Biogas consisting mainly of methane

Biogas consisting mainly of methane and carbon dioxide can be utilized as renewable energy source in combined heat and power plant, vehicle fuel, or substitute for natural gas after upgrading process. In this work, biogas upgrading with pressure swing adsorption is studied with dynamic process simulation method using the modified Skarstrom cycle, which gives the variation of the pressure and stream concentration with cycle time in the column, while the variation of these variables with cycle time are difficult to be observed by experiments. Thus the simulation results would supply more dynamic information of the process. The pressure swing adsorption performance of the novel adsorbent metalorganic framework 508b is simulated and compared with the processes using traditional adsorbents such as zeolite 13X and carbon molecular sieve 3 K. A two-column six-step pressure swing adsorption simulation model involving parametric sensitivity analysis is established. The Langmuir adsorption isotherm models of the three adsorbents are built by fitting experiment data. The energy consumption of the pressure swing adsorption process with different adsorbents is calculated by fixing a 98% purity and 85% recovery ratio of methane product after investigating the key parameters, i.e., adsorption pressure, desorption pressure and purge to feed ratio. Simulation results reveal that the order of the energy consumption in the process is zeolite 13X > carbon molecular sieve 3 K > metal-organic framework 508b. For metal-organic framework 508b has linear carbon dioxide isotherm compared with zeolite 13X, which makes the desorption of the carbon dioxide easier, and its adsorption capacity is higher than with carbon molecular sieve 3 K under the same partial pressure. In conclusion, the energy consumption of pressure swing adsorption process using metal-organic framework 508b adsorbent is 56% lower than that using zeolite 13X, and the column packed with metal-organic framework 508b is estimated to be 13% smaller in diameter than that with zeolite 13X. The simulation results can help to provide guidelines for development of new adsorbents to meet higher product purity and recovery ratio along with lower process energy consumption.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ประกอบด้วยส่วนใหญ่เป็นมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซชีวภาพสามารถนำไปใช้ประโยชน์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนความร้อนร่วม และโรงไฟฟ้า น้ำมันรถ หรือทดแทนก๊าซธรรมชาติหลังจากกระบวนการปรับรุ่น ก๊าซชีวภาพเกรดกับดูดซับความดันสวิงจะศึกษาในงานนี้ ด้วยวิธีการจำลองกระบวนการแบบไดนามิกโดยใช้วงจร Skarstrom แก้ไข ซึ่งให้รูปแบบของความเข้มข้นความดันและกระแสกับเวลาวงจรในคอลัมน์ ในขณะที่ความแปรปรวนของตัวแปรเหล่านี้มีรอบเวลายากที่จะสังเกตได้ โดยการทดลอง ดังนั้น