گذرانده مي‌شود بنابراين بايد در نزديك چاه تصفيه‌هاي مورد نياز صورت گيرد.
روند كار كارخانه گاز طبيعي در كارخانه متان
فرآيند تصفيه طبيعي شامل جداسازي تمام هيدروكربن‌ها و مايعات گوناگون از گاز طبيعي است زيرا عبور دادن گاز طبيعي از خطوط لوله داراي مقتضياتي است كه بايد برآورده شود. تصفيه گاز طبيعي به طور جزئي در نزديكي چاه انجام مي‌گيرد (تصفيه در حوزه) ولي پالايش كامل گاز طبيعي در كارخانه تصفيه صورت مي‌گيرد. سپس گاز طبيعي استخراج شده به كارخانه گاز طبيعي ارسال مي‌شود. پالايش در اين كارخانه داراي چهار مرحله است:
– جدا سازي نفت
– جدا سازي آب
– جدا سازي مايع‌هاي گاز طبيعي
– جدا كردن گوگرد و دي‌اكسيدكربن
گاز طبيعي مايع در كارخانه متان
گاز طبيعي در حالت مايع، LNG ناميده مي‌شود. اين گاز از طريق سرد كردن گاز طبيعي تا درجه حرارت منفي F260 بدست مي‌آيد. ذخيره كردن گاز طبيعي مايع راحت‌تر است، زيرا نسبت به حالت گازي جاي كمتري اشغال مي كند و راحت تر مي‌توان آن را ذخيره كرد.
