沼气纯化之研究课件

1、高效率低耗能沼氣純化技術報告人:林家輝前言 目前台灣畜牧業者，其牧場產生之畜牧廢水，經厭氣發酵處理後，所產生的大量沼氣，而這些沼氣大多沒有利用便直接排出。沼氣中含有甲烷、二氧化碳及微量的硫化氫和水氣，甲烷是一個很好的生質能源，如能善加利用，不僅合乎環保及減少溫室氣體的排放甚至能帶龐大的商機，有非常大的潛力。沼氣中含有硫化氫，若未經過純化去除沼氣中的硫化氫，會與水氣結合而形成具有腐蝕性的硫酸，進而造成管線的腐蝕損壞，所以去除硫化氫為值得探討的課題。 台灣目前去除硫化氫的技術大多以水洗的方式去除，雖然水洗式的去除率高，但需要動力設備(操作費用、水費、電費) ，費用太高，所以我們選擇固體吸附的方法，

2、以減少成本，希望能找出低成本，高效率的方法。 各種純化方法之優缺點文獻回顧 沼氣含有甲烷（CH4）4865、二氧化碳(CO2) 3045、氮(N2)17以上、微量的硫化氫(H2S)及水氣。表1所示豬糞尿產生之甲烷含量高於一般農場廢棄物，而畜牧生產中體重60 kg之肉豬每天每頭約可生產0.23 m3沼氣 牛糞尿厭氣處理，每公升牛糞可產生0.50.7 m3的沼氣，去除每公斤的TS約可產生2.78 m3的沼氣。沼氣中甲烷、二氧化碳及硫化氫含量分別為5568%、3145%及0.030.23%。 (表一) 甲烷有下列兩項優點： 熱值高：一般約為5000 kcal/m3 以上，比煤氣瓦斯的標準熱值4500

3、 kcal/m3 還高。具燃料特性：可作為引擎燃燒的燃料，引擎燃燒過程可使之更滑潤、減少排氣中有毒物質、低速運轉時可增加扭力。 未純化沼氣的缺點 二氧化碳稀釋甲烷熱值，造成沼氣整體熱值低於純甲烷。純化後氣體體積減量，減低設計管路尺寸，進氣口徑。 沼氣純化之研究 乙醇胺法(MEA)的優點為高反應性、低溶劑費用、高安定性，回收容易。其缺點為 蒸氣高，溶劑損失大。需較大之再生熱。有顯著的腐蝕現象。不適合處理氣體中含硫化羰(COS)及二硫化碳(CS2)。由於裝置的腐蝕為乙醇胺法之主要問題，因此，其適用濃度不可過高，通常為1520%(Wt)。然而近年來發展成的腐蝕抑制劑，使乙醇胺的可用濃度提高至30%以

4、上。一二乙醇胺(Diethanolamine,DEA)法 DEA和MEA法相似，但可用於氣體中含有硫化羰及二硫化碳場合，且溶劑氧化損失較小。缺點則為較低反應性，需較高溶劑循環速率及較昂溶劑費用。 氧化鐵粉(Fe2O3 3H2O) +木屑法以氧化鐵粉與木屑重量比2:1混合，填置於一圓柱管中，使硫化氫轉變成硫化鐵或硫化亞鐵，予以分離。 分子篩法(Molecular sieve)分子篩為結晶性鋁-矽化合物 ，其結構由均勻小孔連結如蜂巢狀。 分子篩的吸附能力完全取決於不純物的分子大小，型態極性程度。 以分子篩做氣體處理。其程序設計上應考慮下列幾點:一般而言，溫度越高，則吸附能力減低，溫度提高10將使得

5、分子篩用量增加20%，因此準確的預估進氣溫度乃為必須。 再生塔進口溫度以保持在555為佳，再者再生系統通常需以高壓操作。 石灰石法 石灰石法脫除硫化氫，乃以碳酸鈣(CaCO3)或白雲石(MgCO3CaCO3)及石灰(CaO)之混合物為吸附物質 。 沼氣利用沼氣在台灣養豬農家之利用上，大都用於養豬場之輔助能源，例如家庭燃料用瓦斯爐、熱水爐、仔豬保溫燈、仔豬保溫板、焚化爐、沼氣動力車及沼氣發電用於自家牧場所需如飼料之加工、混合、畜舍或廢水處理場之操作等用途。 參考文獻 Harasimowicz, M, Orluk P Zakrzewska-Trznadel G and Chmielewski AG

6、 (2007) Application of polyimide membranes for biogas purification and enrichment. Journal of Hazardous Materials.144: 698-702.Koh, MT, Chiu TH, Hong CM and Chung P (1988) Recent development in biogas and utilization in Taiwan. Proceeding of the utilization and poultry manure. FFTC EB.279.pp1-12.蕭榮泉(1991)金龍種畜場沼氣回收利用之實例。豬糞處理、堆肥製造、使用及管理研討會論文專輯。中華生質能源學會。邱清選(1991)一貫式豬糞尿處理與沼氣利用。台灣省畜產試驗專輯第10號。台灣省畜產試驗編印。郭猛德、郭春芳、黃祥吉(1