Upgrading Waste Biogas Via Water Scrubbing for Use as a Substitute Natural Gas and Hydrogen Production

การเพิ่มคุณภาพของก๊าซชีวภาพโดยอาศัยการดูดซึมด้วยน้ำ

Name: Panghom Jermsutjarit

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: แป้งหอม เจิมสุจริต

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: Aspen Plus

; OLI

; Alkaline Solution

; Wet Air Oxidation

; สารละลายเบส

Abstract: This research was performed to produce biogas which is free from sulfur contamination and to determine how water scrubbing can be utilized to remove sulfur compounds. Aspen Plus modeling was used to predict the behavior of the separation process. In order to be confident that Aspen Plus is an effective model for the electrolyte scrubbing system, equilibrium simulations were performed. Since sulfur is an acidic compound in the biogas, an alkaline solution was considered for the scrubbing process. A comparison between water scrubbing and NaOH alkaline solution scrubbing was determined. The literature and another equilibrium simulator, OLI, were used to compare the solubility of CO2 in H2O, CH4 in H2O and H2S in H2O. The Aspen Plus equilibrium simulation results were very close to literature and OLI. Moreover, H2S and CO2 are more soluble in water than CH4 which should allow selective H2S removal. With regard to the water scrubbing, Aspen Plus modeling results show that water scrubbing is not enough to remove H2S from biogas under any temperature and pressure. However, further study of H2S, CO2 and CH4 separation revealed that alkali addition and the kinetics of H2S and CO2 absorption in water, (k1? =1.4x1010exp(-3.7x106/(RT)) and k2? = 4.32 x1013exp(-5.5x107/(RT)), respectively) can achieve the desired H2S removal. The results show 5.34E-08 to 3.90E-11 of H2S residual in the outlet gas depending on the absorption conditions. The alkaline solution simulation results indicate that the kinetically rapid H2S reaction with alkali causes H2S to absorb more rapidly than CO2. That is, this reaction is kinetically driven rather than equilibrium l imited. The reaction kinetics has made the process selective toward H2S. The alkaline hazardous waste solution (due to the presence of sulfide) is treated by wet oxygen oxidation which is used to destroy the odorous, H2S.

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ดำเนินการขึ้นเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพซึ่งปราศจากซัลเฟอร์ และศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการใช้น้ำเป็น ตัวดูดซึมซัลเฟอร์ออกจากก๊าซชีวภาพ Aspen Plus Simulation program ถูกใช้ในการทำนายกระบวนการแยกดังกล่าว โดยพิจารณา ศึกษาที่สภาวะสมดุล และทำการศึกษาผลของการ ดูดซึมด้วยน้ำเปรียบเทียบกับการดูดซึมโดยอาศัยสารละลายเบส ผลการศึกษา ที่สภาวะสมดุลถูกนำมาเปรียบเทียบกับวารสารตีพิมพ์ที่ได้จากการทดลองและ OLI ซึ่งเป็น Program ที่มีประสิทธิภาพ ผลการศึกษา พบว่า Aspen Plus Simulation ซึ่งใช้เป็นตัวศึกษาการละลายของ CO2 ใน H2O, CH4 ใน H2O และ H2S ใน H2O ที่สภาวะสมดุลให้ ผลที่ใกล้เคียงกับวารสารตีพิมพ์และ OLI ชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในดูดซึมซัลเฟอร์ออกจากก๊าซชีวภาพ สำหรับผลการศึกษาโดย Aspen Plus พบว่าไม่สามารถกำจัดสารประกอบซัลเฟอร์ออกด้วยการดูดซึมด้วยน้ำ ทั้งนี้สารประกอบซัลเฟอร์มีคุณสมบัติเป็นกรด จึงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้สารละลายเบสเป็นตัวดูดซึมซัลเฟอร์ออก จากการศึกษาโดย Aspen Plus Simulation โดยการใช้สารละลาย เบสร่วมกับจลน์ศาสตร์การเกิดปฏิกิริยาของการละลาย H2S และ CO2 (k1? =1.4x1010exp(-3.7x106/(RT)) and k2? = 4.32 x1013 exp(-5.5x107/(RT)), ตามลำดับ) พบว่าเป็นวิธีที่สามารถใช้ในการกำจัดสารประกอบซัลเฟอร์ออกจากก๊าซชีวภาพได้ โดยมีปริมาณ H2S ในก๊าซชีวภาพขาออกจากหอแยกประมาณ 5.34E-08 ถึง 3.90E-11 ppm เนื่องจาก H2S เกิดปฏิกิริยาได้เร็วกว่า CO2 เเละปริมาณความ เข้มข้นของ H2S ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยาต่ำในเฟสของเหลวเป็นผลให้เกิด Driving Force ในการแยกสูง จึงสามารถกำจัด H2S ออกจากก๊าซ ชีวภาพได้ ซึ่งสารละลายเบสที่ใช้แล้ว จะถูกบำบัดด้วยกระบวนการ Wet Air Oxidation ซึ่งใช้ในการกำจัดกลิ่นของ H2S ต่อไป

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Donald W. Kirk

Role: Advisor

Name: Jonathan H. Chan

Role: Advisor

Created: 2005

Modified: 2009-01-30

Issued: 2008-12-25

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741848854

CallNumber: CHE1620

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1620.pdf	773.52 KB	181	2024-10-28 10:15:33
2	CHE1620ab.pdf	51.31 KB	84	2021-02-18 14:58:39
3	CHE1620abth.txt	2 KB	34	2018-08-06 15:45:24
4	CHE1620aben.txt	2.8 KB	18	2018-05-10 20:23:36

ใช้เวลา

0.048658 วินาที