Purificación de biogás proveniente de reactores anaeróbios.

Abstract

En este trabajo se realizó un estudio teórico-experimental para purificar biogás por el método de separación por membranas, con la finalidad de obtener gas metano comprimido (GMC) utilizando una membrana comercial de poliimida (PI) y cilindros de biogás 60% CH4 y 40% CO2 (Praxair), para tener una composición constante de alimentación a la membrana. Se determinaron las mejores condiciones de operación de la membrana, que se consiguieron variando el flujo volumétrico de alimentación de biogás de 1.74 L/min a 17.36 L/min y la presión de alimentación de 4.08 atm (60 psi) a 5 atm (73.5 psi). La temperatura en la membrana se mantuvo en 60 °C. Con cada variación de flujo volumétrico en la alimentación, se tomaron muestras en las corrientes de alimentación (A), permeado (P) y retentado (R), que se analizaron en el cromatógrafo de gases. A partir de los resultados obtenidos, se determinó que la membrana es capaz de lograr purezas de hasta el 95% de CH4 en la corriente del retentado, cuando se alimenta un flujo másico de 2.32 mol/min (13.89 L/min) a 4.08 atm. Se realizó un análisis económico por el método de factores, para estimar la inversión fija de la planta; que es de $3,219,000 pesos. Esta estimación es el producto del costo del equipo principal del proceso de producción y purificación de biogás, por ciertos factores encontrados en la literatura (Holland et al., 1974). La perspectiva de este trabajo es el aprovechamiento del biogás generado a partir del tratamiento de la Fracción Orgánica de los Residuos Sólidos Urbanos (FORSU) y de las aguas residuales municipales (ARM). La producción controlada de biogás, contribuye en la solución de problemas relacionados con intereses ambientales, energéticos y de salud pública. Actualmente el uso del biogás tiene diversas aplicaciones, algunas de las más importantes son la generación de electricidad, de combustible vehicular e inyección en la red de gas natural. Abstract This work presents a theorical and experimental study for purifying biogas by the method of Membrane Separation, in order to obtain Compressed Methane Gas (CMG) using a commercial polyimide membrane and biogas cylinders, 60% CH4 and 40% CO2 (Praxair), to have a constant composition feed to the membrane. The best operating conditions of the membrane were determined, which were obtained by varying the volumetric flow of the biogas feed from 1.74 L/min to 17.36 L/min. The feed pressure varied from 4.08 atm (60 psi) to 5 atm (73.5 psi). The temperature in the membrane was maintained constant at 60°C. With each variation of volumetric flow in the feed, samples were taken from the Feed streams (F), Permeate (P) and Retentate (R), which were analyzed in the gas chromatograph. From the obtained results, it was determined that the membrane is able to achieve purities of up to 95% of CH4 in the stream of the retentate, when is feed a mass flow of 2.32 mol/min (13.89 L/min) to 4.08 atm. An economic analysis by the factors method was also performed to estimate the fixed plant investment; which it is $ 3.219 million pesos. This estimate is the product of the main equipment cost of the production process and purification of biogas by certain factors found in the literature (Holland et al., 1974). The prospect of this work is the use of biogas generated from the treatment of the organic fraction of Municipal Solid Waste (OFMSW) and municipal wastewater (MWW). Controlled biogas production contributes in solving problems related to environmental, energy and public health interests. Currently the use of biogas has several uses, and some of the most important are electricity generation, vehicle fuel and the injection into the natural gas network.