Сжатый или сжиженный биометан — что меняется в составе установки

Биогаз после реактора содержит 55–70 % метана, остальное — диоксид углерода, пары воды, сероводород и примеси. Для когенерации такой газ годится без глубокой доводки, а для заправки транспорта и подачи в газовую сеть его очищают до биометана — газа с содержанием метана, сопоставимым с природным. Дальше развилка: биометан либо сжимают, получая био-КПГ, либо сжижают, получая био-СПГ. Схемы очистки и состав установки собраны на странице направления газоочистка и биогаз.

Выбор между сжатием и сжижением меняет не только последний узел линии, но и требования к чистоте газа, к электрической мощности площадки и к логистике отгрузки. Ниже разобрано, что именно добавляется в проект в каждом варианте.

Где заканчивается общая часть линии

До узла сжатия или сжижения оба варианта совпадают. Общая часть выглядит так:

• Сбраживание и сбор газа. Реактор, газгольдер, факельная установка аварийного сброса, узлы дозирования сырья и отвода дигестата.
• Предварительная подготовка. Осушка, удаление сероводорода, фильтрация механических примесей. Этот этап нужен в любом сценарии — и для когенерации тоже.
• Доведение до биометана. Отделение диоксида углерода аминовой очисткой, адсорбцией с переменным давлением или мембранным разделением. Выбор метода определяется объёмом потока и требуемой чистотой.

Отделённый диоксид углерода не обязательно уходит в атмосферу: после очистки это товарный зелёный CO₂ для сухого льда или сырьё для зелёного метанола. Этот поток учитывается в экономике проекта, а не списывается как потеря.

Что добавляет сжатие

• Компрессорная станция. Биометан сжимается до давления, при котором он заправляется в баллоны транспорта или в передвижные газовозы. Это основная добавленная статья по оборудованию и по потребляемой мощности.
• Осушка перед компрессором. Требования к точке росы здесь жёстче, чем для когенерации: влага в сжатом газе приводит к коррозии и обмерзанию арматуры.
• Накопительные группы баллонов и колонка выдачи. Нужны, если газ отгружается транспорту на площадке, а не передаётся в сеть.
• Узел учёта и анализа качества. Контроль содержания метана, кислорода, влаги и сернистых соединений перед подачей потребителю.

Сжатие проще по составу оборудования и быстрее выходит на режим. Ограничение — плотность энергии: при равном объёме ёмкости сжатый газ отдаёт существенно меньше топлива, чем сжиженный, поэтому возить его далеко невыгодно. Вариант с сжатием выбирают, когда потребитель рядом: собственный автопарк, коммунальная техника, подача в газопровод в пределах площадки или района.

Что добавляет сжижение

• Глубокая доочистка. Перед сжижением из газа убирают диоксид углерода до остаточных значений, влагу, сернистые соединения, а также тяжёлые углеводороды и силоксаны. Иначе примеси вымерзают и забивают теплообменники криогенного блока.
• Криогенный блок. Сжижение идёт при температуре около минус 161 °C. Это отдельная установка с компрессорным циклом, теплообменниками и системой управления, более сложная и более требовательная к обслуживанию, чем компрессорная станция.
• Криогенное хранение и отгрузка. Изолированные резервуары, насосы для криогенной жидкости, пост налива в полуприцепы-цистерны, система отвода газа испарения.
• Повышенное энергопотребление. Удельный расход электроэнергии на кубометр переработанного газа здесь заметно выше, чем при сжатии, и это закладывается в подключённую мощность площадки.

Сжижение берут там, где потребитель удалён и газ нужно возить: магистральный транспорт, объекты без газопровода, продажа топлива на сторону. Плотность энергии в цистерне позволяет перевозить объём, который в сжатом виде потребовал бы несопоставимо большего числа рейсов.

Сравнение по основным признакам

Когда сжатие и сжижение не нужны вовсе

Если биогаз потребляется на самой площадке — в когенерационной установке или котле — доводка до биометана не требуется. Газ с содержанием метана 55–70 % подготавливается по влаге и сероводороду и подаётся на газовый двигатель. Это самый короткий путь и самая простая установка; сравнение этого варианта с выработкой биометана разобрано в материалах подтемы газоочистка и биогаз.

Промежуточный вариант — подача очищенного биометана в газораспределительную сеть без собственного узла сжатия. Здесь вместо компрессорной станции нужны узел учёта, контроль качества по требованиям сетевой организации и согласованная точка врезки.

Что определяет выбор на практике

• Суточный выход газа. Криогенный блок имеет смысл при устойчивом потоке: оборудование плохо переносит частые остановки и работу на малой доле мощности.
• Расстояние до потребителя. Это главный критерий. Близкий потребитель — сжатие, удалённый — сжижение или подача в сеть.
• Доступная электрическая мощность. Часть энергии установка может брать от собственной когенерации, но баланс считается заранее, вместе с резервным питанием.
• Стабильность сырья. Выход метана зависит от состава субстрата; при сезонном сырье поток газа колеблется, и это учитывается в выборе производительности узла доводки.
• Требования приёмной стороны. Газовая сеть, заправка транспорта и отгрузка в цистерны предъявляют разные требования к составу и давлению газа.

Частые вопросы

Можно ли начать со сжатия и позже добавить сжижение? Да, если изначально заложить запас по узлу доводки до биометана и место на площадке. Общая часть линии сохраняется, добавляется криогенный блок и криогенное хранение. Переделывать установку дешевле, когда такой сценарий учтён в проекте с самого начала.

Насколько глубоко нужно убирать диоксид углерода? Для сжатия достаточно довести содержание метана до уровня, принятого для топливного газа. Для сжижения требования строже: остаточный диоксид углерода и влага вымерзают в криогенном блоке и выводят теплообменники из работы.

Что происходит с сероводородом? Он удаляется на этапе предварительной подготовки, до узла доводки. Это обязательный этап в любом сценарии — сероводород разрушает оборудование и газовые двигатели.

Нужна ли факельная установка, если газ идёт в биометан? Да. Аварийный сброс необходим при остановке узла доводки или потребителя, иначе давление в газгольдере придётся снижать за счёт остановки реактора.

Куда девать дигестат? Он перерабатывается в твёрдое и жидкое удобрение. Объёмы, место под хранение и график вывоза считаются вместе с проектом, а не после пуска.

Что прислать для расчёта? Вид и суточный объём сырья, имеющиеся анализы состава, планируемого потребителя газа и расстояние до него, доступную электрическую мощность площадки, требования приёмной стороны по составу и давлению, режим работы предприятия и наличие газопровода рядом.

Что мы делаем

Подбираем схему по составу сырья и целевому продукту, считаем выход газа и состав установки, организуем поставку, монтаж, пусконаладку и обучение персонала. Направления — газоочистка и биогаз и переработка и утилизация отходов, услуги — подбор и поставка оборудования, проектирование и внедрение, сервис и поддержка и логистика и таможенное оформление, условия оплаты — финансовые программы. Материалы по переработке отходов собраны в подтеме переработка отходов, остальные статьи — в блоге об экологии.

Пришлите состав и объём сырья и назовите потребителя газа на sale@tkasiatorg.ru — подберём схему доводки, посчитаем установку и сроки поставки.