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  L’Epuration by CH4UMECA

Principe de fonctionnement de l’épurateur par lavage à l’eau 

Le principe général du système d’épuration repose sur la dissolution des gaz dans l’eau.
Les gaz répondent à la loi de Henry :

« À température constante et à saturation,
la quantité de gaz dissoute dans un liquide est proportionnelle
à la pression partielle qu’exerce ce gaz sur le liquide.
»

En d’autres termes, il est possible de dissoudre un gaz dans l’eau en augmentant sa pression à la surface de l’eau. La quantité relative de ce gaz dans l’eau augmente proportionnellement avec la pression.

En outre, chaque gaz possède une constante de dissolution qui lui est propre. Cette constante augmente lorsque la température diminue. Ainsi, se dissolvent dans l’ordre décroissant les gaz suivants (du plus facile à dissoudre au plus difficile) :

NH3 > H2S > C02 > CH4 > O2 > N2

De cette façon, en refroidissant et en mettant le biogaz sous pression, il est possible d’en retirer facilement le NH3 et le H2S, une grande partie du CO2, une petite partie de CH4, et quasiment pas de O2 et N2.

Système de lavage à l eau © CHAUMECA

LAVAGE A L’EAU
Le cœur du système d’épuration, qu’on appelle aussi système de lavage à l’eau, est ainsi constitué d’une colonne verticale dite de lavage, traversée par un courant d’eau froide depuis le haut, et traversée par un courant de biogaz sous pression. NH3, H2S, CO2, et une partie de CH4 se dissolvent dans l’eau au fur et à mesure que le gaz remonte la colonne. Le gaz est ensuite séché et contrôlé pour vérifier ses caractéristiques suivantes : %CH4, %H2S, %O2, %H2O.
REGENERATION

L’eau froide, chargée en gaz dissous est récupérée en bas de la colonne de lavage, et envoyée dans une première colonne de régénération, appelée flash tank, à pression réduite, et dans laquelle l’eau va se décharger du CH4 qu’elle contient, ce CH4 étant récupéré par le système.

L’eau froide est ensuite envoyée dans une seconde colonne dite de régénération, traversée cette fois par de l’air à pression atmosphérique, et dans laquelle l’eau va rejeter le CO2 qu’elle contient. L’eau régénérée est ensuite réutilisée en boucle fermée. Une petite partie de l’eau est renouvelée en continu pour pouvoir évacuer H2S et NH3.

 

 

Principe de fonctionnement de l’épurateur membranaire

Le principe général du système d’épuration repose sur la perméation gazeuse qui a lieu au travers des membranes microporeuses. La sélectivité des membranes vis-à-vis des différents gaz qui les traversent (CH4, CO2, N2, etc…) permet d’obtenir en sortie d’épuration un gaz riche en méthane épuré de ses composants indésirables : CO2, O2, H2O.

 

Comment fonctionnent les membranes?

fibre2

Les molécules de gaz sont de tailles différentes et ont des solubilités différentes dans les polymères. Le biogaz (« feed ») est injecté sous haute pression à une extrémité de la membrane. Les molécules de CO2 sont plus petites que les molécules de méthane et aussi plus solubles dans des polymères. En conséquence, le CO2 passe à travers les micropores de la membrane plus rapidement (« perméat »), il est ainsi séparé du méthane. Le gaz riche en méthane (« rétentat ») est directement prélevé en sortie de membrane et ne nécessite aucune compression supplémentaire pour alimenter le réseau.

 

 

 

Principe de fonctionnement de l’épurateur PSA

Dans les procédés PSA, le biogaz est comprimé à une pression entre 4 et 10 bar et est introduit dans une colonne où il entre en contact avec un matériau (adsorbant) qui retient de manière sélective le CO2. L’adsorption du H2S présent dans le biogaz est irréversible dans les adsorbants. Un pré-traitement doit donc être placé avant le PSA pour éliminer ce gaz.

L’adsorbant est un solide poreux, présentant une surface spécifique importante. La plupart des adsorbants utilisés dans les procédés commerciaux sont de type « carbon molecular sieves » (CMS), mais également des charbons actifs, les zéolithes et autres matériaux (titanosilicates) sont employés. Selon le choix de l’adsorbant, l’humidité contenue dans le flux de biogaz peut être retirée en même temps que le CO2. Le CH4 purifié est récupéré en sortie de colonne avec une très faible chute de pression. Après un cycle de fonctionnement, l’adsorbant est saturé en CO2, et la colonne doit être régénérée en réduisant la pression. Des systèmes multi-colonnes sont utilisés pour garantir un processus continu.

Cette technologie sera bientôt disponible dans la gamme Chaumeca.

 

 


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Tel: +33 (0)3 20 18 05 18 – Fax: +33(0)3 20 18 05 19 – www.chaumeca.com/biogaz

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