ผลการทดลองจะใส่ข้อมูลแบบไดนามิกมากขึ้นของกระบวนการ ประสิทธิภาพการดูดซับสวิงความกดดันของกรอบ metalorganic นวนิยาย adsorbent 508b จำลอง และเปรียบเทียบกับกระบวนการใช้ adsorbents ดั้งเดิมเช่นการใช้ซีโอไลต์ 13 X และตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน 3 เค สร้างคอลัมน์สองขั้นตอนที่ 6 ความดันสวิงดูดซับการจำลองแบบเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ความไวพาราเมตริก รูปแบบการดูดซับ isotherm ของ Langmuir ของ adsorbents สามถูกสร้างขึ้นด้วยข้อมูลทดลอง การใช้พลังงานของกระบวนการดูดซับการสวิงแรงดันกับ adsorbents ต่าง ๆ คำนวณ โดยแก้ไขความบริสุทธิ์ 98% และอัตราส่วนการคืน 85% ของมีเทนผลิตภัณฑ์หลังจากการตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญ เช่น ดูดซับความดัน ความดัน desorption และล้างข้อมูลเพื่อดึงข้อมูลอัตราส่วน ผลการทดลองแสดงว่า ลำดับของการใช้พลังงานในกระบวนการใช้ซีโอไลต์ 13 X > ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน 3 K > กรอบโลหะอินทรีย์ 508b กรอบโลหะอินทรีย์ 508b มีการเปรียบเทียบกับการใช้ซีโอไลต์ 13 X ซึ่งง่าย desorption ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ isotherm เส้นคาร์บอนไดออกไซด์ และความจุการดูดซับจะสูงกว่า ด้วยคาร์บอนโมเลกุลตะแกรง 3 K ภายใต้ความดันบางส่วนเหมือนกัน เบียดเบียน การใช้พลังงานของกระบวนการดูดซับสวิงแรงดันโดยใช้กรอบโลหะอินทรีย์ 508b adsorbent เป็น 56% ต่ำกว่าที่ใช้ใช้ซีโอไลต์ 13 X คอลัมน์ที่บรรจุ ด้วยกรอบโลหะอินทรีย์ 508b คือประมาณ เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าที่มีการใช้ซีโอไลต์ 13 X 13% ผลการทดลองสามารถช่วยให้แนวทางการพัฒนาของ adsorbents ใหม่เพื่อตอบสนองความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูงขึ้นและอัตราการกู้คืน ด้วยการใช้พลังงานของกระบวนการต่ำกว่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ก๊าซชีวภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนในความร้อนร่วมและโรงไฟฟ้​​าเชื้อเพลิงยานพาหนะหรือทดแทนก๊าซธรรมชาติหลังจากการอัพเกรดกระบวนการ ในงานนี้ก๊าซชีวภาพการอัพเกรดด้วยการดูดซับแกว่งดันมีการศึกษาด้วยวิธีการจำลองกระบวนการแบบไดนามิกโดยใช้วงจร Skarstrom แก้ไขซึ่งจะช่วยให้การเปลี่ยนแปลงของความดันและความเข้มข้นของกระแสที่มีรอบเวลาในคอลัมน์ในขณะที่รูปแบบของตัวแปรเหล่านี้มีรอบเวลาที่มี ยากที่จะสังเกตได้จากการทดลอง ดังนั้นผลการจำลองจะให้ข้อมูลแบบไดนามิกมากขึ้นของกระบวนการ ประสิทธิภาพการดูดซับความดันแกว่งของตัวดูดซับนวนิยาย 508b กรอบ metalorganic จำลองและเมื่อเทียบกับกระบวนการโดยใช้ตัวดูดซับแบบดั้งเดิมเช่นซีโอไลต์ 13X และคาร์บอนตะแกรงโมเลกุล 3 เคสองคอลัมน์หกขั้นตอนแบบจำลองการดูดซับแกว่งแรงกดดันที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ความไวเป็นตัวแปร ที่จัดตั้งขึ้น รูปแบบไอโซเทอมการดูดซับ Langmuir ของทั้งสามตัวดูดซับที่ถูกสร้างขึ้นโดยข้อมูลการทดสอบที่เหมาะสม การใช้พลังงานของการแกว่งดันกระบวนการดูดซับด้วยตัวดูดซับที่แตกต่างกันมีการคำนวณโดยการแก้ไขความบริสุทธิ์ 98% และอัตราการกู้คืน 85% ของผลิตภัณฑ์ก๊าซมีเทนหลังจากตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญคือความดันการดูดซับความดันคายและล้างอัตราส่วนอาหาร ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าคำสั่งของการใช้พลังงานในกระบวนการที่เป็นซีโอไลท์ 13X> คาร์บอนตะแกรงโมเลกุล 3 K> กรอบโลหะอินทรีย์ 508b สำหรับโลหะอินทรีย์ 508b กรอบมีไอโซเทอมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เชิงเส้นเมื่อเทียบกับซีโอไลท์ 13X ซึ่งจะทำให้การดูดซับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ง่ายขึ้นและความสามารถในการดูดซับสูงกว่าด้วยตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน 3 K ภายใต้ความดันบางส่วนเดียวกัน สรุปได้ว่าการใช้พลังงานของการแกว่งดันกระบวนการดูดซับโดยใช้ตัวดูดซับ 508b กรอบโลหะอินทรีย์ 56% ต่ำกว่าที่ใช้ซีโอไลท์ 13X และคอลัมน์เต็มไปด้วย 508b กรอบโลหะอินทรีย์ประมาณ 13% มีขนาดเล็กเส้นผ่าศูนย์กลางกว่านั้นด้วย ซีโอไลท์ 13X ผลการจำลองสามารถช่วยในการให้แนวทางสำหรับการพัฒนาตัวดูดซับใหม่เพื่อตอบสนองความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่สูงขึ้นและอัตราการกู้คืนพร้อมกับการใช้พลังงานที่ต่ำกว่ากระบวนการ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ก๊าซชีวภาพประกอบด้วยส่วนใหญ่ของก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานทดแทนในโรงงาน ความร้อนและพลังงานรวมเชื้อเพลิงยานพาหนะหรือทดแทนก๊าซธรรมชาติ หลังจากการปรับปรุงกระบวนการ ในงานนี้ ปรับปรุงก๊าซชีวภาพกับการดูดซับแรงดันสวิงเรียนด้วยวิธีการจำลองกระบวนการแบบไดนามิกโดยใช้ skarstrom ดัดแปลงวงจรซึ่งจะทำให้การเปลี่ยนแปลงของแรงดันและกระแสความเข้มข้นกับเวลาในคอลัมน์ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงของตัวแปรเหล่านี้กับรอบเวลายากที่จะสังเกตได้จากการทดลอง ดังนั้น ผลการจำลองแบบจะจัดหาข้อมูลแบบไดนามิกมากขึ้นของกระบวนการแรงดันแกว่ง ประสิทธิภาพการดูดซับของนวนิยายดูดซับ metalorganic กรอบ 508b ) และเมื่อเทียบกับกระบวนการดูดซับแบบดั้งเดิมเช่นการสร้างคาร์บอนซีโอไลต์และตะแกรงโมเลกุล 3 เค สองคอลัมน์หกขั้นตอนการดูดซับแรงดันสวิงแบบจำลองที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์พารามิเตอร์คือตั้งขึ้นตัวอย่างรูปแบบของการดูดซับไอโซเทอมการดูดซับทั้งสามถูกสร้างขึ้นโดยข้อมูลการทดลองที่เหมาะสม การใช้พลังงานของกระบวนการดูดซับด้วยตัวดูดซับแรงดันสวิงที่แตกต่างกันถูกคำนวณโดยการแก้ไขความบริสุทธิ์ 98% และอัตราส่วนการกู้คืน 85% ของผลิตภัณฑ์ก๊าซมีเทนหลังจากตรวจสอบพารามิเตอร์หลักได้แก่ การปลดปล่อยความดัน , ความดันล้างและให้อาหารอัตราส่วนผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าคำสั่งของการใช้พลังงานในกระบวนการเป็นซีโอไลต์สร้าง > คาร์บอนตะแกรงโมเลกุล 3 K > กรอบโลหะอินทรีย์ 508b สําหรับ 508b กรอบโลหะอินทรีย์มีเส้นคาร์บอนดูดซับกำไรเมื่อเทียบกับซีโอไลต์ ซึ่งทำให้การปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ง่ายขึ้นและความจุของการดูดซับสูงกว่าคาร์บอนตะแกรงโมเลกุล 3 K ภายใต้ความดันบางส่วนเหมือนกัน สรุป การใช้พลังงานในกระบวนการดูดซับแรงดันแกว่งกรอบโลหะอินทรีย์ที่ใช้ 508b ดูดซับคือ 56% ต่ำกว่ากำไรโดยใช้ซีโอไลต์ และคอลัมน์ที่บรรจุด้วย 508b กรอบโลหะอินทรีย์ที่คาดว่าจะอยู่ที่ 13% ขนาดเล็กเส้นผ่านศูนย์กลางกว่าด้วยซีโอไลต์ที่สร้าง .ผลการจำลองแบบจะช่วยให้แนวทางในการพัฒนาตัวดูดซับความบริสุทธิ์สูงและผลิตภัณฑ์ใหม่ เพื่อตอบสนองต่อกระบวนการกู้คืนพร้อมกับพลังงานลดการบริโภค